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

9 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

51475. Создание Web-приложений средствами ASP.NET 1.1 MB
  Создание Webприложений средствами SP. Начало работы с Visul Studio и создание нового Webприложения NET Почти все крупномасштабные Webсайты на базе технологии SP.NET разрабатываются с использованием Visul Studio предлагаемой компанией Microsoft полнофункциональной среды разработки Webприложений гибкого и универсального инструмента проектирования и создания законченных приложений для платформы Windows.
51477. Определение отклика на гармоническое воздействие 397 KB
  Определить комплексную передаточную функцию КПФ и ее составляющие: модуль Hω и аргумент θω привести полученную КПФ к общему виду КПФ для цепи первого порядка. Схема исследуемого четырехполюсника Исходные данные цепи: Ом мГн Функции воздействия: и Решение Определение комплексной передаточной функции КПФ четырехполюсника Комплексная передаточная функция записывается: По формуле чужого сопротивления находим : Отсюда = Подставим полученное выражения для в формулу нахождения КПФ: Таким образом мы привели полученную КПФ к...
51478. Определение отклика на гармоническое воздействие при подключении и отключении источника 305 KB
  В лабораторной работе определен отклик цепи при подключении и отключении источника, построены необходимые графические изображения и таблицы
51479. Определение отклика на периодическое негармоническое воздействие 346.5 KB
  Построить спектр амплитуд и спектр фаз отклика. Определить действующее и среднее значение отклика мощность выделяемую на сопротивлении нагрузки. Определение отклика цепи Определим отклик.
51480. Кинематика материальной точки 287 KB
  Рассмотрим участок АВ: Согласно II закону Ньютона При проектировании на оси координат получаем величина непостоянная а переменная то ускорение непостоянно. Получаем где выражение это определение скорости. Подставляя полученные значения в исходное выражение получаем. Интегрируем обе части выражения получаем.
51481. Динамика вращательного движения вокруг горизонтальной оси 263 KB
  Система состоящая из диска массой m и радиуса R с прикрепленными к нему тонкими стержнями общей массой m может свободно вращаться вокруг горизонтальной оси. Через обод на диске переброшена тонкая невесомая нерастяжимая нить к концам которой привязаны грузы массой каждый. На ободе диска прикреплен шарик массой пренебрежимо малого размера. На какой наибольший угол повернётся система если на один из висящих на нити грузов положить перегрузок массой .
51482. Отклонить тело из положения равновесия и написать уравнение колебаний 210.5 KB
  Найдем центры масс каждого тела отдельно а затем и всей системы: ; Центр массы стержня 1 лежит на его середине: Центр массы стержня 2 лежит на его середине: Центр массы большого диска 3 лежит в его центре а центр находится на оси OX: Центр массы большой пластины 4 лежит на пересечении ее диагоналей: Центр массы малого диска 5 лежит в его центре: Центр массы малой пластины 6 лежит на пересечении ее диагоналей: Найдем центр масс всей системы: Координаты центра масс: С0.14 Угол на который отклонится центр масс системы от нормали: где ...