Стислі теоретичні відомості
Будь–яка зміна струму і в колі з котушкою індуктивності викликає зміну магнітного потоку Ф, створеного цим струмом. Змінний магнітний потік пронизує всі витки котушки індуктивності і в свою чергу викликає в ній появу ЕРС відповідно закону електромагнітної індукції.
.
ЕРС, обумовлену зміною власного магнітного потоку, називають ЕРС самоіндукції і позначають е L.
Добуток w Ф, позначений y, прийнято називати потокозчепленням.
При відсутності феромагнітних матеріалів (наприклад, сталевого осердя) потокозчеплення пропорційне протікаючому струму і: y = Li. Коефіцієнт L, значення якого залежить від числа витків, а також від розмірів і конфігурації електричного кола, називають індуктивністю. Одиниця виміру індуктивності – Генрі (Гн).
Враховуючи визначення потокозчеплення через індуктивність, вираз для ЕРС самоіндукції можна записати у вигляді: 
.
Цей вираз свідчить, що при збільшенні струму 
е L направлена протилежно струму, а при зменшенні струму 
ЕРС е L співпадає за напрямком із струмом. Отже ЕРС самоіндукції протидіє як збільшенню, так і зменшенню струму. Ця протидія тим більше, чим більша індуктивність L кола.
Таким чином, індуктивність L характеризує здатність кола протидіяти змінам електричного струму, що протікає в колі.
При проходженні змінного синусоїдального струму ЕРС самоіндукції повинна повністю урівноважувати прикладену напругу, тобто
|
|
|
звідки 
де 
.
Зсув фаз (–90°), що з’явився, показує, що струм в котушці індуктивності відстає від прикладеної напруги і зсунутий на –90° або –p/2 відносно напруги.
Добуток w L має розмірність опору (Ом) і має назву реактивним опором індуктивності, або індуктивним опором (позначається Х L), а вираз 
є закон Ома для індуктивності. Х L = w L = 2p fL.
Векторні діаграми ідеальних котушок можуть мати вид:
Миттєва потужність:
p L = ui = U m·sin w t × I m sin (w t – 90°) = 
Отже потужність змінюється за синусоїдальним законом з подвійною частотою 2w. Амплітудне значення миттєвої потужності: 
В додатний півперіод індуктивність споживає енергію від мережі і накопичує її у вигляді енергії магнітного поля.
У від’ємний півперіод індуктивність стає джерелом електричної енергії і віддає в мережу накопичену енергію магнітного поля.
Отже в ідеальній котушці здійснюється періодичний обмін енергією між зовнішнім джерелом і магнітним полем. Середня (активна) потужність дорівнює нулю.
Для кількісної оцінки інтенсивності обміну електричною енергією між джерелом і індуктивним навантаженням введене поняття реактивної потужності Q L = UI = I 2 X L.
Хід роботи
1. Зібрати схему (на платі №2), представлену на рисунку нижче. Плату підключити до клем живлення «~ 0–250 B».
|
|
|
2. На блоці живлення перемикач «–120 В ~250 B» встановити в положення «~250 B».
3. Після подачі напруги на схему встановити значення живлячої напруги U = 220 В за допомогою потенціометра на лицьовий панелі блоку живлення. Значення напруги контролювати вольтметром V1.
Рисунок 6.1 – Схема послідовного з‘єднання активного опору та
котушки індуктивності.
4. Записати значення струмів і напруг в схемі в таблицю 6.1 при відсутності осердя та при наявності осердя в котушці. Показання ватметру необхідно помножити на 0,1.
Таблиця 6.1 – Таблиця вимірювань та розрахунків.
| U, В | I, мА | U H, B | U R, B | U L, B | Р, Вт | ||
| Без осердя | |||||||
| З осердям | |||||||
| R, Ом | R L, Ом | X L, Ом | L, Гн | QL, ВАр | cosφ | ||
| Без осердя | |||||||
| З осердям |
5. Розрахувати та занести в таблицю 6.1:
· значення активного опору
.
· значення коефіцієнта потужності схеми
, 
.
· значення активного опору котушки індуктивності
, 
, 
· значення індуктивного опору котушки індуктивності
, 
.
· значення індуктивності котушки
, де f – частота напруги 50 Гц.
|
|
|
· значення реактивної індуктивної потужності схеми
.
6. Перевірити баланс активної потужності для випадку наявності та відсутності осердя.
.
7. Побудувати в масштабі дві векторні діаграми струму та напруг для випадку наявності та відсутності осердя.
8. Протокол повинен містити назву, мету роботи, перелік та метрологічні параметри приладів, схему на рис. 6.1, таблицю 6.1, розрахункові формули та результати, векторну діаграму, висновок про виконання закону Ома та другого закону Кирхгофа на підставі побудови векторної діаграми та виконання балансу активної потужності.
Дата добавления: 2015-12-21; просмотров: 13; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!