Длительность однонаправленного импульса тока может регулироваться величиной ёмкости разрядного конденсатора. При увеличении ёмкости, длительность однонаправленного импульса увеличивается.

 

1.3. Пока мы не слишком далеко ушли в постановке опытов, рассмотрим способ бесконтактного съёма информации на осциллограф.

Такой способ, при исследовании катушки Теслы, обязателен, поскольку осциллограф имеет большую собственную ёмкость и ёмкостную связь через трансформатор с питающей сетью. При соединении общего провода осциллографа с выводом катушки Теслы, он может конкурировать с заземляющим проводом. Сам по себе осциллограф служит плохим заземлением, но в месте соединения с проводом в катушке Теслы он создаёт для сигнала в проводе ёмкостное сопротивление, которое искажает картину стоячих волн в проводе.

Простейшим прибором для снятия осциллограммы тока в проводе может служить трансформатор тока.

Я намотал трансформатор тока на первом подвернувшемся под руку кольце К17, 5х8, 2х5 М200НМ тонким монтажным проводом. Вместилось в один слой 24 витка. Для того, чтобы при прохождении тока через продетый в кольцо провод, напряжение на нагрузочном резисторе было таким же, как падение напряжения на измерительном резисторе 3 Ом (см. рисунок 1), нагрузочный резистор должен быть равен 72 Ом. Однако, при подключение резистора такого номинала, напряжение на нём было в 1, 5 раза меньше расчётного. Этого следовало ожидать, поскольку на частоте 14 МГц потери в феррите М200НМ велики. Пришлось подобрать резистор для совпадения показаний на выходе трансформатора тока и на измерительном резисторе. В результате нагрузочный резистор оказался равным 110 Ом. Внешний вид трансформатора тока с нагрузочным резистором показан на рисунке 12.

 

 

Рис. 12. Трансформатор тока.

 

Осциллограмма, соответствующая рисунку 7, снятая через трансформатор тока, показана на рисунке 12.

 

 

Рис. 13. Осциллограмма сигнала в индукторе при величине демпфирующего сопротивления 164 Ом, снятая через трансформатор тока.      

Установки: X = 0, 1 мкс/дел, Y = 2 в/дел.

 

Видно, что фронты сигнала несколько завалены, но для качественного анализа процессов в трансформаторе Теслы это не имеет существенного значения. Зато видно также, что исчезли звоны, вносимые осциллографом, а это гораздо существеннее.

При снижении частоты исследуемого сигнала следует ожидать увеличения его амплитуды, но не более, чем в 1, 5 раза. Это необходимо иметь ввиду и, при необходимости, проводить дополнительную калибровку.

 

Оценим коэффициент передачи трансформатора тока.

Из рисунка 7 следует, что на сопротивлении RI = 3 Ом измеряемый ток вызвал падение напряжения Um = 3, 8 В. отсюда, по закону Ома, амплитуда тока в индукторе равна

Im = Um / RI = 3, 8 / 3 = 1, 27 [A].

Амплитуда того же сигнала, измеренная через трансформатор тока на осциллограмме рис. 13, примерно равна Umтт = 4 В. Тогда коэффициент преобразования Ктт равен

Ктт = Umтт / Im = 4 / 1, 27 = 3, 16 [В/А].

Для оценки величины тока можно считать, что напряжение на выходе трансформатора в Вольтах численно в три раза больше тока в измеряемой цепи в Амперах. - Делим полученные Вольты на три, получаем Амперы тока в измеряемой цепи.

 

 

Предварительные эксперименты с катушкой.

Вставим теперь в индуктор катушку. Сначала простую однослойную катушку 1, намотанную проводом сечением 1, 5 мм² в ПВХ - изоляции. Все исходные данные по катушке и результаты измерений и расчётов сведём в таблицу 1.

 

2.1. Исследуем влияние катушки на форму тока в индукторе. Для этого подключаем индуктор через конденсатор 100 пФ и сопротивление 164 Ом. На осциллографе, подключённом через трансформатор тока, видим осциллограмму тока в индукторе, представленную на рисунке 13.

- Вставляем в индуктор катушку 1, поднимаем индуктор вдоль катушки от самого низа до самого верха катушки, подключаем к выводам катушки заземление, перемещаем в катушке заземлённую дюралевую трубу на всю катушку, с заземлением катушки и/или индуктора, и без него. Видим, что начальный участок осциллограммы тока в индукторе стоит как вкопанный, то есть:

  никакого влияния на форму тока в индукторе катушка не оказывает.

2.2. Исследуем влияние индуктора и заземления на форму напряжения на катушке. Для этого щуп осциллографа располагаем на расстоянии 5 см от верхней части катушки. Земляной провод осциллографа никуда не подключаем. При различных положениях индуктора и при различных вариантах заземления нижнего вывода катушки, измеряем амплитуду и частоту осциллограммы сигнала, излучаемого катушкой.

 

Проделываем это:

а) при незаземлённых выводах катушки;

б) при подключении заземления 1, с длиной заземляющего провода 6 м и сечением 10 мм², на арматуру, к которой приварена лицевая плита лоджии;

в) заземления 2, с длиной заземляющего провода 12 м и сечением 1, 5 мм², на шину в санузле, служащую для заземления ванны;

г) заземления 3, тем же проводом, что и 2, но на арматуру;

д) на корпус осциллографа.

Результаты измерений заносим в таблицу 2.

 

Таблица 1. Результаты измерений и расчётов параметров катушки 1.

№ п/п	Наименование параметра	Обозна-чение	Величина параметра	Размерность	Формула	Примечание
1	2	3	4	5	6	7
Катушка 1 – 73 витка проводом сечением 1, 5 мм2 на каркасе D = 5 см
1	Диаметр каркаса	D	0, 050	м	измерено	-
2	Длина намотки	h	0, 217	м	измерено	-
3	Диаметр жилы	dж	0, 0014	м	измерено	-
4	Диаметр провода	d	0, 00297	м	d = h / n	-
5	Количество витков	n	73	-	измерено	-
6	Индуктивность	L	62	мкГн	измерено	-
7	Скорость света	c	299792458	м / с	постоянная	-
8	Коэф. замедления	kз	0, 81	-	измерено в прошлом опыте
Параметры ¼ -волнового резонанса без заземления
9	Длина провода	lпр	12, 15	м	l = ¶*(D + d)*n	-
10	Длина рез. волны	λ пр	48, 6	м	4*l	При kз = 1
11	Частота ¼ -волн. рез.	fчрасч	5, 0	МГц	(c / λ пр) *kз	kз = 0, 81
Параметры ¼ -волнового резонанса с заземлением 1 длиной 6 м
12	Длина провода	lпр	18, 15	м	l = lпр + 6	-
13	Длина рез. волны	λ пр	72, 6	м	4*l	При kз = 1
14	Частота ¼ -волн. рез.	fчрасч	3, 35	МГц	(c / λ пр) *kз	kз = 0, 81
Параметры ¼ -волнового резонанса с заземлениями 2 и 3 длиной 12 м
15	Длина провода	lпр	24, 15	м	l = lпр + 12	-
16	Длина рез. волны	λ пр	96, 6	м	4*l	При kз = 1
17	Частота ¼ -волн. рез.	fчрасч	2, 51	МГц	(c / λ пр) *kз	kз = 0, 81

 

 

Таблица 2. Влияние индуктора и заземления на форму напряжения катушки 1.

№ п/п	Положение индуктора	Без заземл.		Заземление 1		Заземление 2		Заземление 3		Корпус осц
		Частота МГц	Ампли-туда, В	Частота МГц	Ампли-туда, В	Частота МГц	Ампли-туда, В	Частота МГц	Ампли-туда, В	Частота МГц	Ампли-туда, В
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
1	Начало намотки	12, 5	0, 10	10, 5	0, 30	9, 8	0, 32	9, 8	0, 30	9, 5	0, 40
2	¼ длины намотки	13, 5	0, 20	10, 0	0, 46	9, 5	0, 50	9, 4	0, 46	9, 0	0, 60
3	½ длины намотки	13, 5	0, 21	7, 0	0, 38	8, 4	0, 40	8, 4	0, 38	7, 6	0, 42
4	¾ длины намотки	12, 0	0, 12	6, 8	0, 24	7, 6	0, 32	7, 6	0, 25	7, 4	0, 22
5	Конец намотки	12, 0	0, 12	7, 2	0, 15	8, 0	0, 15	8, 0	0, 15	7, 5	0, 12

 

2.2.1. Показания, снятые без заземления, приведены для справки, и не могут быть использованы, поскольку наличие заземления в нашем случае обязательно.

2.2.2. Показания, при которых в качестве заземления использован корпус осциллографа, очевидно, завышены и тоже приведены для справки.

2.2.3. Первое, что следует из таблицы:

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться: