實(shí)驗(yàn)十五互感電路觀測全解

1、實(shí)驗(yàn)十五互感電路觀測執(zhí)筆人：zht實(shí)驗(yàn)成員：班級(jí)：自動(dòng)化二班實(shí)驗(yàn)十五互感電路觀測、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、學(xué)會(huì)互感電路同名端、互感系數(shù)以及耦合系數(shù)的測定方法。2、觀察兩個(gè)線圈相對(duì)位置的改變，以及用不同材料作線圈芯時(shí) 對(duì)互感的影響。圖 15-1二、原理說明1、判斷互感線圈同名端的方法（1）直流法如圖15-1所示，當(dāng)開關(guān)S閉合 瞬間，若毫安表的指針正偏，則可 斷定“ 1”，“ 3”為同名端；指針 反偏，則“ 1”，“ 4”為同名端。（2）交流法圖 15-2如圖15-2所示，將兩個(gè)線圈N1 和N2的任意兩端（如2，4端）聯(lián)在 一起，在其中的一個(gè)線圈（如nJ兩 端加一個(gè)低壓交流電壓，另一線圈開 路，（如n2），用

2、交流電壓表分別測 出端電壓u13、U12和u34。若u13是兩個(gè)繞組端壓之差，則1，3是 同名端；若U13是兩個(gè)繞組端壓之和，則1, 4是同名端2、兩線圈互感系數(shù)M的測定。如圖15-2,在2側(cè)施加低壓交流電壓 J，N2側(cè)開路，測出11及U2。根據(jù)互感電勢E2M、U2O=Ml1 ；可算得互感系數(shù)為U2113、耦合系數(shù)k的測定兩個(gè)互感線圈耦合松緊的程度可用耦合系數(shù)k來表示k 二 M / . L丄2如圖15-2，先在N1側(cè)加低壓交流電壓U1，測出N2側(cè)開路時(shí)的 電流Il ；然后再在n2側(cè)加電壓U2，測出N/則開路時(shí)的電流|2，求 出各自的自感l(wèi)1和l2，即可算得k值。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號(hào)名稱型號(hào)規(guī)格數(shù)量

3、備注1可調(diào)查直流穩(wěn)壓電源030V12單相交流電源0220V13三相自耦調(diào)壓器14直流數(shù)字電壓表15直流數(shù)字毫安表16直流數(shù)字安培表17交流電壓表18交流電流表19 :萬用電表或交流毫伏表110空心互感線圈N1為大線圈、N2為小線圈1對(duì)DGJ-0411 1可變電阻器470Q/3W1DGJ-0512發(fā)光二極管紅色1DGJ-0513鐵棒、鋁棒1DGJ-0414*滑線變阻器200 Q , 2A1四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1、分別用直流法和交流法測定互感線圈的同名端（1）直流法實(shí)驗(yàn)線路如圖15-3所示，將nN2同心式套在一起，并放入 鐵芯?！吧讉?cè)串入5A量程直流數(shù)字電流表，為可調(diào)直流穩(wěn)壓電源， 調(diào)至6V,然后改

4、變可變電阻器 R （由大到小地調(diào)節(jié)），使流過 N/則 的電流不超過0.4A，n2側(cè)直接接入2mA量程的毫安表。將鐵芯迅速 地拔出和插入，觀察毫安表正、負(fù)讀數(shù)的變化，來判定和N2兩個(gè) 線圈的同名端。實(shí)驗(yàn)記錄：當(dāng)鐵芯插入時(shí)，毫安表讀數(shù)為正；鐵芯拔出時(shí)，毫安 表讀數(shù)為負(fù)，說明1、3是同名端。（2）交流法按圖15-4接線，將N1、N 2同心式套在一起。N1串接電流表（選 02.5A的量程交流電流表）后接至自耦調(diào)壓器的輸出，N2側(cè)開路，并在兩線圈中插入鐵芯。接通電路源前，應(yīng)首先檢查自耦調(diào)壓器是否調(diào)至零位， 確認(rèn)后方可接通交流電源，令自耦調(diào)壓器輸出一個(gè)很低的電壓 （約2V左右），使流過電流表的電流小于1.

5、5A，然后用030V量程的交流電壓表測量U13，U12，U34，判定同名端。拆去2、4聯(lián)線，并將2、3相接，重復(fù)上述步驟，判定同名端。220VN1N25100圖 15-4實(shí)驗(yàn)記錄:連接2、4U13=3.7VU 12 =2VU34=5.5V連接2、3U14=7.3VU 12 =2VU34=5.5V當(dāng)連接 2、4 端時(shí)，Ui3=3.7V, U 12=2V , U 34 =5.5V , “3 二 U 34-U 12， 故 1、3 為同名端。當(dāng)連接 2、3 端時(shí)，U14=7.3V，u 12 =2V，u 34=5.5V，U14 =U34 U12，故1、3為同名端。2、互感系數(shù)M的測定拆除2、3連線，測出

6、，I1 , U2，利用m =出，計(jì)算出M。I1實(shí)驗(yàn)記錄:U1/V1"U2/VM/H2.150.7885.60.02263、耦合系數(shù)k的測定將低壓交流加在n2側(cè)，使流過N2側(cè)電流小于1A, 2側(cè)開路， 按步驟2測出u2，|2> U1值。用萬用表的RX 1檔分別測出N1和N2 線圈的電阻值r和r2。計(jì)算k值。實(shí)驗(yàn)記錄：通過U /|=|Z|，|Z| =R2(L)2計(jì)算出Li、L2的值，再通過k=M/. Ll2計(jì)算出k的值。要計(jì)算Li、L2的值，還可以用功率表測出Ni側(cè)的功率因數(shù)cos , 并得到負(fù)載阻抗角©，然后通過|Z|*sin二xL，L便可以 算出Li、L2的值。U1/

7、VU2/VI2/AR/QR2/QL1/HL2/Hk0.53.10.0652.0115.10.00590.1440.7794、觀察互感現(xiàn)象將低壓交流加在N"側(cè)，N2側(cè)接入LED發(fā)光二極管與510Q的 電阻串聯(lián)的支路。(1) 將鐵芯從兩線圈中抽出和插入，觀察LED亮度的變化及各 電表讀數(shù)的變化，記錄現(xiàn)象。(2) 改變兩線圈的相對(duì)位置，觀察LED亮度的變化及儀表讀 數(shù)。(3) 改用鋁棒代替鐵棒，重復(fù)(1)、 的步驟，觀察LED的亮 度變化，記錄現(xiàn)象。 實(shí)驗(yàn)記錄：（1）當(dāng)鐵芯從線圈中抽出時(shí)， N1 側(cè)的交流電壓表讀數(shù)下降、 交 流電流表讀數(shù)上升， N 2側(cè)的交流電流表讀數(shù)下降， LED 發(fā)光

8、二極管 變暗。當(dāng)鐵芯插入線圈時(shí)，讀數(shù)變化相反， LED 亮度增加。（ 2）把小線圈從和大線圈套在一起的狀態(tài)逐漸分離時(shí)， N1 側(cè)的 交流電壓表讀數(shù)下降、交流電流表讀數(shù)上升， N 2側(cè)的交流電流表讀 數(shù)下降， LED 發(fā)光二極管變暗直至不發(fā)光。兩線圈在其它相對(duì)位置 情況下 LED 均不發(fā)光。（3）把鐵棒換成鋁棒后， LED 不再發(fā)光，重復(fù)（ 1）、（ 2）步 驟， LED 亮度不變（沒有），各電表讀數(shù)不變。五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1 、為避免互感線圈因電流過大而燒毀，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，注意流過線圈n1的電流不超過1.5A，流過線圈n2的電流不得超過1A。2 、測定同名端及其他測量數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)中， 都應(yīng)將小線

9、圈N2套在 大線圈 N1 中，并插入鐵芯。*3 、如實(shí)驗(yàn)室備有200Q, 2A的滑線變阻器或大功率的負(fù)載，則 可接在交流實(shí)驗(yàn)時(shí)的“丿則，作為限流電阻用。4 、作交流實(shí)驗(yàn)前，首先要檢查自耦調(diào)壓器，要保證手柄置在零位，因?qū)嶒?yàn)時(shí)所加的電壓只有 23V左右，此值可先用V檔（交流電 壓表、萬用電表或交流毫伏表）測出無誤后，才接入電路中。因此調(diào) 節(jié)時(shí)要特別仔細(xì)、 小心，要隨時(shí)觀察電流表的讀數(shù)， 不得超過規(guī)定值。六、預(yù)習(xí)思考題本實(shí)驗(yàn)用直流法判斷同名端是用插、拔鐵芯時(shí)觀察電流表的正、 負(fù)讀書變化來確定的，這與實(shí)驗(yàn)原理中敘述的方法是否一致？答案：一致。實(shí)驗(yàn)原理中敘述的方法是通過閉合開關(guān) S來引起通 過n/勺電流

10、的變化，從而使N1線圈產(chǎn)生變化的磁場，再通過互感使 N2側(cè)產(chǎn)生電流，通過毫安表指針的偏轉(zhuǎn)方向來判斷同名端；而本實(shí) 驗(yàn)用的直流法是通過插、拔鐵芯來引起 Nl線圈磁場的變化，再通過 互感使n2側(cè)產(chǎn)生電流，通過觀察毫安表正、負(fù)讀數(shù)的變化來判斷同 名端。兩者都是通過引起Nl線圈磁場的變化來引發(fā)互感，從而使N2 側(cè)產(chǎn)生電流，再通過判斷電流的方向來判斷兩線圈的同名端，區(qū)別只是引起N1線圈磁場變化的方法不同，所以我認(rèn)為兩種方法本質(zhì)上是 一致的。七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1總結(jié)對(duì)互感線圈同名端、互感系數(shù)的實(shí)驗(yàn)測試方法。答案：同名端：直流法：通過引起 N1線圈磁場的變化來引發(fā)互 感，從而使n2側(cè)產(chǎn)生電流，再通過判斷感應(yīng)電流的

11、方向來判斷兩線 圈的同名端。交流法：用導(dǎo)線連接兩線圈的某兩端，再分別測線圈自 身兩端的電壓，以及兩線圈未連導(dǎo)線的兩端的電壓， 通過判斷未連導(dǎo) 線的兩端的電壓是兩線圈自身兩端的電壓的和或差， 來判斷兩線圈的 同名端。比如圖15-3，連接2、4端時(shí)，2端和4端的電壓相同，此 時(shí)若u13=iu 12-u 341，說明1端和3端為同名端。dt互感系數(shù)：測定互感系數(shù)M的電路圖如圖15-2,因?yàn)镹2側(cè)開路, 所以互感電勢E2M ： U2。又因?yàn)閁2maxC0S（ t可"M C0S（ t 3 ）, 即U2maxC0S（ .t九）=-MimaxSin（t V|），將其中的U和I換算成交流電 表測得的有效值，便得到UM Ii，代入實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，便可計(jì)算得到M 的值，如此便能測得兩線圈的互感系數(shù)。2自擬測試數(shù)據(jù)表格，完成計(jì)算任務(wù)。答案：見上幾頁的表格和數(shù)據(jù)。3解釋實(shí)驗(yàn)中觀察到的互感現(xiàn)象。答案：（1）因?yàn)殍F芯導(dǎo)磁率比較大，所以當(dāng)鐵芯抽出時(shí)，兩線 圈的互感系數(shù)減少，造成 n2側(cè)電壓、電流減小，led發(fā)光二極管變 暗。反之，當(dāng)鐵芯插入線圈時(shí)，兩線圈的互感系數(shù) M增大，造成N2 側(cè)電壓、電流增大，LED發(fā)光二極管亮度增加。（2）當(dāng)小線圈從和 大線圈套在一起的狀態(tài)逐漸分離時(shí)，兩線圈的相對(duì)位置