70744

Исследование катушки со стальным сердечником

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Цель работы: Исследование зависимости параметров и потерь в стали катушки от воздушного зазора и напряжения сети. Схема исследования катушки со стальным сердечником. Провести исследование катушки со стальным сердечником при постоянной величине напряжения...

Русский

2014-10-26

131.5 KB

16 чел.

               Донецкий национальный технический университет

                                                                 

                                                                Кафедра Электромеханики и ТОЭ

                                          ОТЧЁТ

                                     по лабораторной работе № 2           

               по дисциплине "Теоретические Основы Электротехники"

             "Исследование катушки со стальным сердечником".

                                                (вариант №2)

                                                                                         Выполнил студент    

                                                                                         группы ЭАПУ–2000б

                                                                                         Голяев Р. А.

                                                                                         Принял преподаватель

                                                                                         Малеев Д. М.

                                               

                                                     Донецк–2002

Цель работы: Исследование зависимости параметров и потерь в стали катушки от воздушного зазора и напряжения сети.

Рисунок 1. Схема исследования катушки со стальным сердечником.

                                       Порядок выполнения работы.

  1.  Ознакомиться с катушкой со стальным сердечником и записать в        таблицу № 1 и её основные характеристики: число витков основной W и дополнительной Wg обмоток, поперечное сечение сердечника S, и активное сопротивление основной обмотки r.
  2.  Собрать схему рисунка 1.
  3.  Провести исследование катушки со стальным сердечником при постояноой величине напряжения U на её зажимах и переменном воздушном зазоре δ.
    1.  Установиить и затем поддерживать в пороцесее проведения эксперимента постоянное напряжение на зажимах катушки U=70 В.
    2.  Изменяя воздушгный зазор δ в сердечнике катушки от 0 до 50 мм, провести 6 измерений тока I, иощности P и напряжения Ug на дополнительной обмотке.
    3.  По данным измерений определить параметры катушки и всей цепи. Результаты измерений и вычислений записать в таблицу № 2.
    4.  По данным таблицы № 2 построить графики зависимостей: I(δ) , Bm(δ), z(δ), z0(δ), Pc(δ) при U=const. Объяснить характер графиков.
  4.  Произвести исследование катушки со стальным сердечником при постоянном воздушном зазоре δ и изменяющемся напряжении U, для чего:
    1.  Установить постоянный воздушный зазор в сердечнике δ=0 мм .
    2.  Изменяя с помощью автотрансформатора АТ напряжение U от нуля до максимального значения (240 B), произвести 6 измерений тока I, мощности Р и напряжения Ug. Сравнить экспериментальное значение тока I при U=100 В с его расчётным значением. Результаты измерений занести в таблицу № 3.
    3.  По данным мзмерений определить параметры катушки и всей цепи. Результаты вычислений занести в таблицу № 3.
    4.  По данным таблицы № 3 построимть кривые: I(U), Z(U), PC(U), z0(U) при δ=const.
  5.  Для одного из отсчётов (таблица № 3) построить векторную диаграмму и схему замещения катушки со стальным сердечником.

Таблица № 1. Основные характеристики катушки.

W

Wg

SC, см2

К, Ом

600

600

12

3.2

Таблица № 2. Исследование катушки со стальным сердечником при постояноой величине напряжения U на её зажимах и переменном воздушном зазоре δ.  

N

Измерено

Вычислено

U,В

I, А

P, Вт

Ug, В

δ, мм

E, В

Bm, Тл

Z, Ом

R, Ом

X, Ом

Pc, Вт

Z0, Ом

R0, Ом

X0, Ом

Xs,Ом

сos(φ)

1

70

1.45

12

36

10

36

0.225

48

5.7

47.7

5.272

24.8

2.5

24.7

23

0.118

2

70

1.74

15

28

18

28

0.175

40

4.9

40

5.312

16

1.7

15.9

24.1

0.123

3

70

2

20.2

25.2

26

25.2

0.158

35

5

34.6

7.4

12.6

1.8

12.5

22.1

0.143

4

70

2.35

25

22.5

34

22.5

0.141

30

4.5

30

7.328

9.6

1.3

9.5

20.5

0.15

5

70

2.65

30.3

20

42

20

0.125

26

4.3

25.6

7.828

7.5

1.1

7.4

18.2

0.165

6

70

3

35.3

18

50

18

0.113

23

3.9

22.7

6.5

6

0.7

5.96

16.74

0.17

Таблица № 3. Исследование катушки со стальным сердечником при постоянном воздушном зазоре δ и изменяющемся напряжении U.

N

Измерено

Вычислено

U,В

I, А

P, Вт

Ug, В

δ, мм

E, В

Bm, Тл

Z, Ом

R, Ом

X, Ом

Pc, Вт

Z0, Ом

R0, Ом

X0, Ом

Xs,Ом

сos(φ)

1

40

0.15

3

36

0

36

0.225

266.7

133.3

231

2.93

240

130.1

201.7

29.3

0.5

2

80

0.3

6.5

73

0

73

0.457

266.7

72.2

257

6.21

243

69

233

24

0.271

3

110

0.5

15

107

0

107

0.669

220

60

212

14.2

214

56.8

206.3

5.7

0.273

4

160

0.72

26

140

0

140

0.876

222.2

50.15

216

24.3

194

46.95

188.2

27.8

0.226

5

200

1.07

35

172

0

172

1.076

186.9

30.57

184

31.3

161

27.37

158.6

25.4

0.164

6

240

1.5

55

204

0

204

1.276

160

24.44

159

47.8

136

21.24

134.3

24.7

0.153

   

 

Вычисления.

1. ЭДС:                                     2. Амплитудное значение магнитной индукции:       

          .                                    ,

где f=50 Гц – частота сети, W и Wg – числа витков основной и дополнительной обмоток соответственно, SC – площадь сечения магнитопровода.

Параметры схемы замещения:

r0активное сопротивление, характеризующее тепловые потери в стали,

x0индуктивное сопротивление, обусловленное основным магнитным потоком,

xSиндуктивное сопротивление, обусловленное потоком рассеяния,

R=r+r0общее активное сопротивление катушки,

x=xS+x0общее реактивное сопротивление катушки,

Pcтепловые потери в стали.

Параметры катушки определяют из следующих выражений:

,      ,     ,   ,  ,   , ,      ,      

Коэффициент мощности катушки:

                                                                  .

                           Рисунок 2. График зависимости I(δ).      

                       Рисунок 3. График зависимости Bm(δ).

                      Рисунок 4. Графики зависимостей z(δ) и z0(δ).

                        Рисунок 5. График зависимости  РC(δ).                                                          Рисунок № 6. График зависимости I(U).

                         

                       Рисунок № 7. Графики зависимостей z(U) и z0(U).

                    

                      Рисунок № 8. График зависимости Pc(U).

     

Рисунок № 9 . Схема замещения катушки со сталью.

       

   Построение векторной диаграммы катушки со сталью (для измерения № 1).

1. Расчёт неизевестных параметров.

1.1.  Амплитуда магнитного потока:

                                  

1. 2. Активная составляющая тока:

                                    .

1.3. Реактивная составляющая тока:

                        .

1.4 Угол сдвига фаз между током и напряжением сети:

                                       .

1.5. Угол сдвига фаз между током и ЭДС самоиндукции:

             

1.6. Комплекс напряжения сети:

      ,     ,    ,           

.

1.7. Падение напряжения на катушке:      

  

2. Построение векторной диаграммы.

2.1. Произвольно откладываем вектор магнитного потока Фм.

2.2. Откладывем вектор ЭДС самоиндукции. ЭДС самоиндукции отстаёт по фазе на 90˚ от основного магнитного потока.

2.3. Реактивная составдяющая тока совпадает с основным магнитным потоком Фм.  Откладываем вектор реактивной составляющей тока.

2.4. Откладываем вектор напряжения .

2.5. Откладываем вектор активной составляющей тока. Он совпадает с напряжением .

2.6. Откладываем вектор тока I=Ia+Ip.

2.7. Откладываем вектор напряжения сети.

2.8. Откладываем вектор падения напряжения  на катушке. Он параллелен вектору тока I.

2.9. Откладываем вектор падения напряжения, обусловленного потоком рассеяния. Для этого соединим конец вектора   и начало вектора

Рисунок № 10 . Векторная диаграмма для катушки со сталью.

 Вывод. В ходе работы было проведено исследование катушки со стальным сердечником. Были пострены зависимости параметров катушки от ширины воздушного зазора в сердечнике катушки при переменном воздушном зазоре и постоянном напряжении сети и звисимости параметров катушки от напряжения сети при переменном напряжении сети при постоянной ширине воздушного зазора. Была пострена вектрная диаграмма для одного из расчётов катушки с сердечником.

7


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

69826. СОЦІАЛЬНЕ СИРІТСТВО В УКРАЇНІ: СТАН ТА ПЕРСПЕКТИВИ ПОДОЛАННЯ 359 KB
  Сім’я виступає провідним чинником соціалізації особистості на макрорівні. Її основні соціалізуючі функції: забезпечення фізичного та емоційного розвитку індивіда; формування статевої ідентифікації дитини, її розумового розвитку, розвитку здібностей і потенційних можливостей; формування ціннісних орієнтацій особистості
69827. Развитие читательской самостоятельности обучающихся 4-го класса 482 KB
  Учить всех детей сознательно, самостоятельно, избирательно читать книги в школьные годы, а главное, затем, в дальнейшей жизни, чтобы они хотели и умели непрерывно пополнять свое образование с наименьшей затратой сил добывать недостающие знания, ориентироваться в стремительном потоке научной и политической информации - залог успешности в любой деятельности.
69828. Освоение Новороссийского края в период Елизаветы Петровны и Екатерины II. Присоединение Крыма. Политика царизма в Крыму 28 KB
  Екатерина II издает приказ селиться на территории Новороссии и создает специальную канцелярию. По мирному договору к России отходили Керчь Еникали Кинбурн Кабарда на Сев. Но турецкие власти продолжали настраивать крымскую власть против ставленников России ив 1776 г. он отрекся от Крыма в пользу России.
69832. ОСНОВНЫЕ ПРОБЛЕМЫ И ПОДХОДЫ К ПРЕПОДАВАНИЮ ПРАВА В СОВРЕМЕННОЙ ШКОЛЕ 31 KB
  Однако если в начале 90-х годов школа испытывала трудности из-за нехватки учебных пособий педагогических кадров профессионально подготовленных в области юриспруденции наглядных средств обучения и прочее то к настоящему времени ситуация кардинально изменилась.
69833. Основы национальной политики РФ (по Конституции 1993 года) 29.5 KB
  Федеративное устройство Российской Федерации основано на ее государственной целостности единстве системы государственной власти разграничении предметов ведения и полномочий между органами государственной власти Российской Федерации и органами государственной власти субъектов...
69834. Особенности искусства Средневековья 33 KB
  Кроме того церковь была главным заказчиком искусства. Церковь понимая огромную силу искусства по воздействию на людей использовала его для наставления в вере. Другой особенностью средневекового искусства была близость его к народному творчеству так как в отличие от античного искусства...