测量互感系数报告材料.docx
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测量互感系数报告材料
两种方法测量互感系数实验报告
1.伏安法
实验原理：
设互感线圈分别为L1、L2，则测出L1的空载电流I1及L2支路的开路电压U2，由公式U2=ωMI1即可求出互感系数M（其中ω为交流电频率）。
仪器设备：
信号发生器
功率放大器
4Ω采样电阻
示波器
电路连接示意图：
连接实物图：
实验具体步骤：
给出一组具体实验，测量距离11.5cm，交流频率100KHz，输出电压10V。
Step1:
调整信号发生器，使输出正弦波。
调整CH1频率100KHz，幅度1V。
Step2:
连接功率放大器，使得输出信号放大10倍，则输出电压为10V。
Step3:
4Ω采样电阻R与电感L1串联，将功率放大器的输出接在R与L1串联电路的两端，并用示波器CH1连接电阻两端，测其电压VR；CH2连接电感两端，测其电压VL。
注意：
VR与VL应共地（即R与L1相接处接地，CH1接电阻另一端，CH2接电感另一端）。
Step4:
读出示波器数值：
黄色CH1:
Vpp（VR）=616mV，Freq=100KHz，蓝色CH2（VL）:
Vpp=10.4V。
Step5:
放置L2线圈，中间用非金属物隔离，与L1线圈正对距离11.5cm，测量L2的开路电压。
Step6:
读出示波器读数：
CH1:
Vpp=600mV，Freq=100KHz，CH2（V2）:
Vpp=2.70V。
实验结果见实验数据。
Matlab编程计算：
VL=10.4;%---电感电压V
VR=0.616;%---电阻电压V
f=100e3;%----频率Hz
V2=2.70;%----负载电压V
R=4;
IL=VR/R;
L=VL/（2*pi*f*IL）;
M=V2/（2*pi*f*IL）;
K=M/L;
disp（L*10^6）;
disp（M*10^6）;
disp（K）;
实验数据分析：
具体实验数据：
距离/cm
频率/kHz
VR/V
V2/V
L/uh
M/uH
K
11.5
100
0.616
2.70
107.48
27.90
0.26
14
100
0.616
2.48
107.48
25.63
0.24
16
100
0.616
1.92
107.48
19.84
0.18
18
100
0.616
1.62
107.48
16.74
0.16
ANSYS仿真：
通过ANSYS对电感L1、L2进行磁场仿真，下图为仿真模型：
仿真数据
仿真结果与实验结果M、K的对比：
（+线为仿真数据、*线为实验数据）
实验结论：
仿真数据与实验数据基本一致，M误差在3uH左右，并随距离的增大误差越来越小。
K误差在0.02左右，并随距离的增大误差也越来越小。
距离在15cm左右M在20uH左右时K约为0.2。
小于15cm时K大于0.2。
大于15cm时K小于0.2。
2.串联法
（b）
（a）
实验原理：
两个具有互感的线圈串联，若是异名端相连，叫做顺向串联，如上图（a）,若是同名端相连接，叫做反向串联，如上图（b）。
在交流电路中，顺向串联时电感值L’=L1+L2+2M。
反向串联时电感值L”=L1+L2-2M。
可得M=1/4（L’-L”）。
电路连接示意图：
（a）顺向串联
（b）反向串联
实验过程：
将电感L1、L2分别正向串联与反向串联接在电感测试机器上，读出电感值大小。
Step1:
设置测量频率100Khz,顺向串联电感。
测得Ls=275.81uh
Step2:
反向串联电感。
测得Ls=164.39uh
结论：
实验数据与方法一测得数据基本一致。
得以验证。
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