Коэффициент магнитной связи

Общие сведения

Чтобы обеспечить требуемую магнитную связь между первичной и вторичной обмотками трансформатора, их помещают на общем сердечнике.

 

 

Рис. 7.1

 

 

Когда по первичной обмотке W₁ протекает ток I₁, то большая часть создаваемого им магнитного потока Ф₀ сцепляется также и с витками вторичной катушки W₂. Однако часть создаваемого первой катушкой потока Ф _S замыкается, минуя вторую катушку. Эта часть потока называется потоком рассеяния.

Отношение

 

К_СВ = Ф₀ / (Ф₀ + Ф _S)

 

называется коэффициентом магнитной связи. Его можно выразить через напряжения U₁ и U₂ при холостом ходе и число витков:

 

или через индуктивности и взаимную индуктивность

 

.

 

В идеальном трансформаторе коэффициент связи стремится к единице, однако равным или больше единицы он быть не может.

Во избежание искажения сигналов при их трансформировании и для исключения преждевременного магнитного насыщения материала сердечника постоянным током коэффициент связи уменьшают, разрывая сердечник (создавая воздушный зазор).

 

Экспериментальная часть

 

Задание

Измеряя напряжения, определите коэффициент магнитной связи между катушками

• при наличии замкнутого сердечника,
• при наличии сердечника с зазором,
• при наличии половины сердечника,
• при отсутствии сердечника.

 

Порядок выполнения эксперимента

·

первичная обмотка

W2 900

W1 900

Разместите первичную и вторичную катушки, имеющие по 900 витков каждая, на разъемном сердечнике, состоящем из двух половин, как показано на рис. 7.1.1.

 

Рис. 7.1.1.

 

·

Подсоедините источник синусоидального напряжения к выводам первичной обмотки согласно схеме (рис.7.1.2) и установите напряжение U₁ = 6…7 В, f = 1 кГц.

 

Рис. 7.1.2.

 

· Измерьте мультиметром первичное и вторичное напряжения и занесите результат в таблицу 7.1.1 (строка «При наличии замкнутого сердечника»). Вычислите К_СВ.

 

Таблица 7.1.1

	U1, В	U2, В	КСВ = U2/U1
При наличии замкнутого сердечника
При наличии сердечника с воздушным зазором
При наличии половины сердечника
При отсутствии сердечника

 

 

· Для измерения напряжений при наличии сердечника с зазором поместите квадратики плотной бумаги между верхней и нижней половинами разъемного сердечника, чтобы имитировать воздушный зазор.

 

· Удалите одну подкову разъемного сердечника и повторите опыт.

 

· Удалите сердечник полностью и заполните последнюю строку табл. 7.1.1.

Вопрос: Почему изменяется вторичное напряжение?

 

Ответ: ………………..

Коэффициент трансформации

Общие сведения

Отношение числа витков первичной обмотки к числу витков вторичной обмотки трансформатора называют коэффициентом трансформации. Отношение чисел витков соответствует отношению первичного напряжения к вторичному при отсутствии нагрузки (холостом ходе) трансформатора и отношению вторичного тока к первичному при коротком замыкании.

В идеальном трансформаторе (при отсутствии потерь, при К_СВ ®1 и бесконечно больших индуктивностях обмоток L₁ и L₂) при любой нагрузке:

 

К_ТР = W₁ / W₂ = U₁ / U₂ = I₂ / I₁

Экспериментальная часть

Задание

Измеряя напряжения и токи, определите коэффициенты трансформации при различных числах витков обмоток.