Politechnika Lubelska
Laboratorium elektrotechniki
Temat ćwiczenia:
Obwody magnetycznie sprzężone.
Lublin 22 maja 2002
Wykonał:
Łukasz Bąk
Piotr Biernacki
Piotr Chmiel
Jacek Dębowczyk
Grupa ED 2.6
Ocena :
....................
POLITECHNIKA LUBELSKA W LUBLINIE |
Laboratorium elektrotechniki |
||
|
Ćwiczenie nr 12 |
||
Nazwisko i Imię: Łukasz Bąk Piotr Biernacki Piotr Chmiel Jacek Dębowczyk |
Semestr:
II |
Grupa:
ED 2.6 |
Rok akademicki:
2001/2002 |
Temat ćwiczenia: Obwody magnetycznie sprzężone. |
Daty wykonania: 22 maja 2002 |
Ocena: |
Cel ćwiczenia:
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z własnościami i metodami badania obwodów zawierających rzeczywiste elementy sprzężone indukcyjnie.
Przyrządy pomiarowe:
autotransformator laboratoryjny
amperomierz elektromagnetyczny: EP43.3/305
woltomierz elektromagnetyczny V1: EP43.3/260
woltomierz elektromagnetyczny V2: EP43.3/210
woltomierz elektromagnetyczny V3: EP43.3/77
watomierz EP43.3/1763
cewka L1 - 0,87H 87Ω
cewka L2 - 0,85H 86Ω
Wyznaczanie parametrów pojedynczych cewek:
Rys. 1.
Schemat układu do wyznaczania parametrów cewek.
Cewka |
Lp. |
Pomiary |
Obliczenia |
|||||
|
|
U |
I |
P |
Z |
R |
XL |
L |
|
|
V |
A |
W |
Ω |
Ω |
Ω |
H |
1 |
1 |
140 |
0,5 |
23 |
280 |
62 |
273
|
0,87 |
|
2 |
83 |
0,3 |
8,5 |
277 |
47 |
|
|
|
3 |
56 |
0,2 |
4,5 |
280 |
62 |
|
|
2 |
1 |
137 |
0,5 |
22 |
274 |
62 |
267 |
0,85 |
|
2 |
82 |
0,3 |
0,5 |
273 |
57 |
|
|
|
3 |
55 |
0,2 |
4,5 |
275 |
66 |
|
|
Parametry cewek:
R1=87Ω L1=0,87H
R2=86Ω L2=0,85H
R1 i R2 są rezystancjami cewek odpowiednio L1 i L2.
Przykładowe obliczenia:
Połączenie szeregowe:
Rys. 2. Układ pomiarowy przy szeregowym połączeniu cewek
Sprzężenie |
Lp. |
Pomiary |
Obliczenia |
|||||||||
|
|
l |
U |
U1 |
U2 |
I |
P |
Z |
cosϕ |
X |
M |
k |
|
|
cm |
V |
V |
V |
A |
W |
Ω |
--- |
Ω |
H |
--- |
+ |
1 |
0 |
90 |
44 |
45 |
0,12 |
4 |
750 |
0,370 |
730 |
0,30 |
0,34 |
|
2 |
5 |
90 |
44 |
45 |
0,15 |
5,1 |
600 |
0,377 |
574 |
0,13 |
0,15 |
|
3 |
10 |
90 |
44 |
45 |
0,17 |
6 |
529 |
0,392 |
500 |
0,04 |
0,04 |
|
4 |
15 |
90 |
44 |
45 |
0,17 |
6,1 |
529 |
0,399 |
500 |
0,02 |
0,02 |
|
5 |
19 |
90 |
44 |
45 |
0,17 |
6,1 |
529 |
0,399 |
500 |
0,02 |
0,02 |
- |
1 |
0 |
90 |
44 |
45 |
0,31 |
17 |
290 |
0,609 |
234 |
0,30 |
0,34 |
|
2 |
5 |
90 |
44 |
45 |
0,21 |
8,5 |
429 |
0,450 |
393 |
0,13 |
0,15 |
|
3 |
10 |
90 |
44 |
45 |
0,19 |
7 |
474 |
0,409 |
442 |
0,04 |
0,04 |
|
4 |
15 |
90 |
44 |
45 |
0,18 |
7 |
500 |
0,432 |
470 |
0,02 |
0,02 |
|
5 |
19 |
90 |
45 |
44 |
0,18 |
7 |
500 |
0,432 |
470 |
0,02 |
0,02 |
Przykładowe obliczenia dla sprzężenia ujemnego:
k - współczynnik sprzężenia magnetycznego cewek
M - indukcyjność wzajemna
Bilans napięć przy sprzężeniu dodatnim (Lp.3):
Bilans napięć przy sprzężeniu ujemnym (Lp.3):
Rys. 3. Wykresy M=f(l), k=f(l) oraz X=f(l) dla elementów sprzężonych dodatnio i ujemnie
Rys. 4. Wykresy wektorowe dla prądu i napięć dla elementów połączonych:
a) szeregowo zgodnie: b) szeregowo przeciwnie:
5. Wnioski
Z przeprowadzonych pomiarów wynika, że przy połączeniu zgodnym cewek wraz ze zwiększaniem odległości, zmniejsza się impedancja i reaktancja obwodu oraz maleje kąt przesunięcia fazowego między prądem i napięciem. Zmniejsza się też indukcyjność wzajemna M oraz współczynnik k. Spowodowane jest to zmniejszeniem oddziaływania jednej cewki na drugą. Wraz ze zwiększeniem odległości między cewkami rośnie prąd i moc, z powodu zmniejszającej się impedancji Z, na którą wpływ ma XM (reaktancja sprzężenia). Przy połączeniu przeciwnym, wraz ze wzrostem odległości rośnie impedancja i reaktancja oraz kąt przesunięcia fazowego. Maleje moc i prąd z powodu zwiększenia impedancji. Przy połączeniu zgodnym napięcie sprzężenia dodaje się do napięcia na cewkach, przy połączeniu przeciwnym, odejmuje się. Wyniki doświadczeń zgadzają się z teorią.
U
UM2
UL2
UM1
U2
UR2
UL1
U1
UR1
I
U
UM2
UL2
UM1
U2
UR2
UL1
U1
UR1
I
Skala napięć 1:10
Skala prądów 10:1