ТОЭ 6. Исследование параметров катушек индуктивности
![]()
|
МИНОБРНАУКИ РОССИИ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «ЛЭТИ» ИМ. В.И. УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА) ОТЧЕТ по лабораторной работе №6 по дисциплине «Компоненты электронной техники » Тема: Исследование параметров катушек индуктивности Студенты гр. 5802 Лакиза И.С. Лапин О.И. Преподаватель Староверов Н.Е. Санкт-Петербург 2017 Исследование параметров катушек индуктивности Цель работы – ознакомление с основными параметрами катушек индуктивности и методами их измерений. Движущиеся заряды (токи) порождают магнитное поле. ![]() где ![]() μ – относительная магнитная проницаемость вещества по отношению к вакууму; B - электромагнитная индукция; Магнитное поле удается сконцентрировать внутри катушки, образованной множеством близко расположенных витков с током I. Если принять, что все составляющие индукции по сечению катушки S равны некоторому среднему значению В, что справедливо для катушек с сердечником, то отдельные значения В суммируются в полный поток электромагнитной индукции, или магнитный поток, определяемый как = ВS = LI, (1) где L – коэффициент пропорциональности между током и полным магнитным потоком катушки, называемый индуктивностью катушки. Индуктивность зависит от геометрии катушки, от магнитной проницаемости сердечника и от магнитных свойств окружающей среды. Так, для дросселей с замкнутыми тороидальными магнитопроводами индуктивность определяется формулой ![]() где N– количество витков; S – сечение магнитопровода; ![]() В данной работе используется сердечник с μ = 2000, ![]() Единицей индуктивности является генри [Гн]. Одному генри соответствует индуктивность катушки без сердечника, которая развивает поток электромагнитной индукции в 1 Вб (вебер) в результате протекания тока 1 А. В соответствии с законом Ленца изменение магнитного потока Ф, пронизывающего замкнутый контур, порождает в нем возникновение индуцированной ЭДС (Е): ![]() ЭДС катушки индуктивности при изменении протекающего через нее тока ![]() Из (3) следует, что включение индуктивности последовательно с цепью нагрузки, питаемой от пульсирующего источника тока, снижает его пульсации за счет возникающей ЭДС самоиндукции. Если индуктивность не зависит от тока и в других элементах цепи никаких изменений не происходит, остается заключить, что магнитное поле является носителем энергии, за счет которой и совершается данная работа. Таким образом, катушка с индуктивностью L, через которую протекает ток I, запасает энергию ![]() ![]() Катушка не может запасти энергию мгновенно. Ее нужно зарядить аналогично тому, как заряжают конденсатор. Если индуктивность подключается к источнику постоянного напряжения (U), то ее зарядка происходит по экспоненциальному закону: ![]() где R – полное активное сопротивление, ограничивающее ток индуктивности; τ = L/R – постоянная времени зарядки индуктивности. Цепь, состоящую из катушки индуктивности и параллельно подключенного ей конденсатора, называют колебательным контуром. При работе индуктивности в составе колебательного контура, ее периодическая зарядка и разрядка происходят на резонансной частоте контура: ![]() где С – емкость конденсатора, входящего в колебательный контур. В колебательном контуре происходит периодическое превращение энергии, запасенной в катушке индуктивности, в энергию заряженного конденсатора: ![]() Ток обусловлен совместным влиянием активного и реактивного сопротивлений цепи: ![]() где ω = 2πf – угловая частота. Если индуктивность катушки невелика, то используется резонансный метод, в котором параллельно индуктивности устанавливают конденсатор с известной емкостью и измеряют частоту резонанса образованного колебательного контура. Протокол Измерение индуктивности низкочастотного дросселя R=34 Oм.
Таб. 1 Измерение индуктивности низкочастотного дросселя R=2,9 Ом С=68 нФ UВК=10В
Таб. 2 Измерение индуктивности и энергии, запасаемой в высокочастотном дросселе Расчетная часть 1 )Расчет индуктивности низкочастотного дросселя для двух исследованных режимов ![]() ![]() ![]() ![]() 2) Расчет индуктивности и высокочастотного дросселя для двух исследованных режимов. Рассчитанное значение энергии, сообщаемой от дросселя конденсатору в колебательном контуре. ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]()
Таб. 3 ![]() ![]()
Таб.4 Теоретический и экспериментальный графики зависимости индуктивности от количества витков ![]() Вывод Были рассчитаны индуктивности низкочастотного дросселя при разных напряжениях. Данные разнятся. Расчеты сообщаемой энергии и энергии запасаемой говорит о том, что больше половины энергии, сообщаемой от дросселя конденсатору, запасается. |