互感电路的测量

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1、18-1电工实验18互感电路的测量互感电路的测量一一 实验目的实验目的 1 掌握互感线圈同名端的测量方法 2 掌握互感线圈互感系数和耦合系数的测量方法二二 实验原理说明实验原理说明 1两个或两个以上具有互感的线圈中，感应电动势（或感应电压）极性相同的端钮 定义为同名端（或称同极性端） 。在电路中，常用“ ”或“*”等符号标明互感耦合线 圈的同名端。同名端可以用实验方法来确定，常用的有直流法和交流法。 （1） 直流法如图 18-1 所式，当开关 S 合上瞬间，在中产生的感应电压01dtdi11，线圈的 2 端与线圈中的 1 端均为感应电压的正极性端，1 端01 1dtdiMu2211与 2 端为

2、同名端。 （反之，若电压表反偏转，则 1 端与端为同名端。 ）2同理，如果在开关 S 打开时，同样可用以上的原理来确定互感线圈内感01dtdi应电压的极性，以此确定同名端。 上述同名端，也可以这样来解释，就是当开关 S 打开或闭合瞬间，电位同时升高 或降低的端钮即为同名端。如图 18-1 中，开关 S 合上瞬间，电压表若正偏转，则 1、2 端的电位都升高，所以，1、2 端是同名端。这是若将开关 S 再打开，电压表必反 偏转，1、2 端的电位都为降低。图 18-1 直流法测同名端 图 18-2 交流法测同名端（2） 交流法如图 18-2 所式，将两线圈的串联，在加交流电源。分别测量、和21 11

3、1U&2U&的有效值，若=，则 1 端和 2 端为同名端；若=，则 1 端与12U&12U21UU 12U21UU 端为同名端。218-22互感系数 M 的测定 测量互感系数的方法较多，这里介绍两种方法。 （1） 如图 18-3 表示的两个互感耦合线圈的电路，当线圈接正弦交流电压，线圈11开路时，则，而互感，其中为电源的角频率，I 为线圈22IMjU&20IUM&20中的电流。为了减少测量误差，电压表应选用内阻较大的。如果选用晶体管毫伏11 表，则线圈中的电流可以采用间接测量法。11图 18-3 测量开路互感电压 图 18-4 互感耦合电路的入端阻抗（2）利用两个互感耦合线圈串联的方法，也可以

4、测量它们之间的互感系数。当两线圈顺向串联时，其等值电感：L顺=L1+L2+2M。当两线圈反向串联时，等值电感为：L反=L1+L2-2M。只要分别测出 L顺、L反，则 M=（L顺 - L反）/4。实验中要测量线圈的自感时，可以用相位法测量，测量出线圈的端电压 U，电流 I 和相角 ，则可以计算出线圈的自感 L：IUXLLsin利用两互感线圈顺向串联时等效电感大，反向串联时等效电感小的特点，在相同 电压下，电流的大小将不相同，这样也能判断两线圈的同名端3在互感耦合电路中，如图 18-4 所示，若在线圈上施加电压，在线圈111U&端接入阻抗：22 ffXXjRRXXRMXjRXRMRIUZ11112

5、22 222 22221222 222 22221 11 1 其中，。R1+X1j 是原边的复阻抗，R2+L2j11LXLRRR222LXLX222是副边的复阻抗，RL+XLj 是引入副边的复阻抗。副边电路对原边电路的反射电阻和fR1反射电抗分别为：fX1， 2222222221R XRXRMf2222222221X XRXXMf由此可见，当线圈接入感性负载时，将使入端电阻增大，入端感抗减少；若线圈2218-3接入容性负载时，且 X22=L2+XL为容性，为感性，将使入端电阻和入端感抗22fX1增大。三三 实验设备实验设备 名称数量 型号 1 三相空气开关1 块MC1001 2 单相调压器1

6、块MC1058D 3 单相电量仪1 块MC1098 4 双路可调直流电源1 块MC1046 5 指针式万用表1 台学校自备 6 互感耦合线圈1 组1000N*1 500N*1 7 U 型铁芯1 副 8 电阻1 只15*1 9 电容1 只220F*1 10短接桥和连接导线若干P8-1 和 50148 11实验用 9 孔插件方板1 块297mm300mm四四 实验步骤实验步骤 1 测定两互感耦合线圈的同名端 分别用图 18-1，图 18-2 所示的直流法 US取 9V，和交流法 US取 5V，测定两端耦合 线圈的同名端，注意两种方法测定的同名端是否相同。在测量时，两个线圈都必须插 入一个条形铁芯（

7、或者将两线圈内插入一个公共 U 型铁芯） ，以增强耦合的程度。记下 两线圈的同名端编号。图 18-5 测量开路互感电压2 测定两互感耦合线圈的互感系数 M （1） 用开路互感电压法 首先，用万用表测量两线圈的电阻 R1、R2，然后分别按图 18-5(a)、(b)接线，测得、1、和、2、，记入表 18-1 中，取 I1=I2=0.3A，并计算1U1I20U2U2I10U、的值。1L2LAMBM表 18-1 测互感系数实验数据（一） 测 量 值计 算 值 U1I11U20U2I22U10L1L2AMBMK18-4（2） 用等效电感法按图 18-6 接线，分别测量与顺向串联和反向串联式的电压 U、电

8、流 I 及相角1L2L，I=0.3A，记入表 18-2 中，计算 L顺、L反及 M。 表 18-2 测互感系数实验数据（二） 顺向串联反向串联计算值 UIUIL顺L反M图 18-6 互感耦合线圈的顺串和反串 图 18-7 互感耦合电路3 互感耦合电路的反射阻抗 按图 18-7 接线，分别测量副边为空载及电阻和电容负载下的电压电流 U1、I1、1，记入表 18-3。计算不同负载下的入端阻抗，同时计算反射电阻，反射电 抗。 表 18-3 测反射阻抗，反射电抗实验数据测 量 值计算值U1I11复阻抗fR1fX1空载 RL=_C=_4 观察互感现象 1）将低电压交流加在 N1 侧，N2 侧接入 LED 发光二极管与 510 电阻串联的支 路。此时注意观察 LED 发光管的亮度，如发光管不亮，可适当增大 N1 侧交流电压， 直到 LED 发光管亮度适中。 2）将 U 型铁芯从两个线圈中抽出和插入，观察 LED 亮度的变化及各电表读数的 变化，记录现象。 3）改变两线圈的相对位置，观察 LED 亮度的变化及仪表读数。五五 讨论与分析讨论与分析 根据实验步骤 3 的实验结果，讨论互感对入端阻抗的影响。