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

13 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

68935. Функції введення-виведення в потік 58.5 KB
  Бібліотека потоків C++ пропонує набір функцій-членів, які є загальними для всіх операцій введення-виводу потокових файлів. У даному розділі представлені ці функції-члени. Функція-член open відкриває потоковий файл для введення, виводу, дописування (у кінець файлу) і введення-виводу.
68936. Форматування за допомогою членів класу ios 105 KB
  Зокрема можна самостійно задавати різні прапори форматування визначені усередині класу ios або викликати різноманітні функціїчлени. Розглянемо спочатку засоби форматованого введеннявиводу за допомогою прапорів і функцій членів класу ios.
68937. Перевантаження операторів „«“ і „»“ 45 KB
  Оператор виведення називається оператором вставки insertion opertor тому що він вставляє символи в потік. Функції що перенавантажують оператори вставки і витягання називаються функціями вставки inserters і витягання extrctors відповідно. Створення власних функцій вставки...
68938. Створення власних маніпуляторів 41.5 KB
  Систему введення-виводу можна удосконалити, створивши свої власні маніпулятори. Ця можливість є важливою по двох причинах. По-перше, можна зосередити декілька операцій введення-виводу в одному маніпуляторі. Наприклад, досить часто в програмах виконується одна і та ж послідовність операцій введення-виводу.
68939. Історія об’єктно-орієнтованого програмування 35.5 KB
  Оскільки стимулом розробки мови C++ було об’єктно-орієнтоване I програмування (ООП), необхідно розуміти його основні принципи. Обєктно-орієнтоване програмування — досить могутній механізм. З моменту винаходу комп’ютера методології програмування різко змінилися, в основному із-за зростаючої складності програм.
68940. Класи та об’єкти в мові С++ 45 KB
  Клас є абстрактним типом даних, який визначається користувачем, і є моделлю реального обєкту у вигляді даних і функцій для роботи з ними. Дані класу називаються полями (по аналогії з полями структури), а функції класу — методами. Поля і методи називаються елементами класу.
68941. Контейнери 23.5 KB
  Іншими словами ви оголошуєте клас який містить члени даних які самі є екземплярами інших класів або покажчиками на інші класи. За допомогою контейнера класгосподар отримує доступ до відкритих членів класів що містяться. Деякі знавці C вважають за краще використовувати контейнери а не множинне спадкоємство...
68942. Inline функції 36.5 KB
  Визначення функцій що підставляються усередині класу Мова C володіє важливою властивістю: у нім існують функції inline functions що підставляються які широко використовуються в класах. Щоб замінити виклик функції підстановкою перед її визначенням слід вказати слово inline.
68943. Статичні члени класу 43.5 KB
  Якщо перед оголошенням змінної-члена поставити ключове слово static, компілятор створить тільки один екземпляр цієї змінної, який використовуватиметься всіма об’єктами даного класу. На відміну від звичайних змінних-членів, статичні змінні-члени не копіюються для кожного об’єкту окремо.