Уровень( репродуктивный)

Теория

Лабораторная работа №10

Тема: «Изучение устройства и работы трансформатора»

Врадиотехнике, электротехнике, электронике широко используют трансформатор Трансформатор - электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции системы переменного тока одного напряжения в систему переменного тока обычно другого напряжения при неизменной частоте и без существенных потерь мощности

Это устройство чаще всего состоит из двух (а иногда и большего числа) взаимно неподвижных и электрически не связанных между собой обмоток, располагаемых на ферромагнитном магнитопроводе (рис. 1). Обмотки имеют между собой магнитную связь, осуществляемую переменным магнитным полем. Ферромагнитный магнитопровод предназначен для усиления магнитной связи между обмотками. Обмотки изолируют как друг от друга, так и от магнитопровода. Внешний вид и схема одного из них (простейшего) показаны рисунке 1

рис1

Основные элементы любого трансформатора:

1.Сердечник (магнитопровод); набирается из отдельных тонких, изолированных друг от друга листов магнитомягкой стали.

2. Две обмотки с разным числом витков: с небольшим количеством витков n1толстой прово­локи и с большим количеством витков n2 тонкой проволоки.

Обмотка, включенная в сеть источника электрической энергии, называется первичной; обмотка, от которой энергия подается к приемнику, - вторичной.

Обычно напряжения первичной и вторичной обмоток неодинаковы. Если первичное напряжение меньше вторичного, трансформатор называется повышающим, если больше вторичного - понижающим. Любой трансформатор может быть использован и как повышающий, и как понижающий. Повышающие трансформаторы применяют для передачи электроэнергии на большие расстояния, а понижающие - для ее распределения меж потребителями.

Переменный ток обмотки, соединенной с источником электриче­ской энергии (первичная обмотка), создает в сердечнике трансформатора переменный магнитный поток, который в каждом витке об моток возбуждает ЭДС индукции е. Поэтому ЭДС индукции в первичной обмотке E = N е, во вторичной — E= N e

коэффициент трансформации, он определяет тип трансформатора. При к> >1 трансформатор повышает напряжение; при k<1 — понижает напряжение.

При замыкании цепи вторичной обмотки переменный ток этой обмотки /₂, согласно закону Ленца, создает в сердечнике магнитный поток противоположного магнитному потоку первичной обмотки направления. Магнитный поток в сердечнике ослабляется. Это при­водит к ослаблению ЭДС в первичной обмотке и возрастанию тока в ней до I₁. Ток возрастает, пока магнитный поток в сердечнике транс­форматора не станет прежним.

Переменный ток в обмотках вызывает вихревые индукционные токи в стальном сердечнике трансформатора, вызывающие их нагревание. Поэтому их выполняют из тонких, изолированных друг от друга пластин. Мощность тока в первичной обмотке можно считать равной мощности тока во вторичной обмотке, т.к потери мощности в трансформаторах составляет 2-3 % от мощности источника в первичной обмотке.

Любой трансформатор может быть использован и как повышающий, и как понижающий. Повышающие трансформаторы применяют для передачи электроэнергии на большие расстояния, а понижающие - для ее распределения между потребителями.

Поскольку потери на нагревание провода согласно закона Джоуля- ленца пропорциональны квадрату тока через провод, при передаче электроэнергии на большое расстояние выгодно использовать очень большие напряжения и небольшие токи. Поэтому для наиболее выгодной транспортировки электроэнергии в электросети применяют повышающие трансформаторы,а для применения в быту с помощью понижающих трансформаторов напряжение линии электропередач снижают до приемлемого для потребителей уровня.

Для питания разных узлов электроприборов требуются самые разнообразные напряжения. Например, в телевизоре используются напряжения от 20 киловольт, в компьютере также необходимы напряжения 5 и 12 вольт для питания разных блоков. Все эти напряжения преобразуются из напряжения электрической сети с помощью трансформатора со многими вторичными обмотками.

Тема: «Изучение устройства и работы трансформатора»

Цель работы: Опытным путем изучить устройство и принцип действия трансформатора.

Приборы и материалы:Трансформаторы на вертикальных панеляx с одинаковым и разным количеством обмоток (по 1 шт.). 2. Источ­ник электрической энергии на 4 В (выпрямитель В-24М). 3. Вольт­метры переменного тока до 4 (2 шт.) и 120 В. 4. Амперметры пере­менного тока до 2 и 6 А. 5. Ключ. 6. Соединительные провода.

Контрольные вопросы:

1. Какое электрическое устройство называют трансформатором?

2. Перечислите основные элементы трансформатора

3. Какая обмотка называется первичной?

4. Какая обмотка называется вторичной?

5. Какой трансформатор называется повышающим, какой - понижающим?

6. Дайте определение коэффициента трансформации.

7. Какое физическое явление положено в основу принципа действия трансформатора

8. Для какой цели стальной сердечник выполняют из тонких, изолированных друг от друга листов магнитомягкой стали?

9. Почему для передачи электрической энергии на большие расстояния применяются повышающие трансформаторы?

10. Приведите примеры применения понижающих трансформаторов в быту?

Ход выполнения работы:

1. Составьте электрическую цепь по схеме, изображенной на рис. 3

2. После проверки цепи преподавателем замкните ключ; прона­блюдайте работу электрической цепи и сделайте вывод о назначении данного трансформатора.

3. Снимите показания измерительных приборов и занесите их в

табл. 1.

4. Определите коэффициент трансформации7. Рассчитайте мощность тока в первичной обмотке по формуле Р = U I

5. Рассчитайте мощность тока во вторичной обмотке по формуле Р = U I

6. Сделайте вывод о потерях мощности в трансформаторе

7. Занесите измеренные и вычисленные физические величины в таблицу 1.

Таблица 1.

Сила тока в обмотках	Напряжение на концах обмоток	Коэффициент трансформации k	Мощность, выделяемая первичной обмоткой,Вт	Мощность, выделяемая первичной обмоткой,Вт
первичной I1, А	вторичной I2, А	первичной U2B	вторичной U1, В

11. Сдайте лабораторное оборудование и приведите рабочий стол в порядок.

12. Решите контрольную задачу.

13. Сдайте работу преподавателю.

Дата добавления: 2014-12-08