Politechnika Lubelska

Laboratorium elektrotechniki

Temat ćwiczenia:

Obwody magnetycznie sprzężone.

Lublin 22 maja 2002

Wykonał:

Łukasz Bąk

Piotr Biernacki

Piotr Chmiel

Jacek Dębowczyk

Grupa ED 2.6

Ocena :

....................

POLITECHNIKA LUBELSKA W LUBLINIE	Laboratorium elektrotechniki
		Ćwiczenie nr 12
Nazwisko i Imię: Łukasz Bąk Piotr Biernacki Piotr Chmiel Jacek Dębowczyk	Semestr: II	Grupa: ED 2.6	Rok akademicki: 2001/2002
Temat ćwiczenia: Obwody magnetycznie sprzężone.		Daty wykonania: 22 maja 2002	Ocena:

1. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z własnościami i metodami badania obwodów zawierających rzeczywiste elementy sprzężone indukcyjnie.

2. Przyrządy pomiarowe:

• autotransformator laboratoryjny

• amperomierz elektromagnetyczny: EP43.3/305

• woltomierz elektromagnetyczny V₁: EP43.3/260

• woltomierz elektromagnetyczny V₂: EP43.3/210

• woltomierz elektromagnetyczny V₃: EP43.3/77

• watomierz EP43.3/1763

• cewka L₁ - 0,87H 87Ω

• cewka L₂ - 0,85H 86Ω

3. Wyznaczanie parametrów pojedynczych cewek:

Rys. 1.
Schemat układu do wyznaczania parametrów cewek.

Cewka	Lp.	Pomiary			Obliczenia
				U	I	P	Z	R	XL	L
				V	A	W	Ω	Ω	Ω	H
	1	1	140	0,5	23	280	62	273	0,87
		2	83	0,3	8,5	277	47
		3	56	0,2	4,5	280	62
	2	1	137	0,5	22	274	62			267	0,85
		2	82	0,3	0,5	273	57
		3	55	0,2	4,5	275	66

Parametry cewek:

R₁=87Ω L₁=0,87H

R₂=86Ω L₂=0,85H

R₁ i R₂ są rezystancjami cewek odpowiednio L₁ i L_2.

Przykładowe obliczenia:

4. Połączenie szeregowe:

Rys. 2. Układ pomiarowy przy szeregowym połączeniu cewek

Sprzężenie	Lp.	Pomiary						Obliczenia
				l	U	U1	U2	I	P	Z	cosϕ	X	M	k
				cm	V	V	V	A	W	Ω	---	Ω	H	---
	+	1	0	90	44	45	0,12	4	750	0,370	730	0,30	0,34
		2	5	90	44	45	0,15	5,1	600	0,377	574	0,13	0,15
		3	10	90	44	45	0,17	6	529	0,392	500	0,04	0,04
		4	15	90	44	45	0,17	6,1	529	0,399	500	0,02	0,02
		5	19	90	44	45	0,17	6,1	529	0,399	500	0,02	0,02
	-	1	0	90	44	45	0,31	17	290	0,609	234	0,30	0,34
		2	5	90	44	45	0,21	8,5	429	0,450	393	0,13	0,15
		3	10	90	44	45	0,19	7	474	0,409	442	0,04	0,04
		4	15	90	44	45	0,18	7	500	0,432	470	0,02	0,02
		5	19	90	45	44	0,18	7	500	0,432	470	0,02	0,02

Przykładowe obliczenia dla sprzężenia ujemnego:

k - współczynnik sprzężenia magnetycznego cewek

M - indukcyjność wzajemna

Bilans napięć przy sprzężeniu dodatnim (Lp.3):

Bilans napięć przy sprzężeniu ujemnym (Lp.3):

Rys. 3. Wykresy M=f(l), k=f(l) oraz X=f(l) dla elementów sprzężonych dodatnio i ujemnie

Rys. 4. Wykresy wektorowe dla prądu i napięć dla elementów połączonych:

a) szeregowo zgodnie: b) szeregowo przeciwnie:

5. Wnioski

Z przeprowadzonych pomiarów wynika, że przy połączeniu zgodnym cewek wraz ze zwiększaniem odległości, zmniejsza się impedancja i reaktancja obwodu oraz maleje kąt przesunięcia fazowego między prądem i napięciem. Zmniejsza się też indukcyjność wzajemna M oraz współczynnik k. Spowodowane jest to zmniejszeniem oddziaływania jednej cewki na drugą. Wraz ze zwiększeniem odległości między cewkami rośnie prąd i moc, z powodu zmniejszającej się impedancji Z, na którą wpływ ma X_M (reaktancja sprzężenia). Przy połączeniu przeciwnym, wraz ze wzrostem odległości rośnie impedancja i reaktancja oraz kąt przesunięcia fazowego. Maleje moc i prąd z powodu zwiększenia impedancji. Przy połączeniu zgodnym napięcie sprzężenia dodaje się do napięcia na cewkach, przy połączeniu przeciwnym, odejmuje się. Wyniki doświadczeń zgadzają się z teorią.

U

U_M2

U_L2

U_M1

U₂

U_R2

U_L1

U₁

U_R1

I

U

U_M2

U_L2

U_M1

U₂

U_R2

U_L1

U₁

U_R1

I

Skala napięć 1:10

Skala prądów 10:1