книги / Электромагнитное поле
..pdf
те, что ток в контуре в 100 раз больше, чем во вторичной обмотке трансформатора тока. При необходимости можно увеличить ток подстройкой частоты приложенного напряжения ближе к резонансной. При этом следите за индикатором перегрузки источника.
Слегка прижимая датчик его контактами к поверхности ленточного проводника и перемещая его по ширине ленты, убедитесь, что изменяются выходное напряжение усилителя и разность фаз. Если прибор показывает разность фаз больше 90°, поменяйте местами зажимы амперметра на коннекторе или зажимы трансформатора тока.
Измерьте выходное напряжение и разность фаз, перемещая датчик от одного края ленты до другого с шагом 5 мм и запишите результаты в табл. 8.1. Координата х в таблице соответствует расстоянию от края леточного проводника до контактов датчика.
|
|
|
|
Таблица 8.1 |
|
Коор- |
|
|
|
|
|
дината |
|
|
|
|
|
х, мм |
x |
d = 63 мм |
d = 3 мм |
|
|
|
|
|
|||
Uвых, В φ, град |
δ, |
Uвых, В φ, град |
δ, |
Uвых, В φ, град |
δ, |
0 |
А/мм2 |
|
А/мм2 |
|
А/мм2 |
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
15 |
|
|
|
|
|
20 |
|
|
|
|
|
25 |
|
|
|
|
|
Замените установленный контур на другой, затем на третий
иповторите все опыты.
Обработка экспериментальных данных
Рассчитайте плотность тока при каждом значении координаты для исследованных контуров. С учетом коэффициента усиления напряжения усилителя
51
γ100Uвыхl .
Плотность тока получится в А/мм2, если в этой формуле – в м/(Ом·мм2), Uвых – в вольтах; l – расстояние между контактами датчика, l = 0,1 м.
На рис. 8.5 постройте график изменения плотности тока
иего начальной фазы для исследованных случаев.
|
|
|
|
|
|
|
δ, А/мм2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
x |
0 |
0 |
20 |
15 |
10 |
|
мм |
||
|
|
||||||
φ |
|
|
|
|
|
Град |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
30 |
|
|
|
|
|
|
|
20 |
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
0 |
х |
|
|
|
|
|
–10 |
|
|
|
|
|
|
–20 |
||
0 |
20 |
15 |
10 |
|
мм |
||
|
|||||||
|
|
||||||
Рис. 8.5
8.2.2. Исследование распределения тока по сечению проводника, уложенного в ферромагнитный паз
Цели работы: экспериментально исследовать изменение действующего значения и начальной фазы плотности тока по ширине
52
медного ленточного проводника, помещенного в ферромагнитный экран (модель паза электрической машины). Проверить результаты эксперимента расчетом.
Порядок выполнения работы
Соберите на наборной панели трансформатор с моделью паза электрической машины.
Соберите электрическую цепь согласно схеме, изображенной на рис. 8.6. Усилитель расположите в правой части наборной панели как можно дальше от исследуемого контура. Амперметр
ивольтметр, показанные на схеме, – виртуальные приборы.
Рис. 8.6
Примечание: Виртуальные приборы можно заменить мультиметрами, но тогда вы не сможете измерять начальную фазу плотности тока. Начальную фазу в этом случае можно измерять электронным осциллографом с помощью фигуры Лиссажу.
Включите виртуальные приборы для измерения тока, напряжения и сдвига фаз между ними.
Установите на источнике переменного тока синусоидальное напряжение частотой 250 Гц максимальной амплитуды.
Слегка прижимая датчик его контактами к поверхности ленточного проводника и вводя его внутрь паза, убедитесь, что изменяются выходное напряжение усилителя и разность фаз. Если прибор
53
показывает разность фаз больше 90°, поменяйте местами зажимы амперметра на коннекторе или зажимы трансформатора тока.
Измерьте выходное напряжение и разность фаз, перемещая датчик от открытого края паза до максимальной глубины с шагом 5 мм и запишите результаты в табл. 8.2. Координата z в таблице соответствует расстоянию от открытой стороны паза до контактов датчика.
|
|
|
|
|
Таблица 8.2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Экспериментальные данные: |
Расчетные данные: |
||||
|
f = … Гц; I =… A |
k =… 1/мм; δ(0) = … А/мм2. |
||||
|
Uвых, В |
|
|
|
|
|
z, мм |
φ, град |
δ, А/мм2 |
kz, 1/мм |
δ, А/мм2 |
φ, град |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
15 |
|
|
|
|
|
|
20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рассчитайте плотность тока при каждом значении координаты. С учетом коэффициента усиления напряжения усилителя
γ100Uвыхl .
Плотность тока получится в А/мм2, если в этой формуле – в м/(Ом·мм2), Uвых – в вольтах; l – расстояние между контактами датчика, l = 0,1 м.
Замените установленный контур на другой, затем на третий
иповторите все опыты и расчеты.
Обработка экспериментальных данных
На рис. 8.5 постройте график изменения плотности тока
иего начальной фазы для исследованных случаев.
54
Приняв а = 2 мм, b = 0,35 мм и 55 |
м |
|
, |
вычислите |
||
Ом мм2 |
||||||
|
|
|
|
|||
k – коэффициент затухания и коэффициент фазы, k |
b |
, 1/мм; |
||||
a |
2 |
|||||
|
|
|
||||
δ – действующее значение плотности тока на открытой поверхности
|
2k |
2 |
|
проводника, (0) |
|
I , А/мм . |
|
b |
|
||
Проделайте расчет изменения плотности тока и его началь- |
|||
ной фазы от координаты по формулам |
|
||
(z) (0)e kz и 45 kz |
180 . |
||
|
|
|
|
Результаты запишите в ту же табл. 8.2, а на рис. 8.7 постройте расчетные графики для сравнения с экспериментальными.
Рис. 8.7
55
8.3.Содержание отчета
1.Титульный лист.
2.Цели работы.
3.Схема электрической цепи.
4.Табл. 8.1, 8.2 сэкспериментальнымии расчетными данными.
5.Основные расчетные формулы.
6.Экспериментальные и расчетные графики изменения плотноти тока (рис. 8.5, 8.7).
8.4.Контрольные вопросы
1.Как перераспределяется плотность тока по сечению двух проводников, расположенных параллельно друг другу, при условии, что переменные токи текут: а) в одном направлении; б) в противоположных направлениях?
2.Как с изменением частоты тока в проводе изменяется его: а) активное сопротивление; б) внутреннее реактивное сопротивление?
3.Как при уменьшении расстояния между проводами с прямым и обратным токами изменяется характер распределения плотности тока в их сечении?
4.Какой из проводов одинакового радиуса имеет большее активное сопротивление переменному току: а) медный или алюминиевый; б) медный или стальной (μ = 100)?
5.По двум соседним проводам протекает постоянный ток. Будет ли распределение тока по сечению провода таким же, как и уединенного провода, по которому течет постоянный ток?
56
Приложение 1
Координатные сетки для оформления отчетов по моделированию полей
Планшет 1
57
Планшет 2
58
Планшет 3
59
Планшет 4
60