Методичні вказівки

Співвідношення вимірюваних величин у колі, що містить нелінійну котушку, досить складні, так як характер магнітної проникності сталі залежно від магнітної індукції нелінійний, що, природно, відбивається на значеннях втрат у осерді, активному опорі котушки R, індуктивності L котушки; а також спотворюються форми кривих току й напруги.

Опір котушки при постійному струмі виміряється так само, як і для котушки без сталевого осердя. Дослід показує, що значно менше активного опору котушки, вимірюваного при змінному струмі.

1. Дослідження котушки при напрузі , що змінюється, і незмінній частоті f змінного струму.

Із відомого співвідношення можна визначити, що максимальний магнітний потік при постійній частоті _f залежить від прикладеної до котушки напруги U. Тому втрати в осерді при постійній частоті залежать від прикладеної напруги; їх можна виразити так , де - втрати від вихрових струмів, - втрати на гістерезис.

Активний опір кола

При постійній частоті характер зміни активного опору в підсумку залежить від співвідношення , у якому із збільшенням U максимальна індукція росте спочатку швидше, ніж струм, а потім повільніше; зміна активного опору має вигляд, показаний на рис. 41.2.

Рис.41.2

Реактивний X і повний опір Z мають подібний характер зі зміною R, відрізняючись тільки деяким зсувом максимумів. При побудові графіка залежності можна переконатися в тому, що він подібний по виду основної кривої намагнічування .

2. Дослідження котушки зі сталлю при зміні повітряного зазору в осерді.

На підставі залежності отримуємо, що при зміні величини зазору максимальна індукція не буде змінюватися, не змінюється й магнітна проникність сталі . Магнітний опір кола котушки

,

тобто зі збільшенням зазору магнітний опір росте, а індуктивність зменшується. Залежність зобразиться гіперболою. При сталому активний опір котушки змінюється незначно, тому залежність можна вважати подібною залежності

Зменшення повного опору Z котушки при збільшенні повітряного зазору можна пояснити виходячи із закону Ома для магнітного кола:

Очевидно, що збільшення при повинне викликати збільшення струму I, що можливо при та при зменшенні повного опору Z кола котушки. Хоча характер залежності в основному визначається реактивним опором, при більших зазорах, коли струм I великий, сильніше відображається вплив зміни активного опору , тому швидкість зменшення більше, ніж для

Характер залежності виявляється при розгляді виразу

Перший доданок зі збільшенням зменшується, а другий збільшується. Спочатку, коли Z ще досить велике, переважає перший доданок і зі збільшенням зменшується. Надалі переважає другий доданок і збільшується.

Залежності й показані на рис. 41.3

Рис.41.3

3. Дослідження котушки зі сталлю при зміні частоти струму f;. ,

Втрати в сталі з достатньою точністю виражає формула , де - об’єм сталі.

Врахувавши співвідношення , одержимо тобто при втрати в сталі на гістерезис обернено пропорційні частоті, а втрати в сталі на вихрові струми не залежать від частоти.

4. Дослідження котушки зі сталлю при зміні частоти струму f при . Із співвідношення видно, що для забезпечення необхідно підтримувати . При індуктивність котушки не залежить від частоти. Активний опір у порівнянні з індуктивним дуже малий й тому майже не впливає на повний опір котушки при незмінному струмі у котушці.

Якщо розглянути втрати в сталі на один цикл перемагнічування, то

Отриманий вираз являє собою рівняння прямої лінії, яке можна використати для поділу втрат у сталі на втрати від гістерезису й втрати від вихрових струмів.

5. Поділ втрат у сталі реактивної котушки на втрати від гістерезису й втрати від вихрових струмів.

Поділ втрат потужності в сталевому осерді реактивної котушки на втрати від гістерезису й втрати від вихрових струмів здійснюють графічно. Показання ватметра для двох довільно обраних частот являють собою повні втрати потужності в котушці. Для визначення втрат у сталі необхідно із загальних втрат відняти втрати в міді, які дорівнюють (де - активний опір міді ).

Розділивши втрати в сталі на відповідні частоти, одержимо

Так як втрати в сталі на один цикл перемагнічування лінійно залежать від частоти, то досить побудувати всього дві точки а й б прямолінійного графіка (рис.41.4).

Пряма, яка проведена через точки а й б , відтинає на осі ординат відрізок, який дорівнює коефіцієнту M і являє собою втрату потужності на гістерезис, віднесену до одиниці частоти.

Якщо відняти з ординати графіка відрізок М и розділити залишок на відповідну частоту f , одержимо значення коефіцієнта N,

[4, с.227-236; 5, с.168-170; б, с.92-101; 7].