實驗十互感電路參數(shù)的測量

1、實驗十互感電路參數(shù)的測量作者:日期:實驗十互感電路參數(shù)的測量一、實驗目的1. 掌握互感電路同名端、互感系數(shù)以及耦合系數(shù)的測定方法。2. 觀察用不同材料作線圈芯以及兩個線圈相對位置改變時，對互感的影響。二、原理說明1. 判斷互感線圈同名端判斷兩個耦合線圈的同名端在理論分析和實際工程中都具有重要的意義。如電話機或變壓器各繞組的首、末端等，都是根據(jù)同名端進行聯(lián)接的。直流判別法如圖10-1所示，當開關(guān)K閉合或斷開瞬間，在 L2中產(chǎn)生互感電勢電壓表指針會偏轉(zhuǎn)。若K閉合瞬間指針正偏，說明b端為高電位端，則L1的a端與L2的b端為同名端；若指針反偏，則a、b為異名端。h*圖10-1朮洗金測朗珞端等效阻抗判別

2、法將兩個耦合線圈L1和L2分別做兩種不同的串聯(lián)（a 與b和a與b相聯(lián)），用交流電橋重新測量不 同串聯(lián)方式的等效電感，阻抗較大的一種是順向串聯(lián)，相連的兩個端點為異名端；反之，是反向串聯(lián)， 相連的兩端點為同名端。交流判別法如圖10-2所示，將兩個繞組L1和L2的任意兩端（如a、b 端）聯(lián)在一起，在其中的一個繞組 （如 L1）兩端加一個低電壓，另一繞組（如L2）開路，用交流電壓表分別測出三個端電壓U1、U2和U,若U=U 1+U2,表明L1和L2為順向串聯(lián)，則a與b為異名端；若U= |6 I ,表明L1和L?為反向串聯(lián)，a與b為同名端。2. 兩線圈互感系數(shù) M的測定（1）互感電勢法在圖10-2所示的

3、L1側(cè)施加低壓交流電壓 U1,線圈L2開路，測出11及U2。根據(jù)互感電勢 E2MU20 =3 MI1,可求得互感系數(shù)為M = U2 / 3 11ffl 10-2 矢矗*測同搭墻互盛余欽等效電感法將兩個線圈分別做順向和反向串聯(lián)，并通以正弦電流，如圖10-3所示，則V =如 +r2 )+j 4Li +L2 +2M 9U=l 如卄)+j 4Li +L2 2M )】令等效電感 L=Li+L2+2M,L =Li+L2-2M則互感系數(shù) M=(L-L )/4 4其中ri和“可用歐姆表測得，再求出等效阻抗Z= U和z= U-II 從而求得等效電感 L和L ，即可求出互感系數(shù)Mfi 10-3年敢電咸決測互盛糸教

4、3. 耦合系數(shù)k的測定兩個互感線圈相耦合的程度可用耦合系數(shù)k來表示K=M/丄化2如圖10-2，先在Li側(cè)加低壓交流電壓 Ui,測出L2側(cè)開路時的電流li;然后再在L2側(cè)加電壓U2, 測出Li側(cè)開路時的電流12,如圖i0-4所示，同樣先求出等效阻抗 Zi和Z2,再求出各自的自感 Li和L2, 即可算得k值。序號名稱型號與規(guī)格數(shù)量備注圖10-4 雇L2鈿加at低配壓序號名稱型號與規(guī)格數(shù)量備注三、實驗設(shè)備1直流穩(wěn)壓電源0-30V1RTDG012單相可調(diào)交流電源0-220V1RTDG013直流數(shù)字電壓表1RTT014直流數(shù)字毫安表1RTT015直流數(shù)字安培表1RTT016交流電壓表1RTT03-17交

5、流電流表1RTT03-18空心互感線圈L1為大線圈L2為小線圈1對RTDG079可變電阻器100 Q /3W1RTDG0810電阻器510Q /2W1RTDG0811發(fā)光二極管紅或綠1RTDG0812鐵棒、鋁棒各1RTDG0713滑線變阻器200 Q /2A1另備四、實驗內(nèi)容與步驟1.測定互感線圈的同名端(1)直流法按圖10-1接線，將L2套入L!中，并插入鐵芯，調(diào)直流穩(wěn)壓電源E=1.2V，為使流過L!側(cè)的電流不超過0.4A，在L1側(cè)串入直接數(shù)字電流表，L2側(cè)電壓表。將鐵芯迅速拔出和插入，觀察電壓表正負讀數(shù)的變化，判定L1和L2的同名端。(2) 交流法按圖10-2接線，將L2套入L1中，插入鐵

6、芯，將兩線圈一端相連(如a b)。由于線圈內(nèi)阻很小，接通電源前應首先查看自耦調(diào)壓器的輸出是否在零位，限流變阻器及應調(diào)到阻值最大的位置，電壓表接 至L1兩側(cè)。確認后方可接通電源，使調(diào)壓器輸出一個很低的電壓(Uj=2V)，流過電流表的電流應小于 1.5A ,m=U3或也I 1 I 2和再按圖10-3接線，測出兩1A,計算電感L和互感M數(shù)據(jù)和然后測量U2和U，判定同名端，記入表10-1中。表10-1 判別同名端直流法結(jié)論交流法結(jié)論U2變化插入鐵芯拔出鐵芯a與bU(v)U1(v)U2(v)a與b2.測互感系數(shù)M互感電勢法拆去a b之間的連線，測量 5、11和U2，計算出互感系數(shù)等效電感法斷開電源，拆去

7、連線，先用數(shù)字萬用表歐姆檔測出兩線圈內(nèi)阻 個線圈順向和反向串聯(lián)時的電壓電流。所加電壓很低，應使電流小于 計算結(jié)果一并記入表 10-2中。表10-2測互感系數(shù)互感電勢法等效電感法U1I1U2M|串聯(lián)方式UIRZLM順向反向3測耦合系數(shù)K將L1側(cè)開路，在L2加交流低電壓，使流過L2側(cè)電流l2=0.5A，測出此時的U2、12和U1之值。禾U用上述步驟測出的5、11值和測出的門、匕之值，分別計算Z1、Z2和L1、L2及耦合系數(shù)K,數(shù)據(jù)記入表10-3 中。表10-3 測耦合系數(shù)L2開路測量值計算值L1開路測量值計算值Ui11n乙L1U2I 2r 2Z2L2K4. 觀察互感現(xiàn)象在圖10-4的L2側(cè)接入LE

8、D發(fā)光二極管與510 Q串聯(lián)的支路。(1) 將鐵芯慢慢地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) 改變兩線圈的相對位置，觀察LED亮度的變化及儀表讀數(shù)。(3) 改用鋁棒替代鐵棒，重復 (1)、(2)的步驟，觀察LED的亮度變化，記錄現(xiàn)象。五、實驗注意事項1 整個實驗過程中，注意流過線圈 L1的電流不得超過1.5A，流過線圈L2的電流不得超過1A。2 測定同名端及其他測量數(shù)據(jù)的實驗中，都應將小線圈L2套在大線圈L1中，并插入鐵芯。3如實驗室備有 200Q/2A的滑線變阻器或大功率的負載，則可接在交流實驗時的L1側(cè)，作為限流電阻用。4作交流實驗前，首先要檢查自耦調(diào)壓器，要保證手柄置在零位，因?qū)嶒灂r所加的電壓只有23V左右。因此調(diào)節(jié)時要特別仔細、小心，要隨時觀察電流表的讀數(shù)，不得超過規(guī)定值。六、預習思考題1. 復習互感電路的有關(guān)理論，認真預習實驗內(nèi)容。2. 本實驗用直流法判斷同名端是用插、拔