Měření indukčností

1. Název úlohy:

Měření indukčností

2. ÚKOL MĚŘENÍ:

1. U dané cívky změřte vlastní indukčnost pomocí voltmetru a ampérmetru. Cívku změřte pětkrát při různém proudu (max. proudovou hustotu volte 2 A/mm). Výslednou indukčnost určete jako střední hodnotu změřených indukčností. Dále určete jakost cívky a vyjádřete chybu metody.

2. U dané cívky s jádrem změřte ztrátový odpor R a ideální indukčnost L v závislosti na procházejícím proudu. Pro měření použijte metodu měření impedancí pomocí voltmetru, ampérmetru a wattmetru. Nakreslete závislost indukčnosti L a ztrátového odporu R na procházejícím proudu. Dále znázorněte funkční závislost Z=f(I) v komplexní rovině .

3. MĚŘÍCÍ METODA:

Prochází-li vodičem elektrický proud, vytvoří se okolo vodiče magnetické pole. Toto magnetické pole lze zesílit tím, že vodič stočíme do cívky. Magnetické pole nahromaděné okolo závitů cívky při skokové změně obvodových veličin způsobí, že se cívka snaží zachovat v obvodu stejné poměry obvodových veličin jaké byly před změnou. Tím je způsobeno, že cívka klade větší odpor střídavému proudu, než stejnosměrnému. Pokud cívkou prochází střídavý proud, neklade mu odpor pouze činný odpor vinutí cívky, ale taky induktivní reaktance závitů cívky.

Induktivní reaktance je tím větší, čím větší je frekvence procházejícího proudu a čím větší je indukčnost cívky:

[Ω]

Ideální cívka: - nemá ohmický odpor, vykazuje pouze indukčnost L

- nevznikají na ní žádné ztráty

- fázový posuv mezi napětím a proudem je 90°

- má nekonečně velký činitel jakosti Q

Skutečná cívka: - vznikají na ní ztráty na odporu vnutí a v jádře

- fázový posuv mezi napětím a proudem je menší než 90°, jeho doplněk do 90° tvoří

ztrátový úhel α

- činitel jakosti má velikost Q=tg α-1

Náhradní obvod cívky:

L- indukčnost cívky RV – ztráty ve vynutí cívky

RP – energie vyzářená do okolí RRS – ztráty způsobené skin efektem

RŽ – ztráty v jádře cívky CP – parazitní kapacita vinutí cívky

Parazitní kapacita cívky je malá, proto je jí možné pro měření zanedbat. Všechny čtyři odpory zařazené do série pro měření nahradíme jedním ztrátovým odporem RL.

1. Vzduchová cívka

Konstruují se pro indukčnosti řádově jednotek µH výjimečně mH. Používají se v obvodech s frekvencí až několik MHz, nebo v nízkofrekvenčních obvodech v těch případech, kdy záleží na tom, aby se při změně proudu procházejícím vinutím neměnila indukčnost. Vinou se na izolační kostry, nebo mohou být v samonosném provedení. Vinutí je jednovrstvové nebo při větší indukčnosti několikavrstvové.

Pro měření použijeme Ohmovu metodu. Při měření menších impedancí je vhodnější měřit ampérmetrem celkový dodávaný proud a voltmetrem napětí na cívce, naopak při měření větších impedancí je vhodnější měřit ampérmetrem proud procházející cívkou a voltmetrem celkové napětí na cívce a ampérmetru.