Санкт-Петербургский Политехнический Университет Петра Великого
Институт Энергетики.
Высшая школа электроэнергетических систем
Отчет по лабораторной работе № 13
«Исследование катушки с ферромагнитным сердечником»
Выполнили:
Спешилов К.В.
Стуканов А.К.
Филин А.А. Щербаков Д.
Проверила:
Лебедева А.А.
Санкт-Петербург
2023 г.
Исследования
проводились в двух схемах, приведенных
ниже:
Опыт 1:
В первом опыте исследовалась зависимость тока и мощности от величины зазора в теле ферромагнитного сердечника при постоянном напряжении U=60 В. Далее, на основании полученных результатов нужно было рассчитать такие параметры цепи, как cosφ, z и L (индуктивность исследуемой катушки) и построить графики зависимости этих параметров от величины зазора δ.
Результаты расчета приведены ниже:
Таблица 1 – Данные, полученные в опыте 1
δ, см |
I, А |
P, Вт |
cosφ |
z, Ом |
L, Гн |
0,00 |
0,22 |
0,50 |
0,038 |
272,7 |
0,868 |
0,05 |
0,24 |
0,55 |
0,038 |
250,0 |
0,796 |
0,10 |
0,28 |
0,75 |
0,045 |
214,3 |
0,682 |
0,15 |
0,33 |
0,95 |
0,048 |
181,8 |
0,578 |
0,20 |
0,37 |
1,05 |
0,047 |
162,2 |
0,516 |
0,25 |
0,41 |
1,30 |
0,053 |
146,3 |
0,465 |
0,30 |
0,46 |
1,55 |
0,056 |
130,4 |
0,415 |
0,35 |
0,49 |
1,75 |
0,060 |
122,4 |
0,389 |
0,40 |
0,54 |
2,05 |
0,063 |
111,1 |
0,353 |
0,45 |
0,57 |
2,30 |
0,067 |
105,3 |
0,334 |
0,50 |
0,61 |
2,63 |
0,072 |
98,4 |
0,312 |
0,55 |
0,64 |
2,88 |
0,075 |
93,8 |
0,298 |
0,60 |
0,68 |
3,25 |
0,080 |
88,2 |
0,280 |
0,65 |
0,71 |
3,50 |
0,082 |
84,5 |
0,268 |
0,70 |
0,75 |
3,75 |
0,083 |
80,0 |
0,254 |
0,75 |
0,77 |
4,13 |
0,089 |
77,9 |
0,247 |
0,80 |
0,81 |
4,38 |
0,090 |
74,1 |
0,235 |
0,85 |
0,83 |
4,63 |
0,093 |
72,3 |
0,229 |
0,90 |
0,87 |
4,88 |
0,093 |
69,0 |
0,219 |
0,95 |
0,89 |
5,13 |
0,096 |
67,4 |
0,214 |
1,00 |
0,93 |
5,50 |
0,099 |
64,5 |
0,204 |
Расчет на примере первой строки:
(Ом)
Графики зависимостей:
Опыт 2:
Во втором опыте снималась вольт-амперная характеристика для синусоидального напряжения и для синусоидального тока. Также нужно рассчитать полное сопротивление цепи z в обоих случаях и построить график его зависимости от напряжения.
Результаты расчета приведены ниже:
Таблица 2 – Данные при синусоидальном токе
U, В |
I, А |
z, Ом |
15,0 |
0,28 |
53,6 |
17,5 |
0,42 |
41,7 |
20,0 |
0,58 |
34,5 |
22,5 |
0,80 |
28,1 |
25,0 |
1,05 |
23,8 |
Расчет на примере первой строки:
(Ом)
Таблица 3 – Данные при синусоидальном напряжении
U, В |
I, А |
z, Ом |
6 |
0,05 |
120,0 |
7 |
0,06 |
116,7 |
8 |
0,07 |
114,3 |
9 |
0,08 |
112,5 |
10 |
0,09 |
111,1 |
11 |
0,11 |
100,0 |
12 |
0,14 |
85,7 |
13 |
0,18 |
72,2 |
14 |
0,38 |
36,8 |
15 |
0,58 |
25,9 |
16 |
0,7 |
22,9 |
17 |
0,84 |
20,2 |
18 |
0,96 |
18,8 |
Расчет на примере первой строки:
(Ом)
Графики зависимостей:
Рисунок
6 – Вольт-амперная характеристика при
синусоидальном напряжении
Рисунок
7 – Вольт-амперная характеристика при
синусоидальном токе
Рисунок
8 – График зависимости полного
сопротивления z
от напряжения при синусоидальном токе
Рисунок
9 – График зависимости полного
сопротивления z
от напряжения при синусоидальном
напряжении
Вывод:
В ходе данной лабораторной работы мы исследовали катушки с ферромагнитным сердечником. В процессе работы были определены зависимости коэффициент мощности, полного сопротивления и мощности от величины зазора в теле сердечника (рисунки 3, 4 и 5). Также были сняты вольт-амперные характеристики и построены зависимости полного сопротивления от напряжения при синусоидальных токах и напряжениях. При исследовании цепи с синусоидальным током из-за ограничений по току в 1,5 А не получилось построить график на всем интересуемом диапазоне, поэтому пришлось провести экстраполяцию данных. Практические результаты исследования схожи с теоретическими, представленными в методических рекомендациях по выполнению лабораторных работ.