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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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