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

21 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

76247. Демодуляция и декодирование. Дискретизация сигналов. Теорема Котельникова 92 KB
  Под дискретизацией сигналов понимают преобразование функций непрерывных переменных в функции дискретных переменных, по которым исходные непрерывные функции могут быть восстановлены с заданной точностью. Роль дискретных отсчетов выполняют, как правило, квантованные значения функций в дискретной шкале координат.
76250. Великие открытия Н.И. Пирогова 79 KB
  В истории отечественной медицины едва ли найдется имя более популярное, более значительное, чем имя Николая Ивановича Пирогова (1810-1881гг.). В блестящей когорте русских хирургов он является той личностью, идеи которой почти два столетия вдохновляют научные поиски и практическую деятельность многих ученых нашей страны.
76251. Инвестиционные операции американских банков 41.78 KB
  Депозитные институты: Коммерческие банки предлагают чековые и сберегательные счета физическим лицам предпринимателям и правительственным агентствам. Сберегательные и ссудные ассоциации специализируются на сберегательных счетах и кредитовании под залог недвижимости.
76252. Абай Кунанбаев, Джамбул Джабаев 24.49 KB
  Огромную роль в просвещении своего народа сыграл основоположник письменной казахской литературы поэт Абай Кунанбаев (1845-1904). Сын богатого и деспотично го феодала Кунанбая, Абай порвал со своим отцом, многими обычаями предков, оспаривал установления корана,чтобы обратиться к подлинным источникам света и знания.
76253. Наказателен закон 1896 года 47.5 KB
  След Освобождението в България останал да действува Османският наказателен закон. Той обаче бил още по-малко пригоден да удовлетвори изискванията, които се поставяли пред новата българска държава, отколкото османските граждански закони.
76254. Абу-Симбел 926 KB
  Современное название Абу-Симбел произошло от скалы на которой в том месте где река делает к ней изгиб высечен в барельефе египетский мужчина в заострённом фартуке которого арабские моряки усматривали подобие хлебной меры...
76255. Крымская война в исторических и мемуарах 39.81 KB
  Он отражает дипломатическую обстановку этого кровавого конфликта; как смотрели на эту войну представители различных общественно-политических течений в Западной Европе и России; каким рисовалось современникам внутреннее положение России в рассматриваемый момент.