Инструкционная карта по выполнению лабораторной работы № 4

3. Цель работы: Изучить зависимость магнитного сопротивления от величины воздушного зазора.

4. Материально-техническое оснащение: Лабораторный стол с комплектом оборудования, электроизмерительные приборы и соединительные провода

5. Теоретическая часть: Устройство для получения магнитного потока называется магнитной цепью. Магнитная цепь состоит из ферромагнитных сердечников (с воздушными зазорами или без них), по которым замыкается магнитный поток, и одной или нескольких катушек с токами. По закону Ома для магнитной цепи: магнитный поток (Ф) прямо пропорционален магнитодвижущей силе (FM) и обратно пропорционален полному сопротивлению магнитной цепи (∑RM).

Для кольцевой катушки без воздушного зазора

- сила тока в катушке, - число витков в катушке,

- магнитное сопротивление цепи, l -средняя длина сердечника, S сечение сердечника, магнитная постоянная,

относительная магнитная проницаемость материала сердечника.

Сопротивление магнитной цепи катушки без воздушного зазора

Сопротивление магнитной цепи катушки с воздушным зазором определяется как сумма магнитного сопротивления ферромагнитной части сердечника Rм и магнитного сопротивления воздушного зазора Rо.

Полное сопротивление магнитной цепи с воздушным зазором зависит от величины воздушного зазора lо по линейному закону.

Полное магнитное сопротивление увеличивается прямо пропорционально величине воздушного зазора.

В данной работе полное магнитное сопротивление определяется косвенно.

Магнитная цепь установки имеет две катушки с числом витков W1 и W2. ЭДС второй катушки определяется по формуле Е 2= 4,44∙f∙W2∙Ф. Из этой формулы Ф= Е 2/ 4,44∙f∙W2.

ЭДС может быть измерена милливольтметром.

Магнитодвижущая сила опытной установки определяется только значением ЭДС первой катушки:

Закон Ома для участка магнитной цепи

, где - магнитное напряжение, -магнитное сопротивление.

Из закона Ома для магнитной цепи определяем полное сопротивление магнитной цепи

При частоте тока f =50 Гц, числе витков W1 = 1100 и W2 = 10, расчетная формула будет иметь вид:

Магнитные цепи используют во всех приборах, устройствах и аппаратах, работающих на основе явления электромагнитной индукции, где требуются значительные магнитные потоки (трансформаторы, электрические машины, электромагнитные реле, измерительные приборы и т.д.). Магнитная цепь – совокупность устройств, по которым замыкается магнитный поток.

 

6. Практическая часть:

6.1. Техника безопасности при выполнении работы: Перед выполнением сборки цепей убедитесь, что лабораторный стол обесточен. При выполнении работы запрещается прикасаться к неизолированным проводам, соединительным зажимам и другим частям цепей, которые могут оказаться под напряжением. При возникновении во время выполнения работы неисправностей оборудования или приборов следует немедленно выключить напряжение питания (красная кнопка на лабораторном столе) и сообщить о неисправности преподавателю. После сборки электрическую цепьпоказать преподавателю для проверки.Любые изменения в схеме производить после отключения питания.

6.2. Описание выполнения задания: Ознакомьтесь с измерительными приборами; определите предел измерения и цену деления приборов, их технические характеристики

1. Собрать электрическую цепь по схеме. Показать собранную электрическую цепь преподавателю для проверки.

Схема опыта

2. Установите нулевой воздушный зазор, перемещая подвижную часть сердечника магнитной цепи с помощью винта.

3. На лабораторном столе переключатель, питающий клемму 10, клемму 11, установите в положение «0-30В переменный ток». Соответствующий этим клеммам потенциометр, вращением ручки против часовой стрелки, перевести в крайнее (нулевое) положение.

4. Входной кабель милливольтметра подключить ко второй обмотке W2. Кабель питания включить в розетку. Переключатель диапазонов установить в положение 300mV.

5. Включить питание лабораторного стола, нажав кнопку черную «пуск». Вращая ручку потенциометра «0-30В», установить начальный ток миллиамперметра 20-30 mA.

6. Вращением винта изменять величину воздушного зазора магнитной цепи, определяя показания измерительных приборов. (Величину воздушного зазора установить в 0мм, 2мм, 4мм, 6мм, 8мм, 10мм.) Результаты измерений записать в таблицу.

Таблица.

№ опыта	Измерено	вычислено
lо, (мм)	I1, (mA)	Е2, (mV)

 

7. По результатам измерений рассчитать магнитное сопротивление цепи.

8. Построить график зависимости величины магнитного сопротивления от воздушного зазора ∑R_м = f (l₀ ).

Примерный вид графика

1). Перечертить в отчет схемы электрической цепи и таблицу.

2). Записать результаты измерений и вычислений в таблицу.

3). По результатам измерений и вычислений на миллиметровой бумаге построить график зависимости величины магнитного сопротивления от воздушного зазора.

4). Ответить на контрольные вопросы.

5). Проанализировать результаты и сделать выводы.

6.4. Контрольные вопросы

1. Дайте определение магнитному потоку. Приведите формулу для расчета магнитного потока.

2. Назовите единицы измерения магнитной индукции, магнитного сопротивления, магнитного потока.

3. Дайте определение магнитной цепи.

4. Сформулируйте закон Ома для магнитной цепи, запишите формулу закона.

6.5. Используемая литература:

1) «Основы электротехники и электроснабжение». Э. Свириденко, Ф. Китунович «Техноперспектива», Минск, 2008

2) «Общая электротехника с основами электроники». И.А. Данилов, П.М. Иванов М.,1999г.

3) «Общая электротехника с основами электроники» В.С. Попов, С.А. Николаев М.,1980