Тема: «Изучение устройства и работы трансформатора»
Цель работ ы : познакомиться с устройством и принципом работы трансформатора; научиться опытным путем определять коэффициент трансформации;
Средства обучения:
· оборудование: источник регулируемого переменного напряжения, трансформатор лабораторный разборный, вольтметры переменного тока (или мультиметр), ключ, соединительные провода;
· методические указания к выполнению лабораторной работы, калькулятор.
Ход выполнения лабораторной работы
Теоретическая часть
Повышение и понижение напряжения переменного тока при неизменной частоте осуществляют с помощью специальных приборов − трансформаторов. Трансформатор состоит из нескольких проволочных катушек с разным числом витков из медной проволоки, называемых обмотками, намотанных на общий сердечник. Сердечник, изготовлен из отдельных стальных пластин и имеет замкнутую форму.
Обмотка, подключаемая к источнику переменного напряжения, называется первичной, а обмотку, к которой подключают устройства, потребляющие электроэнергию, называют вторичной. Вторичных обмоток может быть несколько.
Принцип действия трансформатора основан на явлении электромагнитной индукции. Переменный ток в первичной обмотке создает переменное магнитное поле. Благодаря стальному сердечнику практически такое же переменное магнитное поле пронизывает и вторичную обмотку, намотанную на тот же сердечник. Поскольку все витки пронизываются одним и тем же переменным магнитным потоком, вследствие явления электромагнитной индукции, при работе на холостом ходу (вторичная обмотка разомкнута) в каждом витке генерируется одинаковая ЭДС. Поэтому ЭДС индукции в каждой обмотке ε1 и ε2 прямо пропорциональна числу витков в первичной и вторичной обмотках, т.е.: 
(1).
|
|
|
Активные сопротивления обмоток сравнительно невелики, поэтому при работе под нагрузкой напряжения на выводах обмоток мало отличаются от ЭДС в них: ε≈ U.
Следовательно, равенство (1) приближенно выполняется и для отношения напряжений на выводах обмоток: 
(2), где k – коэффициент трансформации.
Повышающий трансформатор − это трансформатор, увеличивающий напряжение ( U 2 > U 1 ).
У повышающего трансформатора число витков N 2 во вторичной обмотке должно быть больше числа витков N 1 в первичной обмотке, т. е. k < 1.
Понижающий трансформатор − трансформатор, уменьшающий напряжение ( U 1 ˃ U 2 ).
У понижающего трансформатора число витков во вторичной обмотке должно быть меньше числа витков в первичной обмотке, т. е. k > 1 .
Работая с трансформатором, следует помнить, что сила тока в его первичной обмотке определяется напряжением, которое подается к ней из электросети, и ее сопротивлением. При удалении сердечника индуктивное сопротивление обмотки значительно уменьшается, уменьшится и полное сопротивление обмотки, что приведет к сильному возрастанию силы тока, что выведет ее из строя. Поэтому разборный трансформатор запрещается подключать к источнику питания без закрепленного сердечника.
|
|
|
Вычисления и измерения
1. Ознакомьтесь с устройством трансформатора. Определите первичную обмотку (клеммы с надписью 36 В) и две вторичные (клеммы 2,2 В и 4,4 В).
2. Присоедините первичную обмотку трансформатора к сети переменного тока напряжением 36 В и замкните цепь. Измерьте напряжение на первичной обмотке: U 1 = ___________;
3.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 2 |
| Лабораторная работа № 10 |
4. Вычислите коэффициент трансформации k по формуле (2): 
___________= ______;
5. Проделайте аналогичные действия для другой вторичной обмотки:
U 2 = ___________; 
___________= ______;
6. Результаты измерений и вычислений запишите в отчетную таблицу 1:
Таблица 1 – Результаты измерений и вычислений
|
|
|
| № опыта | U1 , В | U2 , В | 
|
| 1 | |||
| 2 |
7. Присоедините одну из вторичных обмоток трансформатора к сети переменного тока напряжением 4 В и замкните цепь.
8. Измерьте напряжение на первичной обмотке: U 1 = _______; вторичной обмотке: U 2 = _________;
9. Вычислите коэффициент трансформации k по формуле (2): ___________= ______;
10. Проделайте аналогичные действия для другой вторичной обмотки, присоединив ее к сети переменного тока напряжением 4 В. Измерьте напряжение на первичной и вторичной обмотках: U 1 = _______; U 2 = _______; вычислите коэффициент трансформации: _________= ______;
11. Результаты измерений и вычислений запишите в отчетную таблицу 2:
Таблица 2 – Результаты измерений и вычислений
| № опыта | U1 , В | U2 , В |
|
| 1 | |||
| 2 |
12. Вычислите относительную погрешность измерений по формуле: 
, используя данные опыта 1, таблицы 1, где ΔU1 и ΔU2 – абсолютные погрешности измерений напряжений: 
__________.
Сделайте вывод по проделанной работе.
Вывод: ______________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
Контрольные вопросы
1. Может ли трансформатор работать от источника постоянного напряжения?
|
|
|
2. От чего зависит сила тока в первичной и вторичной обмотках трансформатора?
3. Почему сердечник трансформатора делают из отдельных пластин?
4. Почему в понижающей обмотке используют более толстый провод, чем в повышающей?
Ответы:
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 1 |
| Лабораторная работа № 11 |
Дата добавления: 2019-09-13; просмотров: 2485; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!