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实验十五互感电路观测

执笔人:zht
实验成员:
班级:自动化二班

实验十五互感电路观测
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。
图15-1
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。

图15-2
i1
(2)交流法
如图15-2所示,将两个线圈和的任意两端(如2,4端)联在一起,在其中的一个线圈(如)两端加一个低压交流电压,另一线圈开路,(如),用交流电压表分别测出端电压、和。若是两个绕组端压之差,则1,3是同名端;若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,在侧施加低压交流电压,侧开路,测出及。根据互感电势;可算得互感系数为

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

如图15-2,先在侧加低压交流电压,测出侧开路时的电流;然后再在侧加电压,测出侧开路时的电流,求出各自的自感和,即可算得k值。
三、实验设备
序号
名称
型号规格
数量
备注
1
可调查直流稳压电源
0~30V
1
2
单相交流电源
0~220V
1
3
三相自耦调压器
1
4
直流数字电压表
1
5
直流数字毫安表
1
6
直流数字安培表
1
7
交流电压表
1
8
交流电流表
1
9
万用电表或交流毫伏表
1
10
空心互感线圈
N1为大线圈、N2为小线圈
1对
DGJ-04
11
可变电阻器
470Ω/3W
1
DGJ-05
12
发光二极管
红色
1
DGJ-05
13
铁棒、铝棒
1
DGJ-04
14
*滑线变阻器
200Ω,2A
1
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。
(1)直流法
实验线路如图15-3所示,将、同心式套在一起,并放入铁芯。侧串入5A量程直流数字电流表,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),,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,来判定和两个线圈的同名端。
图 15-3
图 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、同心式套在一起。N1串接电流表(选0~)后接至自耦调压器的输出,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
2左右),,然后用0~30V量程的交流电压表测量,,,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。
图 15-4
实验记录:
连接2、4
=
=2V
=
连接2、3
=
=2V
=
当连接2、4端时,=,=2V,=,,故1、3为同名端。当连接2、3端时,=,=2V,=,,故1、3为同名端。
2、互感系数M的测定
拆除2、3连线,测出,,,利用,计算出M。
实验记录:
/V
/A
/V
M/H




3、耦合系数k的测定
将低压交流加在侧,使流过侧电流小于1A,侧开路,按步骤2测出,,值。用万用表的R×1档分别测出和线圈的电阻值和。计算k值。
实验记录:
通过,计算出、的值,再通过计算出k的值。
要计算、的值,还可以用功率表测出侧的功率因数,并得到负载阻抗角φ,然后通过,便可以算出、的值。
/V
/V
/A
/Ω
/Ω
/H
/H
k








4、观察互感现象
将低压交流加在侧,侧接入LED发光二极管与510Ω的电阻串联的支路。
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。
改变两线圈的相对位置,观察LED亮度的变化及仪表读数。
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:
当铁芯从线圈