42251

ЭЛЕКТРОМАГНИТ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Лабораторная работа

Физика

При протекании тока по обмоткам электромагнита создается электромагнитная сила притягивающая магнитную систему к неподвижному якорю. Сила тяги электромагнита через рамку 6 воздействует на пружину 7 которая действует на индикатор перемещения поворачивая стрелку 8. Питание электромагнита осуществляется от источника 220 В через трансформатор Тр и двухполупериодный выпрямительный мост В. Изучить принципиальную схему электромагнита.

Русский

2013-10-28

66 KB

17 чел.

3. Лабораторная работа

ЭЛЕКТРОМАГНИТ ПОСТОЯННОГО ТОКА

3.1. Предмет исследования

Предметом исследования является П-образный электромагнит постоянного тока с прямоходовым притягивавшимся якорем.

3.2. Описание установки

Экспериментальная установка (рис. 3.1) состоит из П-образного магнитопровода 1, на котором расположена обмотка 9, состоящая из двух полуобмоток, включенных последовательно и в магнитном отношении согласно. На одном из вертикальных стержней и на горизонтальном стержне расположены четыре измерительные катушки, служащие для измерения магнитного потока Ф в различных точках магнитопровода (рис. 3.2). Магнитопровод 1 соединен с деталью 2, которая может перемещаться по направляющим неподвижной детали 3, с которой соединен переходник 4, удерживающий измеритель перемещения (индикатор) 5. Рамка 6, жестко связанная с деталью 2, деформирует пружину 7, которая перемещает шток индикатора и меняет положение стрелки 8. Якорь 10, соединенный с немагнитной деталью 11 может перемещаться в вертикальном направлении винтом 13 относительно неподвижной детали 12. Воздушный зазор между магнитопроводом и якорем устанавливается с помощью набора тарированных немагнитных прокладок.

При протекании тока по обмоткам электромагнита создается электромагнитная сила, притягивающая магнитную систему к неподвижному якорю. Сила тяги электромагнита через рамку 6 воздействует на пружину 7, которая действует на индикатор перемещения, поворачивая стрелку 8. Зная жесткость пружины и показания индикатора, можно вычислить силу, развиваемую электромагнитом.

Электрическая схема установки приведена на рис. 3.1,а. Питание электромагнита осуществляется от источника 220 В через трансформатор Тр и двухполупериодный выпрямительный мост В. Конденсатор С является сглаживающим фильтром, устраняющим вибрации подвижной части установки. Ток обмотки регулируется резистором R и контролируется амперметром А.

На рис. 3.2,б показано подключение измерительных обмоток к милливеберметру.

3.3. Задание на работу и
методические указания по ее выполнению

3.3.1. Изучить принципиальную схему электромагнита.

3.3.2. Измерить сопротивление обмотки электромагнита.

После включения SF1 и SF5 с помощью переключателя SA6 установить на световом индикаторе HG номер 1, соответствующий данной лабораторной работе.

При выполнении этого пункта задания необходимо включить тумблер SP1; установить резистором R максимальный ток в обмотке и рассчитать сопротивление обмотки

,

где U = 45 В - напряжение на обмотке; I - максимальный установленный ток.

3.3.3. Экспериментально определить и построить зависимость силы тяги электромагнита от воздушного зазора для трех значений тока I: 100, 150 и 250 мА (при = const).

Установить резистором R ток в обмотке 250 мА. Выключить SP1 и ввести в воздушный зазор между магнитопроводом и якорем немагнитную прокладку толщиной 0,5 мм. Слегка прижать ее винтом 13 до начала отклонения стрелки прибора (против движения часовой стрелки). Установить прибор, измерявший силу, на нуль. Включить SP1. Отпуская винт, определить максимальное отклонение стрелки прибора. Вычислить измеренное значение силы

,

где k - 1,63 Н/дел - цена деления измерительного прибора, n - число делений, соответствующее максимальному отклонению стрелки.

Выключить SP1. Измерить значения силы тяги аналогично п. 3.3.3, последовательно устанавливая в воздушном зазоре немагнитные прокладки разной толщины. По данным эксперимента построить зависимость силы тяги электромагнита от зазора.

Установить новое значение тока и в том же порядке снять тяговую характеристику. Построить на одном графике тяговые характеристики, сравнить их между собой и сделать выводы.

3.3.4. Экспериментально определить и построить зависимость силы тяги от тока для трех значений воздушного зазора - 0,5; 0,8 и 1 мм (при I - const).

Установить в воздушном зазоре немагнитную прокладку толщиной 0,5 мм. Изменяя резистором R ток в обмотке в пределах от 100 до 320 мА, снять зависимость силы тяги от тока обмотки. Установить прокладку толщиной 1 мм и повторить опыт. Измерения электромагнитной силы проводить аналогично п. 3.3.3.

3.3.5. Экспериментально определить и построить распределение магнитного потока вдоль магнитопровода (при  = const, I = const).

Установить ток в обмотке I = 250 мА. Подключить милливеберметр к клеммам рФ. Установить воздушный зазор 0,5 мм. Переключить SA в положение 1, фиксируемое по индикатору И2. Включая и отключая SP1, измерить отброс стрелки милливеберметра. Вычислить значение магнитосцепления

= С  n ,

а по нему соответствующий магнитный поток , который определяется, как известно, из соотношения

= /Nиз ,

где С = 0,1 мВб  цена деления милливеберметра; n  отброс стрелки; Nи = 15 – число витков каждой измерительной обмотки. Переключить SА последовательно в положения 2, 3, 4 и повторить опыты. По четырем значениям магнитного потока построить зависимость потока от длины (от места расположения измерительной катушки, т.е. от ее номера на рис. 3.2,а).

3.3.6. Рассчитать значение электромагнитной силы на основании замеренных магнитных потоков

по формуле Д.К. Максвелла

,     (1)

и по энергетической формуле

,    (2)

где 0 = 410-7 Гн/м  магнитная постоянная,

F = IN  МДС обмотки электромагнита; 

N  число витков обмотки управления (см. табл. 3.1);

а и b  линейные размеры зазора (рис. 3.3);

kзс  коэффициент заполнения по стали (для сплошных магнитопроводов  1; а для шихтованных  0,74).

Таблица 3.1.

Данные для различных стендов

№ стенда

Размеры, мм

a

b

c

d

L

kзс

N

I

10

30

20

15

40

1

2400

II

10

30

20

14

40

1

2400

III

10

20

21,5

12

63

0,74

3000

IV

10

20

21,5

12

63

0,74

3000

Рис. 3.3. Размеры зазора и  полюса электромагнита

При использовании формулы Максвелла (1) в нее подставляется значение магнитного потока в обмотке 1. Результаты расчетов сравнить с экспериментальными данными.

3.4. Контрольные вопросы

1. Какие факторы влияют на силу тяги электромагнита?

2. В каких единицах измеряется МДС?

3. В каких единицах измеряется потокосцепление?

4. В каких единицах измеряется магнитный поток?

5. В каких единицах измеряются разность магнитных потенциалов и магнитное напряжение?

6. Существует ли связь между потокосцеплением и магнитным потоком? Если да, то какая?

7. Существует ли связь между МДС и магнитным напряжением? Если да, то какая?

8. Имеется ли связь между МДС и магнитным потоком? Если да, то какая?

9. Как зависит электромагнитная сила от зазора ?

10. Как зависит электромагнитная сила от тока I в обмотке электромагнита?

11. Чему равна мощность, потребляемая обмоткой электромагнита? В чем она измеряется?

12. Как зависит сила тяги от тока для ненасыщенной и насыщенной магнитных систем?

13. Почему магнитный лоток в системе не остается всюду постоянным?

14. Что такое потоки рассеяния и как они влияют на электромагнитную силу?


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

73551. Методи розрахунку лінійних електричних кіл (ЛЕК) постійного струму при наявності двох і більше джерел живлення 468 KB
  Метод вузлових і контурних рівнянь полягає в складанні на основі законів Кірхгофа системи вузлових і контурних рівнянь, що містять невідомі величини струмів, які протікають у вітках кола, та розв’язання цієї системи рівнянь шляхом підстановок або за допомогою матриць та формул Крамера.
73552. УКРАїНСЬКА ІСТОРІОГРАФіЯ ЗА КНЯЖОЇ ДОБИ (ХІ- ХШ ст.) 61 KB
  Ми не будемо тут більш детально на цьому зупинятися і з’ясовувати, чи була Київська Русь українською державою, чи це було “Русское государство”, чи це була “колиска”, з якої виросли три східнослов’янські народи – російський, український і білоруський. З цього приводу існує маса літератури
73553. Історичні знання в Україні в литовсько-польську добу 85 KB
  Методологічною основою продовжує залишатися провіденціалізм, хоча окремі оповідання носять характер прагматичного оповідання. Прагматизм - це напрям в історії, який обмежується викладом подій в їх зовнішніх звязках і послідовності, не викриваючи обєктивних законів історичного розвитку.
73554. Символічний метод розрахунку лінійних електричних кіл (ЛЕК) однофазного синусоїдного змінного струму 856.5 KB
  Розрахункові дії з комплексними параметрами ЛЕК однофазного СЗС. Закони Ома і Кірхгофа в комплексній формі. Символічний метод розрахунку однофазних кіл СЗС з одним джерелом ЕРС.
73555. Українська історіографія в епоху Гетьманщини 177 KB
  Події від середини ХVІІ і до кінця ХVІІІ ст. – це період Національної революції, Гетьманщини і ліквідації автономного ладу України в складі Російської імперії. Національна революція, що почалася 1848 року, привела до утворення Української гетьманської держави. На червень 1652 року Україна фактично виборола незалежність
73556. Введение в высокотемпературную теплотехнологию и энергетику теплотехнологии 32.17 MB
  Возобновляемые источники энергии энергия солнца ветра тепла земли естественного движения водных потоков а также энергия существующих в природе градиентов температур. Возобновляемые ТЭР основаны на использовании возобновляемых источников энергии: солнечного излучения энергии морей рек и океанов внутреннего тепла Земли воды и воздуха энергии естественного движения водных потоков и существующих...
73557. Методи розрахунку однофазних лінійних електричних кіл синусоїдного змінного струму при наявності двох і більше джерел живлення 668.5 KB
  Застосування символічного методу при розрахунку Іф кіл СЗС при наявності двох і більше джерел живлення. Методи вузлових і контурних рівнянь та контурних струмів. Методи вузлових потенціалів (двох вузлів) та суперпозиції. Метод еквівалентного генератора.
73558. Українська історіографія на початку національного відродження (кінець XVIII — перша половина XIX ст.) 97 KB
  Україна переживала з кінця XVIII століття складний етап своєї історії. Після поділу Польщі українські землі опинилися у складі двох імперій: Російської (80% території) і Австрійської. Суспільне життя краю характеризувалося кризою кріпосницького ладу, розгортанням російського визвольногопольського національно-визвольного та процесом українського національного відродження.
73559. Источники энергии высокотемпературных теплотехнологических установок 261 KB
  Классификация реакторов высокотемпературной теплотехнологической установки; Структурная схема теплотехнологического реактора; Схемы размещения источников энергии и движения дымовых газов в камерах (зонах) реакторов высокотемпературных технологических установок; Схема тепломассообмена в рабочем пространстве высокотемпературных теплотехнических установках;