|
|
(909) Электромагнитное поле. Руководство по выполнению базовых экспериментов эмп. 001 Рбэ (909) 2005
Экспериментальная часть Задание
Исследовать экспериментально изменение действующего значения и начальной фазы плотности тока по ширине медного ленточного проводника в следующих случаях:
Две ленты с противоположно направленным током расположены параллельно в двух плоскостях одна над другой.
Две ленты с противоположно направленным током расположены параллельно в одной плоскости при расстоянии между лентами 63 мм.
То же при расстоянии между лентами 3 мм.
Порядок выполнения работы
Соберите на наборной панели трансформатор с одним из проводящих контуров и установите на ней миниблок - усилитель датчика плотности тока (рис.8.3). Усилитель расположите в правой части наборной панели как можно дальше от исследуемого контура.
Соберите электрическую цепь согласно принципиальной схеме, изображённой на рис. 8.4. Амперметр и вольтметр, показанные на схеме – виртуальные приборы. Конденсатор служит для компенсации индуктивного сопротивления контура и увеличения тока в нём.
Примечание: Виртуальные приборы можно заменить мультиметрами, но тогда Вы не сможете измерять начальную фазу плотности тока. Начальную фазу в этом случае можно измерять электронным осциллографом с помощью фигуры Лиссажу.
Включите виртуальные приборы для измерения тока напряжения и сдвига фаз между ними.
Установите на источнике переменного тока синусоидальное напряжение частотой 2000…2500 Гц максимальной амплитуды и подберите ёмкость С, при которой ток в контуре наибольший. Для надёжных измерений он должен быть не меньше 25 А. Не забывайте, что ток в контуре в 100 раз больше, чем во вторичной обмотке трансформатора тока. При необходимости, можно увеличить ток подстройкой частоты приложенного напряжения ближе к резонансной. При этом следите за индикатором перегрузки источника.
Слегка прижимая датчик его контактами к поверхности ленточного проводника и перемещая его по ширине ленты, убедитесь, что изменяются выходное напряжение усилителя и разность фаз. Если прибор показывает разность фаз больше 90О, поменяйте местами зажимы амперметра на коннекторе или зажимы трансформатора тока.
Измерьте выходное напряжение и разность фаз, перемещая датчик от одного края ленты до другого с шагом 5 мм и запишите результаты в табл. 8.1. Координата х в таблице соответствует расстоянию от края леточного проводника до контактов датчика.
Рассчитайте плотность тока при каждом значении координаты. С учётом коэффициента усиления напряжения усилителя:
  .
Плотность тока получится в А/мм2, если в этой формуле - в м/(Ом мм2), Uвых – в Вольтах, и l = 0,1 м – расстояние между контактами датчика.
Замените установленный контур на другой, затем на третий и повторите все опыты и расчёты.
На рис. 8.5 постройте график изменения плотности тока и его начальной фазы для исследованных случаев.
Таблица 8.1
Коорди-
ната
х
мм
|
 
|
|
d = 63 мм
|
d = 3 мм
|
Uвых,
В
|
, град.
|
, А/мм2
|
Uвых,
В
|
, град.
|
, А/мм2
|
Uвых,
В
|
, град.
|
, А/мм2
|
0
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
15
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
20
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
25
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Задание
Исследовать экспериментально изменение действующего значения и начальной фазы плотности тока по ширине медного ленточного проводника, помещённого в ферромагнитный экран (модель паза электрической машины). Проверить результаты эксперимента расчётом
Порядок выполнения работы
Соберите на наборной панели трансформатор с моделью паза электрической машины.
Соберите электрическую цепь согласно схеме, изображённой на рис. 8.6. Усилитель расположите в правой части наборной панели как можно дальше от исследуемого контура. Амперметр и вольтметр, показанные на схеме – виртуальные приборы.
П
римечание: Виртуальные приборы можно заменить мультиметрами, но тогда Вы не сможете измерять начальную фазу плотности тока. Начальную фазу в этом случае можно измерять электронным осциллографом с помощью фигуры Лиссажу.
Включите виртуальные приборы для измерения тока, напряжения и сдвига фаз между ними.
Установите на источнике переменного тока синусоидальное напряжение частотой 250 Гц максимальной амплитуды
Слегка прижимая датчик его контактами к поверхности ленточного проводника и вводя его внутрь «паза», убедитесь, что изменяются выходное напряжение усилителя и разность фаз. Если прибор показывает разность фаз больше 90О, поменяйте местами зажимы амперметра на коннекторе или зажимы трансформатора тока.
Измерьте выходное напряжение и разность фаз, перемещая датчик от открытого края «паза» до максимальной глубины с шагом 5 мм и запишите результаты в табл. 8.2. Координата z в таблице соответствует расстоянию от коткрытой стороны паза до контактов датчика.
Рассчитайте плотность тока при каждом значении координаты. С учётом коэффициента усиления напряжения усилителя:
.
Плотность тока получится в А/мм2, если в этой формуле - в м/(Ом мм2), Uвых – в вольтах, и l = 0,1 м – расстояние между контактами датчика.
Замените установленный контур на другой контур, затем на третий и повторите все опыты и расчёты.
На рис. 8.5 постройте график изменения плотности тока и его начальной фазы для исследованных случаев.
Приняв а = 2 мм. b = 0,35 мм и  , вычислите:
 = ……………..1/мм - коэффициент затухания и коэффициент фазы;
 = …………….А/мм2 - действующее значение плотности тока на открытой поверхности проводника;
Поделайте расчёт изменения плотности тока и его начальной фазы от координаты по формулам:
 и  .
Результаты запишите в ту же табл. 8.2, а на рис. 8.6 постройте расчётные графики для сравнения с экспериментальными.
Таблица 8.2
|
Экспериментальные данные:
f = ……….Гц;
I =…………..A
|
Расчётные данные:
k =………1/мм; ………А/мм2.
|
z, мм
|
Uвых,В
|
, град.
|
, А/мм2
|
kz, 1/мм
|
, А/мм2
|
, град.
|
0
|
|
|
|
|
|
|
5
|
|
|
|
|
|
|
10
|
|
|
|
|
|
|
15
|
|
|
|
|
|
|
20
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис 8.6
|
|
|
Скачать 2.53 Mb.