Исследование цепей переменного тока, содержащих индуктивно связанные катушки

Лабораторная работа № 3

ИССЛЕДОВАНИЕ ЦЕПЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, СОДЕРЖАЩИХ ИНДУКТИВНО СВЯЗАННЫЕ КАТУШКИ

название лабораторной работы

по дисциплине Теоритические основы электротехники

Цель работы: определить взаимную индуктивность катушек, исследовать трансформатор без сердечника.

Описание лабораторной установки: две индуктивные катушки, амперметр и вольтметр электромагнитной системы, соединительные провода.

Задание

1. Определить параметры катушек индуктивности;

2. Исследовать последовательное соединение катушек индуктивности №1 и №2 при согласном и встречном включении и определить коэффициент взаимной индукции между ними;

3. Исследовать работу двух индуктивно связанных катушек при трансформаторном включении в режиме холостого хода и определить коэффициент взаимно индуктивности между ними;

4. Исследовать работу двух индуктивно связанных катушек при трансформаторном включении в режиме активной нагрузки и определить вносимые сопротивления Rвн и Xвн.

Ход работы:

Определение параметров катушек индуктивности:

- собрали схему, представленную на рисунке 3.1;

Рисунок 3.1

- с помощью ЛАТРа установили на входе напряжение 30 В;

- измерили ток I, напряжение U, мощность P для катушки №1 и данные занесли в таблицу 1;

- произвели расчет параметров катушки №1 по формулам

Z_K1=U_1/I_1 =30/0,2≈150 (Ом)

cos⁡〖φ_1=P_1/(U_1 I_1 )〗=3/(30∙0,2)≈0,50

R_K1= Z_K1/cos⁡〖φ_1 〗 =150/0,50=300 (Ом)

sin⁡〖φ_1 〗=√(1-〖(cos⁡〖φ_1 〗)〗^2 )= √(1-〖0,50〗^2 )≈0,87

X_L1=Z_K1 sin⁡〖φ_1=150∙0,87≈172〗 (Ом)

L_K1=X_L1/2πf=172/(2∙π∙50)=0,55 (Гн)

- занесли результаты расчетов в таблицу 1;

- вместо катушки №1 подключили катушку №2, произвели измерения и рассчитали ее параметры. Результаты расчетов занесли в таблицу 1

Z_K2=U_2/I_2 =7/0,80≈8,75 (Ом)

cos⁡〖φ_2=P_2/(U_2 I_2 )〗=5/(7∙0,80)≈0,89

R_K2= Z_K2/cos⁡〖φ_2 〗 =8,75/0,89=9,83 (Ом)

sin⁡〖φ_2 〗=√(1-〖(cos⁡〖φ_1 〗)〗^2 )= √(1-〖0,89〗^2 )≈0,45

X_L2=Z_K2 sin⁡〖φ_2= 8,75∙0,45≈〗 3,93(Ом)

L_K2=X_L2/2πf=3,93/(2∙π∙50)=0,012(Гн)

Таблица 1

Элементы цепи Измерено Рассчитано

U (В) I (А) P (Вт) ZK (Ом) RK (Ом) XL (Ом) LK (Гн) cos φ

Катушка №1 30 0,2 3 150 300 172 0,55 0,50

Катушка №2 7 0,80 5 8,75 9,83 3,93 0,012 0,89

Вывод: выяснили, что при заданных (измеренных) значениях напряжения , силы тока и мощности можно рассчитать параметры катушки индуктивности, таким образом определили параметры двух катушек индуктивности.

2. Исследовали последовательное соединение катушек индуктивности №1 и №2 при согласном