Файл: Методические указания к лабораторным занятиям по дисциплине Теоретические основы электротехники I,II.doc

1. Бессонов, Л.А. Теоретические основы электротехники / Л.А.Бессонов – М.: Высш. шк., 2000. – С. 505 – 509.

2. Потапов, Л.А. Краткий курс теоретических основ электротехники / Л.А.Потапов – Брянск: БГТУ, 2001. – Ч.2. С. 36 – 39.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 11

ИССЛЕДОВАНИЕ МАГНИТНОЙ ЦЕПИ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Исследование зависимости величины магнитного потока и индуктивности дросселя (катушки со стальным сердечником) от намагничивающего тока и величины зазора.
ЗАДАЧИ РАБОТЫ
1. Ознакомится с методикой экспериментального определения основной кривой намагничивания ферромагнитного материала.

2. Экспериментально установить зависимость индуктивности катушки с ферромагнитным сердечником от величины воздушного зазора.

Закрепить навыки расчета магнитных цепей постоянного тока.

КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ОБЪЕКТАХ ИССЛЕДОВАНИЯ
Ферромагнитный материал характеризуется основной кривой намагничивания (рис. 1). Нелинейная зависимость магнитной индукции от напряженности магнитного поля в магнитопроводе приводит к аналогичной зависимости индуктивности дросселя от тока. Увеличение немагнитного зазора в магнитопроводе дросселя приводит к спрямлению вебер-амперной характеристики и уменьшению индуктивности дросселя. При расчете магнитной цепи используют закон полного тока H_стl_ст + H_ = Iw

При этом предполагают, что магнитный поток не изменяется по всей длине магнитопровода _c = _я= B_стS_ст = B_ .

Экспериментальное определение магнитного потока в основном магнитопроводе _о и в подвижном якоре _я покажет, что в действительности эти потоки не равны, что часть магнитного потока замыкается по воздуху (так называемый поток рассеивания).
ОПИСАНИЕ СТЕНДА
Лабораторный стенд содержит ЛАТР и источник постоянного напряжения со стабилизатором тока (рис. 2), сдвоенный реостат (для более плавного изменения тока), амперметр, милливеберметр, дроссель (индуктивную катушку с ферромагнитным сердечником). Исследуемый дроссель имеет П-образный сердечник и прямоугольный якорь. Сердечник и якорь собраны из листовой электрической стали. Между сердечником и якорем с помощью текстолитовых и картонных прокладок может быть создан немагнитный зазор. На сердечнике расположены намагничивающая w

₁, размагничивающая w₂ и измерительная w₃ обмотки. На якоре также имеется измерительная обмотка w₄. В соответствии с положением переключателя П₂ подключается либо обмотка w₁ к источнику постоянного тока, либо обмотка w₂ к сети переменного тока. Переменный ток используется для размагничивания сердечника после каждого намагничивания. Для этого плавно изменяют напряжение U₂ от максимального значения до нуля.

Для измерения магнитного потока используют милливеберметр, к которому подключается либо обмотка w₃на сердечнике, либо обмотка w₄ на якоре. Этот прибор отличается от известных амперметров и вольтметров тем, что у него положение стрелки безразлично и фиксирует он приращение магнитного потока (в то время, как амперметр фиксирует измеряемый ток, и положение стрелки определяет величину этого тока). Для удобства пользования на милливеберметре предусмотрена кнопка, возвращающая стрелку к нулевой отметке, Для уменьшения дрейфа (самопроизвольного сползания стрелки вправо или влево) необходимо повернуть в соответствующую сторону ручку «дрейф нуля». При достаточно быстром проведении эксперимента (в пределах нескольких секунд), когда можно пренебречь влиянием дрейфа нуля, измерения проводят традиционным методом – увеличивают ступенями ток в обмотке и фиксируют очередное положение стрелки милливеберметра.

Для более точных измерений необходимо перед каждым измерением возвращать стрелку милливеберметра на нулевую отметку и, выполнив увеличение тока на I, зафиксировать приращение магнитного потока .

При этом

где K – постоянная милливеберметра (указана на шкале или корпусе прибора);

w_n – число витков измерительной обмотки; ₂, ₁ – число делений по шкале прибора.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
А. В лаборатории

1. Снять зависимость ₀ = f(Iw) и _я = f(Iw) при нулевой величине воздушного зазора, изменяя намагничивающий ток от 0 до максимально возможного значения (до 0,8 А).

2. Снять зависимость ₀ = f(Iw) и _я = f(Iw) при двух различных зазорах (в зависимости от варианта). Вариант выбирается в зависимости от номера недели текущего месяца

Величина Зазора, , мм	Номера недели
	1	2	3	4
	0	0	0	0
	0,6	1,0	1,6	2,6
	1,2	2,0	3,2	4,0

Б. Дома

3. Построить зависимость ₀ = f₁(Iw) и _я = f₂(Iw) при различных зазорах .

4. Построить зависимость потока ₀ = f₃( ) _я = f₄ ( )при различных токах J= 0,2 А.

5. Рассчитать и построить зависимость индуктивности L₁ при неизменном зазоре, а также зависимость L₁ = f () при неизменном намагничивающем токе.

6. Рассчитать, пользуясь кривой намагничивания (рис. 1), значения потоков при различных токах для максимального зазора.

Построить зависимость  = f₅(Iw) на том же координатном поле, что и п. 3

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Имеются ли отличия между статической и дифференциальной индуктивностями катушки с ферромагнитным сердечником?

2. Имеются ли отличия между статической и дифференциальной индуктивностями катушки без ферромагнитного сердечника?

3. Какова относительная магнитная проницаемость исследуемого ферромагнитного материала при индукции 1 Тл?

4. Покажите аналитическим путем зависимость индуктивности катушки с замкнутым сердечником от величины относительной магнитной проницаемости.

5. Изменится ли ток в катушке с ферромагнитным сердечником, подключенной к сети 220 В, если вынуть этот сердечник?

6. Изменится ли магнитный поток в катушке с ферромагнитным сердечником, подключенной к сети 220 В, если вынуть этот сердечник?

7. Изменится ли соотношение между падениями магнитного потенциала в стали и в зазоре катушки с ферромагнитным сердечником при изменении тока в катушке?

8. Как влияет увеличение зазора на линейность вебер-амперных характеристик и почему?

9. Как изменится ток , подключенной к сети переменного напряжения 220 В, если увеличить немагнитный зазор?

10. Изменится ли магнитный поток в катушке с ферромагнитным сердечником, подключенной к сети переменного напряжения 220 В, если увеличить немагнитный зазор?

11. Как изменится индуктивность катушки с ферромагнитным сердечником, подключенной к сети переменного напряжения 220 В, если увеличить немагнитный зазор?

12 Нарисовать схему замещения катушки с ферромагнитным сердечником и объяснить, что учитывает каждый элемент в схеме.

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бессонов, Л.А. Теоретические основы электротехники / Л.А. Бессонов – М.: Высш. шк., 2000. – С. 423 – 438.

2. Потапов, Л.А. Краткий курс теоретических основ электротехники / Л.А. Потапов – Брянск: БГТУ, 2001. – Ч.2. С. 14 – 19.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 12

ИССЛЕДОВАНИЕ МАГНИТНОЙ ЦЕПИ

С ПОСТОЯННЫМ МАГНИТОМ
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Получение навыков экспериментальных исследований магнитных цепей, содержащих постоянные магниты.
ЗАДАЧИ РАБОТЫ
1. Исследование частных циклов и петли гистерезиса у постоянных магнитов.

2. Экспериментальное определение магнитной индукции в зазоре постоянных магнитов.

3. Закрепление навыков работы с милливеберметром.

КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ОБЪЕКТЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Постоянные магниты выполняют из магнитотвердых материалов, у которых коэрцитивная сила H_с больше 4000 А/м.

Для этих материалов важнейшей характеристикой является кривая размагничивания (рис. 1) – часть петли гистерезиса, лежащая во втором квадранте. Кривая размагничивания имеет на концах характерные точки: остаточную индукцию B_r и коэрцитивную силу H_с. При увеличении воздушного зазора в магнитной цепи магнитная индукция в магнитопроводе уменьшается.

Ее величину определяют как точку пересечения кривой размагничивания и прямой, представляющей собой характеристику воздушного зазора.

Коэффициент

называют иногда размагничивающим фактором.

Другой важной характеристикой для магнитной цепи с постоянным магнитом является энергия магнитного поля в воздушном зазоре

При проектировании устройств с постоянными магнитами стремятся иметь максимальную энергию поля в зазоре. Для различных материалов этому условию соответствуют различные значения размагничивающего фактора. Если при этом величина зазора