ZAKŁAD ELEKTROTECHNIKI

LABORATORIUM ELEKTROTECHNIKI

__________________________________________________________________________

Temat ćwiczenia

OBWODY ZE SPRZĘZENIAMI MAGNETYCZNYMI

W ćwiczeniu poddawane będą badaniu cewki indukcyjne sprzężone magnetycznie pozostające w różnych układach połączeń. Jako modele uproszczone cewek przyjęto w danych warunkach (niskie częstotliwości łącznie z częstotliwością f=0, rdzeń powietrzny) w schematach zastępczych szeregowe połączenie elementów R oraz L (przy R i L const.). Dwie cewki sprzężone posiadają dwie pary wspólnych zacisków jednoimiennych: oznaczonych i nieoznaczonych. Zaciski jednoimienne mają tę własność, że jeżeli prądy jednocześnie do nich wpływają, strumienie w rdzeniu pochodzące od tych prądów dodają się, a składniki napięć na cewce wynikłe ze zjawiska samoindukcji i indukcji wzajemnej mają w równaniu ten sam znak (sprzężenie zgodne).

Wszystkie pomiary odbywają się przy częstotliwości napięcia zasilającego 50 Hz. Występujące w obwodach pojemności mają zadane wartości.

1. Wyznaczenie zacisków jednoimiennych.

Rys. 1.

Budujemy obwód wg schematu:

W chwili t=0 zostaje zamknięty wyłącznik „w”. Obwód opisany jest wówczas równaniami:

Po zróżniczkowaniu obydwu równań i wyrugowaniu prądu i₁ oraz jego pochodnych mamy:

Równanie charakterystyczne tego równania różniczkowego posiada Δ>0. Istnieją więc dwa pierwiastki rzeczywiste ujemne s₂<s₁<0. Stąd składowa przejściowa prądu i₂ ma postać (składowa ustalona równa jest zero z uwagi na E=const):

Przy warunkach początkowych zerowych ( i₁(t=0)=0, i₂(t=0)=0 ):

, A<0

Wykres tego prądu ma postać:

Rys. 2.

a załączony mikroamperomierz wychyli się w prawo. Wniosek: zaciski jednoimienne dwu cewek to te do których dołączony (+) źródła powoduje, że mikroamperomierz którego (+) dołączony jest do zacisku jednoimiennego wychyli się w prawo.

Zaciski jednoimienne to: ....................................

2. Wyznaczanie parametrów schematu zastępczego cewek.

Zbudować obwód wg schematu:

Rys. 3.

|U1|	|I1|	P1	|U2|	R1	L1	M

Dokonać podobnych pomiarów z zacisków 2-2. Odczytać i obliczyć:

|U2|	|I2|	P2	|U1|	R2	L2	M

3. Wyznaczenia parametrów układu połączeń cewek: połączenie szeregowe - sprzężenie zgodne.

Rys. 4.

|U|	|I|	P	|Z|	R	L

4. Wyznaczenie parametrów układu połączeń cewek: połączenie szeregowe - sprzężenie niezgodne.

(dokonać przełączenia zacisków jednej z cewek - rys. 4).

|U|	|I|	P	|Z|	R	L

5. Wyznaczenie parametrów układu połączeń cewek: połączenie równoległe - sprzężenie zgodne.

Rys. 5.

|U|	|I|	P	|Z|	R	L

6. Wyznaczenie parametrów układu połączeń cewek: połączenie równoległe - sprzężenie niezgodne.

(dokonać przełączenia zacisków jednej z cewek - rys. 5).

|U|	|I|	P	|Z|	R	L

7. Wyznaczenie parametrów układu cewek przy zwartej jednej z cewek.

Rys. 6.

|U1|	|I1|	P1	|I2|	|Z|	R	L

8. Wyznaczanie parametrów układu wg schematu.

Rys. 7.

|U|	|I|	P	|Z|	R	L

9. Wyznaczanie parametrów układu wg schematu.

Rys. 8.

|U|	|I|	P	|Z|	R	L

Dla punktów 3-9 opierając się na wyznaczonych wartościach R₁, L₁, R₂, L₂, X_C wyznaczyć na oznaczeniach ogólnych impedancję dwójnika. Obliczyć jej wartość. Narysować każdorazowo ilustrujący wykres wskazowy.

---