互感电路的测量

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1、电工实验一18互感电路的测量i. 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，dii 0，在1-1中产生的感应电压dtu = M i 0， 2-2线圈的2端与1-1线圈中的1端均为感应电压的正极性端，1端1 dt与2端为同名端。（反之，若电压表反偏转，则1端与2端为同名

2、端。）同理，如果在开关S打开时，虫 0，同样可用以上的原理来确定互感线圈内感应 dt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（2）交流法如图18-2所式，将两线圈的1 -2串联，在1-1加交流电源。分别测量U、/和U1 2 12的有效值，若U = U -U，则1端和2端为同名端；若U = U + U，则1端与2端为 12 1 2

3、12 1 2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1-1接正弦交流电压，线圈2 - 2开路时，则U = jMI，而互感M = 20，其中o为电源的角频率，I为线圈1-1 20 I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1- 1中的电流可以采用间接测量法。图18-3测量开路互感电压（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顺丸卩+测。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

4、，则M= （L顺-L 反） /4。顺反顺反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：L = X = U sin oI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1-1上施加电压U1，在线圈2-2端接入阻抗:22221f22222222其中，X =oL ， R = R + R ， X =oL + X R+Xj是原边的复阻抗，R + L j是11222 L222L 1122副边的复阻抗，RL+XLj是引入

5、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X1 f分别为:XM-XM 22 +22X 2222222R 222222由此可见，当线圈2-2接入感性负载时，将使入端电阻增大，入端感抗减少；若线圈将使入端电阻和入端感抗增2-2接入容性负载时，且X=sL+X为容性，X222 L图18-5测量开路互感电压大。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*1500N*17.U型铁芯1副8.电阻1只15Q*19.电容1只220

6、口F*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297mmX300mm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U取9V，和交流法U取5V，测定两端耦合S S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。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R、R,然后分别按图18-5(a)、(b)接线，测得1 2U、I、U和U、I、U ，记入表18-1中，

7、取I =1 =0.3A，并计算L、L、1 1 1 20 2 2 2 10 1 2 1 2MA、MB的值。表18-1测互感系数实验数据（一）测量值计算值U1I11U20U2I22U10L1L2mambK（2）用等效电感法按图18-6接线，分别测量L与L顺向串联和反向串联式的电压U、电流I及相角1 2I=0.3A,记入表18-2中，计算L、L 及M。顺反图18-6互感耦合线圈的顺串和反串图18-7互感耦合电路表18-2测互感系数实验数据（二）顺向串联反向串联计算值UIU IL顺L 反M3. 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I.%, 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R1 fX1 f空载Rt =c=4. 观察互感现象1）将低电压交流加在N1狈0, N2侧接入LED发光二极管与510Q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。