Эксперименты в области электромагнитных явлений
167
Второй эксперимент. Проверка зависимости коэффициента трансформации от расположения обмоток
Постановка задачи
В настоящее время подразумевается, что порядок расположения обмоток на трансформаторе не играет существенной роли, хотя практически всегда первичная обмотка располагается первой, вторичные обмотки располагаются над ней. Считается, что такое расположение все же лучше, поскольку уменьшает поля рассеивания магнитного поля. Однако при относительной магнитной проницаемости трансформаторного железа, равной 400, поля рассеивания не должны превышать 0,5 - 1% от всей величины магнитного поля, а при больших значениях относительной магнитной проницаемости эта доля должна сокращаться. Если бы это было так, то в ряде случаев было бы гораздо удобнее мотать обмотки на независимых катушках, а затем надевать их на общий сердечник. Однако такая практика не привилась в связи с ухудшением параметров трансформатора, причем не только коэффициента заполнения, но и не соответствия коэффициентов трансформации расчетным значениям. Поэтому возникла задача проверки зависимости коэффициента трансформации от расположения обмоток.
Постановка эксперимента
На ферритовое кольцо с относительной магнитной проницаемостью 5000 надеты две обмотки по 100 витков тонкого (диаметром 0,1 -0,2 мм) провода, одна неподвижная, друга - подвижная, способная перемещаться по сердечнику (рис. 3.2а). Ширина обмоток порядка 8-10 мм. Измеряется расстояние между центрами обмоток и отношение ЭДС на выходе вторичной обмотки к напряжению на первичной обмотке. В качестве генератора переменного напряжения использован ГСС. Измерение производится на разных частотах и при разных напряжениях.
168
Глава 4.
Схема эксперимента приведена на рис. 3.2.
Рис. 3.2. Зависимость относительного значения коэффициента трансформации от взаиморасположения обмоток: а - схема расположения обмоток на кольцевом сердечнике при проведении эксперимента; б - изменение коэффициента трансформации при изменении расстояния между обмотками.
Результат эксперимента
На рис. 3.2б приведена зависимость изменения коэффициента трансформации - отношения э.д.с., наведенной во вторичной обмотке, к э.д.с. в первичной обмотке. Как видно, коэффициент трансформации существенным образом зависит от взаимного расположения первичной и вторичной обмоток трансформатора.
Выводы
Проведенные эксперименты показали существенную зависимость коэффициента трансформации от расстояния между обмотками (разница составляет до 11%), что соответствует представлениям о том, что э.д.с. во вторичной обмотке наводится не через магнитный сердечник, а через пространство окна, в котором распространено магнитное поле. Одновременно это же подтверждает выводы эксперимента № 1 о том, что необходимо рассматривать взаимоиндукцию
