Лабораторная работа № 13.

Тема: Измерение индуктивности катушки

Цель работы:

· Исследовать метод амперметра-вольтметра измерения индуктивности;

· Исследовать мостовой метод измерения индуктивности;

· Получение навыков практического моделирования в электронной среде.

Исходные данные:

напряжение источника - 120 В

частота источника – 50 Гц

номинал исследуемой индуктивности – Х Гн

схемы методов

метод амперметра-вольтметра

мостовой метод

Ход работы (или Порядок выполнения):

o Собрать схему по предложенному чертежу (метод амперметра-вольтметра);

o Установить номиналы ЭРИ согласно варианта задания;

o Рассчитать номинал исследуемой индуктивности; (Lx= U /(2 π f I), где f – частота, U - напряжение I – ток питающего источника по показаниям вольтметра и амперметра).

o Результаты измерений и расчетов занести в таблицу 1.

Таблица 1

L (млГн)	U(В)	f (Гц)	I (А)

o Собрать схему по предложенному чертежу (мостовой метод);

o Установить номиналы ЭРИ согласно варианта задания;

o Включить режим исследования;

o Установить, подбором номинала переменной индуктивности «L», показание вольтметра равное «0»;

o Определить номинал подобранноq индуктивности «L»,

o Результаты записать.

o Сравнить методы исследования;

o Сделать вывод.

Теория:

Катушка индуктивности - это элемент, вносящий в цепь определенную постоянную или регулируемую индуктивность. Катушку индуктивности часто выполняют навивкой проволоки на корпус сделанный из изолятора. Навивка может быть одно- или многослойной. Катушки бывают воздушными (безсердечниковыми) либо с магнитным сердечником.

Катушки индуктивности (см. рисунок) в основном характеризуются следующими параметрами:

· индуктивностью и

· добротностью.

Основной еденицей индуктивности является Генри [Гн]. Чаще используют в тысячу раз меньшую еденицу, называемую миллигенри [мГн], и в миллион раз меньшую - микрогенри [мкГн].

Индуктивность катушки возрастает с увеличением ее размеров и числа витков. Воздушные катушки имеют индуктивность от 1 Гн до нескольких десятков мГн.Большие значения индуктивности (даже несколько тысяч Генри) получают, когда катушки индуктивности выполняют на ферромагнитных стержнях.

Регулировка индуктивности чаще всего выполняется перемещением сердечника относительно навивки (например, путем вворачивания ли выворачивания сердечника отверткой).

Катушка индуктивности - деталь, которая имеет спиральную обмотку и может концентрировать переменное магнитное поле. В отличие от резисторов и конденсаторов катушки индуктивности являются нестандартными радиодеталями и их конструкция определяется назначением конкретного устройства.

Основные параметры катушки индуктивности:

· Индуктивность

· Добротность катушки индуктивности

· Собственная ёмкость катушки индуктивности

· Температурная стабильность (температурный коэффициент)

Величина индуктивности прямо пропорциональна размерам катушки и количеству витков. Индуктивность также зависит от материала сердечника, введённого в катушку и наличия экрана. Расчёт катушки индуктивности выполняется с учётом этих факторов.

При введении в катушку сердечника из магнитных материалов (феррит, альсифер, карбонильное железо, магнетит) её индуктивность увеличивается. Это свойство позволяет уменьшить количество витков в катушке для получения требуемой индуктивности и тем самым уменьшить её габариты. Это особенно важно на низкочастотных диапазонах, когда нужна большая индуктивность. Погружая сердечник в катушку на разную глубину изменяют её индуктивность. Это свойство использовалось в старых радиоприёмниках при настройке на радиостанцию. В современных приборах наиболее часто это свойство используется в индуктивных бесконтактных датчиках. Такие датчики реагируют на приближение металлических предметов.

Влиять на индуктивность катушки можно и при отсутствии в ней подвижного сердечника. В этом случае одну из двух последовательно соединённых катушек помещают внутри другой. Если затем изменять её положение, то индуктивность также будет изменяться. Такая конструкция катушек называется вариометр.

Добротность катушки индуктивности – это качество работы катушки в цепях переменного тока. Добротность катушки индуктивности определяют как отношение её индуктивного сопротивления к активному сопротивлению. Грубо говоря, индуктивное сопротивление – это сопротивление катушки переменному току, а активное сопротивление – это сопротивление катушки постоянному току и сопротивление, обусловленное потерями электрической мощности в каркасе, сердечнике, экране и изоляции катушки. Чем меньше активное сопротивление, тем выше добротность катушки и её качество. Таким образом, можно сказать, что чем выше добротность, тем меньше потери энергии в катушке индуктивности.

Индуктивное сопротивление определяется формулой:

X_L = ωL = 2πfL

Где ω = 2πf – круговая частота (f – частота, Гц); L – индуктивность катушки, Гн.

Добротность катушки индуктивности определяется формулой:

Q = X_L / R = ωL / R = 2πfL / R

Где R – активное сопротивление катушки индуктивности, Ом.

Ёмкость катушки индуктивности

Каждая катушка, помимо индуктивности L, характеризуется также собственной (межвитковой) ёмкостью CL. Витки катушки, разделённые слоем изоляции, образуют элементарный конденсатор. В многослойных катушках ёмкость возникает между отдельными слоями. Таки образом, катушка индуктивности обладает не только индуктивностью, но и собственной ёмкостью. В большинстве случаев собственная ёмкость катушки индуктивности является вредной, и от неё стремятся избавиться. Для этого катушки индуктивности выполняют со специальными формами каркаса, а обмотки катушки также выполняют специальными способами. Собственная ёмкость катушки также увеличивается, если её намотка выполнена рядами виток к витку.

Дата добавления: 2015-12-01