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1、电工实验18互感电路的测量一 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 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，线圈的2端与线圈中的1端均为感应电压的正极性端，1端与2端为同名端。（反之，若电压表反偏转，则1端与端为同名端。）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应电压的极
2、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、和的有效值，若=，则1端和2端为同名端；若=，则1端与端为同名端。2 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
3、圈开路时，则，而互感，其中为电源的角频率，I为线圈中的电流。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表，则线圈中的电流可以采用间接测量法。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：利用两互感线圈顺向串联时等效电感大，反
4、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，在线圈端接入阻抗：其中，。R1+X1j是原边的复阻抗，R2+L2j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反射电抗分别为： ， 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增大。三 实验设备名称数量 型号1 三相空气开关1块MC10012 单相调压器1块MC1058D3 单相电量仪1块MC10984 双路可调直流电
5、源1块MC10465 指针式万用表1台学校自备6 互感耦合线圈1组1000N*1 500N*17 U型铁芯1副8 电阻1只15*19 电容1只220F*110 短接桥和连接导线若干P8-1和5014811 实验用9孔插件方板1块297mm300mm四 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（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
6、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、的值。表18-1 测互感系数实验数据（一）测 量 值计 算 值U1I11U20U2I22U10L1L2K（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、电流I及相角，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UIL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、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 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。18-3
