PAŃSTWOWA WYŻSZA SZKOŁA ZAWODOWA W ELBLĄGU INSTYTUT POLITECHNICZNY LABORATORIUM ELEKTROTECHNIKI
Grupa dziekańska/ podgrupa ćwiczeniowa: 2	Tytuł ćwiczenia: BADANIE OBWODÓW Z CEWKAMI SPRZĘŻONYMI MAGNETYCZNIE
Skład grupy: 1. Feszak Andrzej 2. Cisek Maciej 3. Cabaj Krzysztof	Data wykonania 03.XII.2007 /data oddania: 10.XII.2007
		Ocena:

1. Opis wykonywanego ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest praktyczne poznanie właściwości obwodów zawierających cewki bez rdzenia ferromagnetycznego magnetycznie sprzężone a w szczególności określenie znaku indukcyjności wzajemnej oraz poznanie właściwości różnych sposobów połączeń tych cewek a zwłaszcza: połączenia szeregowego, równoległego jak również połączenia w postaci transformatora powietrznego. Zakres ćwiczenia obejmuje:

· przygotowanie do ćwiczenia polegające na przypomnieniu podstaw teoretycznych dotyczących sprzężeń magnetycznych oraz analitycznym rozwiązaniu obwodów przyjętych do badań i określeniu struktur równoważnych obwodów zastępczych bez sprzężeń magnetycznych i wyznaczeniu ich parametrów, wykonaniu wykresów wskazowych napięć i prądów,

· dobór rodzaju i zakresów przyrządów pomiarowych,

· połączenie obwodów na stole laboratoryjnym według podanych schematów,

· pomiar parametrów każdej z badanych cewek bez sprzężenia magnetycznego,

· określenia znaku sprzężenia przy szeregowym połączeniu cewek,

· pomiar indukcyjności wzajemnej cewek (przy sprzężeniu transformatorowym) w zależności od wzajemnej odległości cewek i w zależności od kąta nachylenia jednej z cewek,

· badanie właściwości sprzężenia magnetycznego przy równoległym połączeniu cewek,

· wyznaczanie parametrów transformatora powietrznego przy zwarciu i obciążeniu,

· wykonanie pomiarów napięć, prądów i mocy zgodnie z wytycznymi podanymi w punkcie 3,

· porównanie wyników pomiarów z wynikami obliczeń,

· opracowanie sprawozdania i wniosków wynikających z ćwiczenia.

2. Wykaz i dane znamionowe elementów użytych do ćwiczenia.

1. Generator DF-1641A

2. Wzmacniacz Unitra PW-7020

3. Zasilacz HY 3010

4. Multimetr UM-111

5. Multimetr UM-112B x3

6. Cewka

7. Rezystor P100, 105Ω, 1,6A

8. Opornik dekadowy typ OD-2-D4c x2

9. Opornik dekadowy typ DR5-b-16

3. Wyniki obliczeń :

1) Wyznaczenie rezystancji wzajemnej cewki 1.

	UL[V]	IL[A]
Cewka 1	0,84	0,43
Cewka 2	0,75	0,4

2) Wyznaczenie reaktancji oraz indukcyjności obydwu cewek:

	U[V]	I[A]
Cewka 1	6	0,175
Cewka 2	6	0,17

3) Wyznaczenie reaktancji oraz indukcyjności wzajemnej w zależności od odległości i kąta między cewkami:

f(x)

x[mm]	U1[V]	I1[A]	U2[V]	Xm[Ω]	M[μH]
45	5,7	0,165	1,05	6,36	0,000101
65	5,7	0,166	0,56	3,39	0,000539
85	5,7	0,165	0,1	0,606	96,5
105	5,7	0,165	0,065	0,394	62,7
125	5,7	0,165	0,04	0,242	38,5
145	5,7	0,165	0,029	0,176	28
165	5,7	0,165	0,02	0,121	19,3
185	5,7	0,165	0,014	0,085	13,5

f(α)

α	I[A]	U1[V]	U2[V]	Xm[Ω]	M[μH]
70°	0,165	5,6	0,5	3,03	0,483
80°	0,165	5,6	0,57	3,45	0,55
90°	0,165	5,6	0,57	3,45	0,55
100°	0,165	5,6	0,59	3,58	0,56
110°	0,165	5,6	0,51	3,09	0,492

4) Wyznaczenie indukcyjności zastępczej cewek połączonych szeregowo zgodnie oraz przeciwnie względem siebie:

dla

U[V]	I[mA]	R1+R2[Ω]	ZZ[Ω]	XZ[Ω]	LZ[Ω]
1,17	20	3,825	58,5	58,4	9,3
1,75	30	3,825	58,3	58,2	9,27
2,38	40	3,825	59,5	59,4	9,45

U[V]	I[mA]	R1+R2[Ω]	ZZ[Ω]	XZ[Ω]	LZ[Ω]
1,35	20	3,825	78,3	78,3	12,5
1,96	30	3,825	78,4	78,3	12,5
1,55	40	3,825	77,5	77,4	12,3

dla

5) Wyznaczenie impedancji oraz indukcyjności zastępczej cewek połączonych między sobą równolegle z dołączonymi szeregowo rezystancjami:

R_CU1 R_CU2

I[A]	I1[A]	I2[A]	U[V]	ZZ[Ω]	LZ[mH]
0,273	0,172	0,175	4,13	15,12	2,21
0,5	0,251	0,255	6,3	12,6	1,77
0,6	0,3	0,31	7,7	12,8	1,8

6) Wyniki pomiarów obwodu z transformatorem powietrznym w stanie zwarcia

I1[A]	I2[A]	U1[V]	Zobc[Ω]
0,25	0,09	7,2	0,9
0,3	0,15	7,8	0,9
0,15	0,054	4,6	0,9

7) Indukcyjność wzajemna oraz indukcyjność zastępcza:

L₁ L₂

L₁ L₂

L₁ L₂

L₁ L₂

Rysunek i parametry schematu zastępczego transformatora powietrznego:

L₁-M L₂-M

M

4. Uwagi i wnioski:

- odbyte przez nas ćwiczenie potwierdza znane nam z teorii wzajemne oddziaływania miedzy cewkami indukcyjnymi jednak zastanawiającym był fakt ze największa indukcyjność wzajemna nie wystąpiła wtedy ,gdy cewki były względem siebie równoległe lecz gdy jedna z nich była odchylona o około 10 stopni od drugiej. mogło to być spowodowane chociażby niedokładnym nawinięciem uzwojenia cewek czy tez wpływami obcych pól magnetycznych.

- jak widać w jednym z ćwiczeń, oddziaływanie miedzy cewkami jest zauważalne nawet przy dużej odległości miedzy nimi

---