实验 互感电路的测量.docx

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1、实验 互感电路的测量实验八 互感电路的测量 一实验目的 1.学会互感电路同名端、互感系数以及耦合系数的测定方法。 2.通过两个耦合线圈顺向串联和反向串联实验，加深理解互感对电路等效参数以及电压、电流的影响。 二实验基本知识 1.判断互感线圈同名端的方法 直流法 为了正确判断互感电动势的方向，必须首先判断两个具有互感耦合线圈的同名端，判断互感电路同名端的方法是：用一直流电源开关瞬间与互感1接通在线圈2回路中接一直流毫安表，在开关K闭合的瞬间，线圈1回路中的电流I1通过互感耦合将在线圈2中产生一互感电势并在线圈2回路中产生一电流I2使所接毫安表发生偏转，根据愣次定律及图示所假定的电流方向，当毫安表

2、正向偏转时，线圈1与电源正极相接的端点1与线圈2直流毫安表正极相接的端点2和线圈1与电源正极相接的端1为同名端，(注意上述判定同名端的方法在开关K闭合的瞬间才成立)。 mA K M M 1 2 1 2 图8-1 图8-2 交流法 互感电路同名端也可利用交流法来测定，将线圈1的一个端子1与线圈2的一个端子2用导线连接在线圈1两端加以交流电压，用电压表分别测1及1两端与、2两端的电压，设分别为U11与U12，如果U12U11,则用导线连接的两个端点应为异名端，因为如果假定正方向为U11，当1与2为同名端时，线圈2中互感电压的正方向为U22,所以U12=U11+U22,U12(因1与2相联)必然大于

3、电源电压U11,同理，如果1，2两端电压的读数U12小于电源电压此时1与2即为同名端。 2.系数的测定方法 在互感电路的分析计算时，除了需要考虑线圈电阻、电感等参数的影响外，还应分别注意互感电势的大小及方向的正确判定，为了测定互感电势的大小，可将两个具有互感耦合的线圈中的一个线圈开路而在另一线圈上加以一定电压，用电流表测出这一线圈中的电流I1，同时用电压表测出线圈2的端电压U1，如果所用的电压表内阻很大，可近似的认为I2=0，这时电压表的读数就近似的等于线圈2中互感电动势E2M，即U2E2M=MI1。式中为电源的角频率，工频时=314弧度/秒，由上式可推算出互感系数M为MU2/I1。 这就是最

4、简单的互感系数的测定方法。 互感电路的互感系数M也可以通过两个具有互感耦合的线圈，加以顺向串联和反向串联而测出，当两线圈顺接时如图12-3所示，有 U=I(R1+jL1)+IjM+I(R2+jL2)+IjM=I(R1+R2)+j(L1+L2+2M) =I(R等效+jL等效) 由此可得出顺接进电路的等效电感L等效=L1+L2+2M 两个线圈反接时，电压方程式为 U=I(R1+jL1)-IjM+I(R2+jL2)-IjM=I(R1+R2)+ j(L1+L2-2M) =I M M R1 L1 R2 L2 R1 L1 R2 L2 U1 U2 (a) (b) 图8-3 U1M=jwMI U2M=jMI

5、U1M=jwMI U2M=jMI. 反接时的的等效电感L等效=L1+L2-2M 如果用万用表测出两线的电阻R1和R2，再用电压表分别测出顺接时的电压，电流分别为U、I，反接时的电压电流分别是U、I，则 U22=Z等效=R等效+(wL等效)IU2=ZR等效=等效+wL等效 I()2由上式可算出： X等效=Z2等效-(R1+R2)=L等效= 2X等效=Z2等效-(R1+R2)=L等效= 2算得 M=X等效-X等效4w上述方法也可判定两个具有互感耦合线圈的极性，当两线圈用正反两种方法串联后，加以同样电压，电流数值大的一种接法是反向串联，小的一种接法由此可定出极性。 两个互感线圈耦合松紧程度常用耦合系

6、数K来表示 K=ML1L2如在线圈1上加以电压U1，测出电流I1，然后线圈2上加以电压U2，测出电流I2，可求出两个线圈的自感L1和L2，已知L1、L2和M即可求出耦合系数K。 三仪器设备及选用挂箱 名 称 电源控制屏 GDS-01 稳压源、稳流源 GDS-03 常规负载 GDS-06 荧光灯，可变电容 GDS-09 直流电压，电流表 GDS-10 交流电压表 GDS-11 数 量 1 1 1 1 1 1 交流电流表 GDS-12 万用表 四实验内容及步骤 1测试两个互感线圈的同名端 直流法 1 1 接线如图8-1所示直流电源E用GDS-03的输出。直流毫伏表用实验室自配的500型万用表毫安挡

7、。将小开关K迅速合上，看清电表偏转方向后立即打开开关，若毫安表正偏，则线圈接电源“+”极性端为同名端，即1，2为同名端。反之，为异名端。 交流法 按图8-2将线形互感器两线圈串联起来，将GDS-12交流电流表串接，GDS-11交流电压表并联，在线圈12上加上来自电源控制屏输出的单向可调交流电压，注意流过线圈电流应不超过0. 35A。 用交流电压表 5V档测量U11和U12，若U12 U11 ,则1与2为异名端(或1与2为同名端)。若U12 U11 则1,2为同名端。 2测量两个互感线圈的自感L1、L2和互感M (1) 将线性互感线圈11通过220/36V单相变压器后再接至电源控制屏单相可调电压

8、输出端UN，调节电源控制屏输出电压。使通过线圈电流不超过0.8A，线圈2-2开路，用交流电压表250 V档测出U1、U2，GDS-12交流电流表测I1，计入表8-1，用万用表测出线圈1电阻R1，由U1、I1可计算出线圈1的自感，由U2、I1可计算出线圈1对线圈2产生的互感M，在此，=2f=314弧度/秒为已知。计算出Z1、X1。 图8-4 220V 50HZ 电源控制屏 200/36V 单相变压器 A 1 2 1 2 改变线圈上的交流电压，重复上述测量和计算，再改变一次在线圈1上的交流电压，再重复一次测量和计算，一共做三次，求出L1平均值和M平均值。 (2)将线圈2-2与1-1位置互换，线圈1

9、开路，调节电源控制屏输出电压，使通过线圈的电流不超过0.35A，重复上面实验测出U2、I2 、U1用万用表测出线圈2的电阻R2，计算出L2和线圈2对线圈1的互感以及Z2、X2。同样也要改变加在线圈2上的交流电压。一共做三次。最后计算出L2和M的平均值，均记入表8-2中。 3用两互感线圈顺向串联和反向串联的测试方法，测出线圈间互感，等效电阻，等效阻抗和等效电抗。注意，此时电流不得超过0.35A。 (1) 按图8-3将两个线圈顺向串联，为使通过线圈电流不超过0.35A，串入GDS-12交流表加以监视。两线圈串联后接至电源控制屏单相可调交流电压输出端，用GDS-11交流电压表测量，每改变一次电压记下

10、U和I值，一共做三次，用万用表电阻档测量两串联线圈总的等效电阻R等效=R1+R2，根据式8-4计算出等效阻抗Z等效 。由式8-6计算出线圈等效电抗X等效 ，均记入表8-3中。 按图8-3将两个线圈反向串联，重复上述的测量和计算，再根据式8-8算出每次互感系数M，求得M的平均值，均记入表8-3中。 五实验数据记录 表 8-1 线圈2电阻R1= 欧 读数 次数 U1 I1 安 U2 伏 I2 安 Z1 欧 X1 欧 L1 亨 M 亨 L1 平均 M 平均 伏 第一次 第二次 第三次 表 8-2 线圈1开路测量 线圈2电阻R2= 欧 读数 U1 伏 I1 安 U2 伏 I2 安 Z2 欧 X2 欧 L2 亨 M 亨 L2 平M 平次数 第一次 第二次 第三次 均 均 表 8-3 线圈1和2顺向及反向串联测量 连接 测量 方法 顺向 连接 1次 2次 3次 反向 连接 六注意事项 1.实验中用GDS-09挂箱中互感器，原副边电阻可用万用表电阻档测量。 2.不使互感线圈烧坏，电流应小于0。35A，由于线圈电阻较小不便于电流调节，与线圈串联1个200电阻可以方便实验。 七实验报告 总结对互感线圈同名端，互感系数的实验测试方法。 1次 2次 3次 电压读数 U I 计算结果 互感系数 M