Мета роботи. Визначити дослідним шляхом взаємну індуктивність М і коефіцієнт зв’язку Kсв індуктивно зв’язаних котушок.

Визначити дослідним шляхом взаємну індуктивність М і коефіцієнт зв’язку Kсв індуктивно зв’язаних котушок.

Побудувати векторні діаграми струмів і напруг індуктивно зв’язаних котушок. Побудувати векторну діаграму трансформатора без сталевого осердя.

Основні теоретичні положення.

Елементи кіл, в яких наводиться е.р.с. взаємної індукції, називаються індуктивно зв’язаними. Зв’язок між цими колами характеризується параметром М, яки називається взаємною індуктивністю. Взаємна індуктивність М визначається наступними співвідношеннями

,

де - потокозчеплення першої котушки, обумовлене струмом у другій котушці; - потокозчеплення другої котушки, обумовлене струмом в першій котушці. Виразити потокозчеплення через намагнічуючу силу і магнітну провідність шляхів, по яких замикаються магнітні потоки , одержимо

,

де w1 і w2 - числа витків котушок.

Падіння напруги в котушці, обумовлене взаємною індукцією, може бути як позитивним, так і негативним: позитивним при сумісному напрямі струмів в котушках (сумісному включенні котушок, коли напрями створюваних струмами потоків самоіндукції і взаємоіндукції співпадають), а від’ємним - при зустрічному.

Два затискача, що належать двом індуктивно зв’язаним котушкам, називаються однойменними і позначаються зірочками або крапками (рис. 2.5.1), якщо при однаковому напрямі струмів щодо цих затисків магнітні потоки самоіндукції і взаємної індукції в кожній котушці складаються.

Для експериментального визначення взаємної індуктивності М котушки включають послідовно спочатку сумісно (рис. 2.5.1, а), а потім зустрічно (рис. 2.5.1, б).

При узгодженому включенні по 2 закону Кірхгофа

,

при стрічному

,

або у комплексній формі

Рис. 2.5.1. Експериментальне визначення взаємної індуктивності

Величина називається еквівалентною індуктивністю кола. Величина називається опором взаємної індукції і вимірюється в омах. Якщо позначити

;

,

то у результаті віднімання другої рівності з першої одержимо

.

На рис. 2.5.2 показана векторна діаграма струмів і напруг для випадків сумісного (а) і зустрічного (б) вмикання котушок.

Рис. 2.5.2. Векторна діаграма струмів і напруг для сумісного (а) і зустрічного (б) вмикання котушок

Косинус кута зсуву фаз між напругою і струмом визначається за формулою

.

Коефіцієнт зв’язку індуктивно зв’язаних котушок рівний

.

По величині він завжди менше одиниці через потоки розсіювання.

Трансформатор призначений для перетворення змінної напруги по величині, для електричного розділення кіл або для перетворення опорів по величині. Передача анергії з одного кола в інше відбувається завдяки взаємній індуктивності.

Трансформатор без сталевого осердя складається з двох індуктивно зв’язаних котушок (рис. 2.5.3). К.к.д. такого трансформатора дуже низький внаслідок великих струмів розсіяння і малої взаємної індуктивності М.

Рис. 2.5.3. Трансформатор без сталевого осердя

Векторна діаграма трансформатора без сталевого осердя будується по рівняннях трансформатора у комплексній формі:

(2.5.1)

Порядок побудови діаграми наступний (рис. 2.5.4). Відкладається вектор І1, потім . Вектор має знак мінус, оскільки напрям струмів зустрічний. Відкладається вектор І1 під кутом до вектора , потім R1I1, , під кутом до струму І2 і, нарешті, вектор U1.

При характері ємності навантаження вектор відкладається у бік відставання від вектора І2.

Рис. 2.5.4. Векторна діаграма трансформатора без сталевого осердя

Контрольні запитання.

1). Які затискачі називаються однойменними (одно полярними)?

2). Чому в випадку двох індуктивно зв’язаних котушок не можуть одночасно виконуватися умови L1< М і L2< М?

3). Як визначити взаємну індуктивність М дослідним шляхом?

4). Від яких параметрів залежить взаємна індуктивність М?

5). Як за показаннями приладів визначити характер з’єднання двох індуктивно зв’язаних котушок (узгоджене або зустрічне)?

6). Які необхідні прилади, щоб за дослідними Даними побудувати векторну діаграму трансформатора без сталевого осердя?

7). Чому параметри режиму вторинного кола повітряного трансформатора одержані в досліді низькими?

8). Як можна підвищити взаємну індуктивність М двох котушок?

9). Пояснити причину відмінності первинного і вторинного кіл трансформатора.

10). На що витрачається активна потужність Р1?