试验十五-互感电路观测

实验十五实验十五- -互感电路观测互感电路观测 ———————————————————————————————— 作者： ———————————————————————————————— 日期： 实验十五实验十五互感电路观测互感电路观测 执笔人：执笔人：zhtzht 实验成员：实验成员： 班级：自动化二班班级：自动化二班 实验十五实验十五 互感电路观测互感电路观测 一、实验目的一、实验目的 1、学会互感电路同名端、互感系数以及耦合系数的测定方法。 2、观察两个线圈相对位置的改变，以及用不同材料作线圈芯时 对互感的影响。 二、原理说明二、原理说明 1、判断互感线圈同名端的方法 （1）直流法 如图 15-1 所示，当开关 S 闭合 瞬间，若毫安表的指针正偏，则可 断定“1” ， “3”为同名端；指针反 偏，则 “1” ， “4”为同名端。 （2）交流法 如图 15-2 所示，将两个线圈N 1 和N 2 的任意两端（如 2，4 端）联在 一起，在其中的一个线圈（如N 1 ）两 端加一个低压交流电压，另一线圈开 路， （如N 2 ） ， 用交流电压表分别测出 图图 15-115-1 i i1 1 图图 端电压U 13 、U 12 和U 34 。若U 13 是两个绕组端压之差，则 1，3 是同 名端；若U 13 是两个绕组端压之和，则 1，4 是同名端。 2、两线圈互感系数 M 的测定。 如图 15-2， 在N 1 侧施加低压交流电压U 1 ，N 2 侧开路， 测出I 1及 U 2 。根据互感电势E 2M U 2O MI 1 ；可算得互感系数为 M  U 2 I 1 3、耦合系数 k 的测定 两个互感线圈耦合松紧的程度可用耦合系数 k 来表示 k  M /L 1L2 如图 15-2，先在N 1 侧加低压交流电压U 1 ，测出N 2 侧开路时的 电流I 1 ；然后再在N 2 侧加电压U 2 ，测出N 1 侧开路时的电流I 2 ，求 出各自的自感L 1 和L 2 ，即可算得 k 值。 三、实验设备三、实验设备 序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 四、实验内容及步骤四、实验内容及步骤 1、分别用直流法和交流法测定互感线圈的同名端。 名称 可调查直流稳压电源 单相交流电源 三相自耦调压器 直流数字电压表 直流数字毫安表 直流数字安培表 交流电压表 交流电流表 万用电表或交流毫伏表 空心互感线圈 可变电阻器 发光二极管 铁棒、铝棒 *滑线变阻器 型号规格 0~30V 0~220V 数量备注 1 1 1 DGJ-04 DGJ-05 DGJ-05 DGJ-04 1 1 1 1 1 1 N1 为大线圈、1 对 N2 为小线圈 470Ω/3W1 红色1 1 200Ω，2A1 （1）直流法 实验线路如图 15-3 所示，将N 1 、N 2 同心式套在一起，并放入 铁芯。N 1 侧串入 5A 量程直流数字电流表，U 1 为可调直流稳压电源， 调至 6V，然后改变可变电阻器R（由大到小地调节） ，使流过N 1 侧的 电流不超过 0.4A，N 2 侧直接接入 2mA 量程的毫安表。将铁芯迅速地 拔出和插入，观察毫安表正、负读数的变化，来判定N 1 和N 2 两个线 圈的同名端。 图图 15-3 15-3 图图 15-3 15-3 实验记录：当铁芯插入时，毫安表读数为正；铁芯拔出时，毫安 表读数为负，说明 1、3 是同名端。 （2）交流法 按图 15-4 接线， 将N 1 、N 2 同心式套在一起。 N1 串接电流表 （选 0~2.5A 的量程交流电流表）后接至自耦调压器的输出，N 2 侧开路， 并在两线圈中插入铁芯。 接通电路源前，应首先检查自耦调压器是否调至零位， 确认后方 可接通交流电源，令自耦调压器输出一个很低的电压（约2V左右） ， 使流过电流表的电流小于 1.5A，然后用 0~30V 量程的交流电压表测 量U 13 ，U 12 ，U 34 ，判定同名端。 拆去 2、4 联线，并将 2、3 相接，重复上述步骤，判定同名端。 ~ 实验记录： 连接 2、4 连接 2、3 图图 15-4 15-4 U U =3.7V =7.3V 13 U U 12 =2V =2V U U 34 =5.5V =5.5V 141234 当连接 2、 4 端时，U 12 =2V，U 34 =5.5V，U 13 =3.7V，U 13 U 34 -U 12 ， 故 1、 3 为同名端。 当连接 2、 3 端时，U 14 =7.3V，U 12 =2V，U 34 =5.5V， U UU 143412 ，故 1、3 为同名端。 2、互感系数 M 的测定 拆除 2、3 连线，测出U 1 ，I 1，U2 ，利用M  U 2 ，计算出 M。 I 1 实验记录： U 1 /VI 1/A U 2 /VM/H 0.02262.150.7885.6 3、耦合系数 k 的测定 将低压交流加在N 2 侧，使流过N 2 侧电流小于 1A，N 1 侧开路， 按步骤 2 测出U 2 ，用万用表的 R×1 档分别测出N 1 和N 2 U 1 值。I 2 ， 线圈的电阻值R 1 和R 2 。计算 k 值。 实验记录: 通过U /I|Z| ，|Z|  2 计算出、2 (L)L 1 L 2 的值，再 R 通过k  M / L 1L2 计算出 k 的值。 L 2的值， 要计算 L 1、 还可以用功率表测出 N 1侧的功率因数cos  ， 并得到负载阻抗角φ，然后通过|Z|*sin X L， X L  L便可以 算出 L 1、 L 2的值。 U 1 /VU 2 /VI 2 /AR/ΩR/ΩL/H 12 1 L/H 2 k 0.7790.53.10.0652.0115.10.00590.144 4、观察互感现象 将低压交流加在N 1 侧，N 2 侧接入 LED 发光二极管与 510Ω的 电阻串联的支路。 （1）将铁芯从两线圈中抽出和插入， 观察 LED 亮度的变化及各 电表读数的变化，记录现象。 （2）改变两线圈的相对位置，观察 LED 亮度的变化及仪表读 数。 （3）改用铝棒代替铁棒，重复(1)、(2)的步骤，观察LED 的亮 度变化，记录现象。 实验记录： （1）当铁芯从线圈中抽出时，N 1 侧的交流电压表读数下降、交 流电流表读数上升，N 2侧的交流电流表读数下降，LED 发光二极管 变暗。当铁芯插入线圈时，读数变化相反，LED 亮度增加。 （2）把小线圈从和大线圈套在一起的状态逐渐分离时，N 1 侧的 交流电压表读数下降、交流电流表读数上升，N 2 侧的交流电流表读 数下降，LED 发光二极管变暗直至不发光。两线圈在其它相对位置 情况下 LED 均不发光。 （3）把铁棒换成铝棒后，LED 不再发光，重复（ 1） 、 （2）步骤， LED 亮度不变（没有） ，各电表读数不变。 五、实验注意事项五、实验注意事项 1、为避免互感线圈因电流过大而烧毁，整个实验过程中，注意 流过线圈N 1 的电流不超过 1.5A，流过线圈N 2 的电流不得超过 1A。 2、 测定同名端及其他测量数据的实验中， 都应将小线圈N 2