Лабораторная работа №2 1. Цель работы Исследование

Лабораторная работа №2
1. Цель работы
Исследование эффективности излучения электромагнитных волн
трансформаторами разной конструкции.
2. Общие сведения
В звуковой аппаратуре нашли применение трансформаторы питания
аппаратуры
от
промышленной
сети
электроснабжения,
а
также
широкополосные трансформаторы, которые используются для согласования
нагрузки с источником сигналов и для получения выигрыша в отношении
сигнал/помеха (обычно - это входные трансформаторы в усилителях
воспроизведения магнитных фонограмм и микрофонных).
Увеличение отношения сигнал/помеха за счет повышающих входных
трансформаторов происходит по двум причинам: растет уровень полезного
сигнала на входе электронной схемы по сравнению с приведенным к этому
входу напряжением шума, кроме того, уменьшается уровень сетевых наводок
на
входные
соединительные
линии,
поскольку
первичную
обмотку
выполняют симметричной.
Источниками сетевых наводок, находящимися внутри звуковой
аппаратуры,
являются,
главным
образом,
трансформаторы
питания
аппаратуры. Именно эти трансформаторы будут главными объектами нашего
внимания в этой лабораторной работе.
Трансформаторы состоят из следующих частей: 1) сердечника; 2)
каркаса; 3) обмоток; 4) деталей, стягивающих сердечник.
Сердечники трансформаторов для уменьшения потерь на вихревые
токи набираются из пластин, которые изолируют друг от друга слоем лака
или
окислов,
образующихся
при
отжиге.
Пластины
штампуют
из
электротехнической стали или пермаллоя Ш-образной, Г-образной формы и
перемычки (рис.1 и 2), из которых собирают броневой и стержневой
сердечники соответственно.
Рис.1.Магнитопроводы из штампованных пластин:
Чтобы ликвидировать зазор между пластинами и перемычками,
магнитопровод собирают "вперекрышку" (рис.2 и 3).
Рис.2. Типовая Ш-образная пластина
с перемычкой
Рис. 3 Сборка сердечника
трансформатора «вперекрышку»
Из полос электротехнической стали и пермаллоя навивают III-образные
и тороидальные магнитопроводы (Рис.4)
Рис. 4 Витые магнитопроводы трансформаторов
В настоящее время считается, что самыми лучшими свойствами
обладают тороидальные магнитопроводы, использование которых приводит
к уменьшению уровня помех вследствие меньшего потока рассеивания. При
одинаковых ампервитках индукция в тороидальных магнитопроводах
больше, чем в броневых и стержневых. Это позволяет уменьшать размеры и
вес трансформаторов. При этом уменьшается длина витка, следовательно,
расходуется меньше провода. В трансформаторах с тороидальными
магнитопроводами лучше условия охлаждения обмоток.
3. Описание установки
Рабочее место оборудовано звуковым генератором, осциллографом,
двумя вольтметрами и макетом, на котором закреплены два испытуемых
трансформатора, охваченные приемной катушкой индуктивности.
4. Методика выполнения работы и обработка результатов
4.1. Подготовка к работе
Ознакомиться с общими сведениями по данной работе (см. п.2).
Продумать
и
начертить
схему
измерений.
Ответить
на
вопросы
преподавателя.
4.2. Измерение амплитудной характеристики
Собрать утвержденную преподавателем схему измерений. Согласовать
измерительный генератор с трансформатором.
Амплитудной характеристикой называют зависимость выходного
напряжения от величины входного напряжения [1]. Эту зависимость в
звукотехнике принято измерять на частоте так называемого стандартного
тона 1 кГц. В нашем случае, поскольку трансформаторы питания работают
практически на постоянных частотах: 50 Гц, 400 Гц или 1100 Гц (в
зависимости от условий использования), то именно на этих частотах следует
измерить указанную зависимость.
Для этого на каждой из трех частот измерять напряжение на выходе
приемной катушки индуктивности, устанавливая на выходе генератора
значения напряжения от 0 до 100 В через 10 В (то есть 0, 10В, 20В, и т.д.).
Нарисовать полученную характеристику, откладывая наведенное напряжение
по оси ординат, а приложенное напряжение - по горизонтальной оси.
Измерения
амплитудной
характеристики
сначала
провести
для
трансформатора с броневым сердечником, а уже потом для тороидального.
4.3. Измерение амплитудно-частотных характеристик
Амплитудно-частотной
характеристикой
называется
зависимость
величины выходного напряжения от частоты постоянного по величине
входного напряжения [1]. В данном случае это зависимость напряжения на
зажимах
приемной
катушки
индуктивности
от
частоты
колебаний,
подводимых от генератора к трансформатору, при неизменной величине
подводимых колебаний.
1. Частоту колебаний генератора изменять от 31,5Гц через октаву (то
есть изменяя ее для каждого измерения в два раза: 31,5 Гц, 63 Гц, 125 Гц, 250
Гц и так далее до 60 - 80 кГц.
2. После каждого изменения частоты устанавливать выходное напряжение генератора равным 20В, контролируя устанавливаемую величину
этого напряжения по показаниям внешнего вольтметра, подключенного
параллельно клеммам генератора или трансформатора (а не по показаниям
внутреннего вольтметра генератора) и только после этого записывать
показания второго вольтметра, подключенного к зажимам приемной катушки
индуктивности.
3. Обязательно найти резонанс системы передачи, который ожидается в
интервале частот от 50 кГц до 60 кГц. Дать объяснение причин резонанса.
4. Для всех измерений провести вычисления по формуле
K f  20lg(U f / U1000Гц ) дБ.
Построить график частотной характеристики в масштабе дБ. Бланк получить
у преподавателя.
5. Содержание отчета
Отчет должен содержать:
1. Изложение цели работы;
2. Схемы измерений;
3. Таблицы измеренных и вычисленных величин;
4. Графики построенных зависимостей;
5. Выводы.
6. Контрольные вопросы
1. Назначение трансформаторов.
2. Конструкции трансформаторов.
3. Причины излучения трансформаторами электромагнитных волн.
4. Объяснить ход измеренных амплитудных характеристик.
5.Объяснить ход измеренных амплитудно-частотных характеристик.
Литература
1. Уваров В.К. Сигналы, искажения и помехи в канале передачи как предмет
измерений. Часть 2. - СПб.:СПИКиТ, 1994