实验十五 互感电路观测

1、实验十五 互感电路观测 执笔人：zht实验成员：班级：自动化二班 实验十五 互感电路观测 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、观察两个线圈相对位置的改变，以及用不同材料作线圈芯时对互感的影响。图15-1 二、原理说明 1、判断互感线圈同名端的方法 （1）直流法 如图15-1所示，当开关S闭合瞬间，若毫安表的指针正偏，则可断定“1”，“3”为同名端；指针反偏，则 “1”，“4”为同名端。 图15-2i1 （2）交流法 如图15-2所示，将两个线圈和的任意两端（如2，4端）联在一起，在其中的一个线圈（如）两端加一个低压交流电压，另一线圈开路，（如），用交流电

2、压表分别测出端电压、和。若是两个绕组端压之差，则1，3是同名端；若是两个绕组端压之和，则1，4是同名端。 2、两线圈互感系数M的测定。 如图15-2，在侧施加低压交流电压，侧开路，测出及。根据互感电势；可算得互感系数为 3、耦合系数k的测定 两个互感线圈耦合松紧的程度可用耦合系数k来表示 如图15-2，先在侧加低压交流电压，测出侧开路时的电流；然后再在侧加电压，测出侧开路时的电流，求出各自的自感和，即可算得k值。 三、实验设备序号名 称型号规格数量备 注1可调查直流稳压电源030V12单相交流电源0220V13三相自耦调压器14直流数字电压表15直流数字毫安表16直流数字安培表17交流电压表1

3、8交流电流表19万用电表或交流毫伏表110空心互感线圈N1为大线圈、N2为小线圈1对DGJ-0411可变电阻器470/3W1DGJ-0512发光二极管红色1DGJ-0513铁棒、铝棒1DGJ-0414*滑线变阻器200，2A1 四、实验内容及步骤 1、分别用直流法和交流法测定互感线圈的同名端。 （1）直流法 实验线路如图15-3所示，将、同心式套在一起，并放入铁芯。侧串入5A量程直流数字电流表，为可调直流稳压电源，调至6V，然后改变可变电阻器R（由大到小地调节），使流过侧的电流不超过0.4A，侧直接接入2mA量程的毫安表。将铁芯迅速地拔出和插入，观察毫安表正、负读数的变化，来判定和两个线圈的同

4、名端。图 15-3图 15-3 实验记录：当铁芯插入时，毫安表读数为正；铁芯拔出时，毫安表读数为负，说明1、3是同名端。 （2）交流法 按图15-4接线，将、同心式套在一起。N1串接电流表（选02.5A的量程交流电流表）后接至自耦调压器的输出，侧开路，并在两线圈中插入铁芯。 接通电路源前，应首先检查自耦调压器是否调至零位，确认后方可接通交流电源，令自耦调压器输出一个很低的电压（约2左右），使流过电流表的电流小于1.5A，然后用030V量程的交流电压表测量，判定同名端。 拆去2、4联线，并将2、3相接，重复上述步骤，判定同名端。图 15-4实验记录：连接2、4=3.7V=2V=5.5V连接2、3

5、=7.3V=2V=5.5V当连接2、4端时，=3.7V，=2V，=5.5V，故1、3为同名端。当连接2、3端时，=7.3V，=2V，=5.5V，故1、3为同名端。 2、互感系数M的测定拆除2、3连线，测出，利用，计算出M。实验记录：/V/A/VM/H2.150.7885.60.0226 3、耦合系数k的测定将低压交流加在侧，使流过侧电流小于1A，侧开路，按步骤2测出，值。用万用表的R×1档分别测出和线圈的电阻值和。计算k值。实验记录:通过，计算出、的值，再通过计算出k的值。 要计算、的值，还可以用功率表测出侧的功率因数，并得到负载阻抗角，然后通过，便可以算出、的值。/V/V/A/H/

6、Hk0.53.10.0652.0115.10.00590.1440.779 4、观察互感现象将低压交流加在侧，侧接入LED发光二极管与510的电阻串联的支路。（1） 将铁芯从两线圈中抽出和插入，观察LED亮度的变化及各电表读数的变化，记录现象。（2） 改变两线圈的相对位置，观察LED亮度的变化及仪表读数。（3） 改用铝棒代替铁棒，重复(1)、(2)的步骤，观察LED的亮度变化，记录现象。实验记录：（1） 当铁芯从线圈中抽出时，侧的交流电压表读数下降、交流电流表读数上升，侧的交流电流表读数下降，LED发光二极管变暗。当铁芯插入线圈时，读数变化相反，LED亮度增加。（2） 把小线圈从和大线圈套在一

7、起的状态逐渐分离时，侧的交流电压表读数下降、交流电流表读数上升，侧的交流电流表读数下降，LED发光二极管变暗直至不发光。两线圈在其它相对位置情况下LED均不发光。（3） 把铁棒换成铝棒后，LED不再发光，重复（1）、（2）步骤，LED亮度不变（没有），各电表读数不变。 五、实验注意事项 1、为避免互感线圈因电流过大而烧毁，整个实验过程中，注意流过线圈的电流不超过1.5A，流过线圈的电流不得超过1A。 2、测定同名端及其他测量数据的实验中，都应将小线圈套在大线圈中，并插入铁芯。 *3、如实验室备有200，2A的滑线变阻器或大功率的负载，则可接在交流实验时的侧，作为限流电阻用。 4、作交流实验前，

8、首先要检查自耦调压器，要保证手柄置在零位，因实验时所加的电压只有23V左右，此值可先用档（交流电压表、万用电表或交流毫伏表）测出无误后，才接入电路中。因此调节时要特别仔细、小心，要随时观察电流表的读数，不得超过规定值。 六、预习思考题本实验用直流法判断同名端是用插、拔铁芯时观察电流表的正、负读书变化来确定的，这与实验原理中叙述的方法是否一致？答案：一致。实验原理中叙述的方法是通过闭合开关S来引起通过的电流的变化，从而使线圈产生变化的磁场，再通过互感使侧产生电流，通过毫安表指针的偏转方向来判断同名端；而本实验用的直流法是通过插、拔铁芯来引起线圈磁场的变化，再通过互感使侧产生电流，通过观察毫安表正

9、、负读数的变化来判断同名端。两者都是通过引起线圈磁场的变化来引发互感，从而使侧产生电流，再通过判断电流的方向来判断两线圈的同名端，区别只是引起线圈磁场变化的方法不同，所以我认为两种方法本质上是一致的。 七、实验报告1. 总结对互感线圈同名端、互感系数的实验测试方法。答案：同名端：直流法：通过引起线圈磁场的变化来引发互感，从而使侧产生电流，再通过判断感应电流的方向来判断两线圈的同名端。交流法：用导线连接两线圈的某两端，再分别测线圈自身两端的电压，以及两线圈未连导线的两端的电压，通过判断未连导线的两端的电压是两线圈自身两端的电压的和或差，来判断两线圈的同名端。比如图15-3，连接2、4端时，2端和

10、4端的电压相同，此时若=|-|，说明1端和3端为同名端。互感系数：测定互感系数M的电路图如图15-2，因为侧开路，所以互感电势。又因为，即，将其中的U和I换算成交流电表测得的有效值，便得到，代入实验数据，便可计算得到M的值，如此便能测得两线圈的互感系数。2.自拟测试数据表格，完成计算任务。答案：见上几页的表格和数据。3. 解释实验中观察到的互感现象。 答案：（1）因为铁芯导磁率比较大，所以当铁芯抽出时，两线圈的互感系数减少，造成侧电压、电流减小，LED发光二极管变暗。反之，当铁芯插入线圈时，两线圈的互感系数M增大，造成侧电压、电流增大，LED发光二极管亮度增加。（2）当小线圈从和大线圈套在一起的状态逐渐分离时，两线圈的相对位置变化使得两线圈距离增加，从而互感系数M