1. Cewka powietrzna.

Doświadczalne wyznaczanie parametrów elementów schematu zastępczego odbywa się przy pomocy układu , którego schemat przedstawia rysunek poniżej.

Oznaczenia :

AT - autotransformator laboratoryjny typu AL.-2500 , wyjście 125 V

R_ogr - opornik ograniczający 98 Ω

R_W - opornik dekadowy typu OK. 10 x 1Ω , nastawiony na 4 Ω

Z_C - impedancja badanej cewki o ilości zwojów Z₁ = 550

A - amperomierz elektromagnetyczny o zakresie 2,5 A

V_P - woltomierz pomocniczy

Przy pomocy autotransformatora AT nastawiamy prąd I₁=0,75 A , a następnie mierzymy woltomierzem V_P napięcia U₁ , U₂ , U₃ . Wyniki notujemy w przedstawionej niżej tabeli .

U1	U2	U3	I1	Rw	Rc	Lc
V	V	V	A	Ω	Ω	H
2,94	3,63	6,19	0,75	4	3,81	9,95e-3

2. Cewka z rdzeniem ferromagnetycznym ( bez szczeliny powietrznej ).

Oznaczenie :

A - amperomierz elektromagnetyczny o zakresie 2,5 A

W - watomierz elektromagnetyczny o zakresach 2,5 A / 200 V

V₁ - woltomierz elektromagnetyczny o zakresie 300 V

V₂ - miernik uniwersalny na zakresie 60 V

Z₁ - 550 zw. ( cewka badana )

Z₂ - 150 zw. ( cewka pomocnicza )

AT - autotransformator typu AL.-2500 , wyjście 250 V

Przy pomocy AT nastawiamy prąd I₁ = 2,5 A i odczytujemy wskazania wszystkich przyrządów pomiarowych , zapisując wyniki w podanej niżej tabeli .

I1	P	U1	E2	E1	Ife	Rfe	Iu	Lu	Lo
A	W	V	V	V	A	Ω	A	H	H
2,5	200	245	41,84	153,41	1,24	123,71	2,17	0,225	0,34	70,94

3. Cewka o rdzeniu ferromagnetycznym ze szczeliną powietrzną.

Układ pomiarowy jest taki sam jak w poprzednim punkcie. Ulegają tylko zmianie zakresy pomiarowe niektórych przyrządów :

V₁ - 150 V ; V₂ - 30 V ; W - 2,5 A /100 V

Przy pomocy AT nastawiamy prąd I₁ = 2.5 A , czyli taki sam , jak w poprzednim punkcie. Odczytujemy wskazania przyrządów , zapisując wyniki w tabelce takiej samej jak poprzednio.

I1	P	U1	E2	E1	Ife	Rfe	Iu	Lu	Lo
A	W	V	V	V	A	Ω	A	H	H
2,5	100	156	22	80,66	0,94	85,8	2,22	0,115	0,097	75,9

4. Charakterystyka napięciowo-prądowa dławika.

Charakterystyka ta przedstawia związek między napięciem przemiennym przykładanym do zacisków dławika a prądem wymuszonym przez to napięcie.

1. rdzeń bez szczeliny

Przy pomocy AT zwiększmy stopniowo napięcie , odczytując równocześnie U₁ , I₁ i notując wyniki w tabelce .

U1	V	103	141	167	185	201	212	222	234	240
I1	A	0,25	0,5	0,75	1,0	1,25	1,5	1,75	2,0	2,25

2. rdzeń ze szczelinami

Przy pomocy AT zwiększmy stopniowo napięcie , odczytując równocześnie U₁ , I₁ i notując wyniki w tabelce .

U1	V	59,2	79,2	92,5	104,5	118,1	130	142,5	152	163
I1	A	0,5	0,75	1,0	1,25	1,5	1,75	2,0	2,25	2,5

Wnioski :

W transformatorze powietrznym, strumień magnetyczny wytworzony w uzwojeniu pierwotnym, w wyniku przepływu w tym uzwojeniu prądu, przenika do uzwojenia wtórnego drogą, która zamyka w sobie przerwę powietrzną (stanowi ona dość duży opór dla strumienia, gdyż przenikalność magnetyczna powietrza jest niewielka).

gdzie: S -przekrój rdzenia

μ -przenikalność bezwzględna magnetyczna rdzenia

l -średnia droga strumienia magnetycznego

z -liczba zwojów

Jak widać z powyższej zależności, konieczność uzyskania dużej indukcyjności przy małych gabarytach cewek (małej ilości zwojów) zmusiła konstruktorów do zastosowania materiałów o dużym bezwzględnym współczynniku przenikalności magnetyczej. Należą do nich materiały ferromagnetyczne (przenikalność magnetyczna jest większa kilkaset-kilkatysięcy razy od tej w powietrzu).

Otrzymujemy odpowiedź na pytanie o wpływ rdzenia na indukcyjność cewki: przy tych samych parametrach pracy wprowadzenie przerwy powietrznej w obwodzie rdzenia spowodowało obniżenie wartości otrzymanej indukcyjności dławika. Niestety rdzeń wprowadza również straty histerezowe (krzywa magnesowania) i straty wiroprądowe. Przy małych częstotliwościach dominują straty histerezowe (ale w naszym wypadku oba rodzaje strat były prawie dokładnie wyeliminowane dla tych częstotliwości), dla dużych częstotliwości dominujące stają się wiroprądy (są proporcjonalne do kwadratu częstotliwości). Straty histerezowe zmniejsza się poprzez wykonanie rdzeni z materiałów magnetycznie miękkich (wąska pętla histerezy), natomiast wiroprądy eliminuje się poprzez wykonanie rdzeni z cienkich blach jednostronnie izolowanych.

Na charakterystykach napięciowo -prądowych symbole U_1b i U_1s oznaczają napięcie odpowiednio na dławiku bez przerwy powietrznej i ze szczeliną.

---