Изучение устройства и работы трансформатора

Цель: изучить устройство и работу трансформатора.

Краткое теоретическое обоснование

В радиотехнике, электротехнике, электронике широко используют трансформатор. Внешний вид и схема одного из них (простейшего) показаны на рис.1.

 

 

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 n₁ толстой проволоки и с большим количеством витков n₂ тонкой проволоки.

Переменный ток обмотки, соединенной с источником электрической энергии (первичная обмотка), создает в сердечнике трансформатора переменный магнитный поток, который в каждом витке обмоток возбуждает ЭДС индукции е. Поэтому ЭДС индукции в первичной обмотке Е₁ = n₁ е, во вторичной- Е₂ = n₂ е, а

Если цепь вторичной обмотки разомкнута, в первичной обмотке течет слабый ток I₀ - ток холостого хода, не превышающий 5% номинального. Падения напряжения ΔU=I₀R в первичной обмотке с сопротивлением R очень мало и приложенное к этой обмотке напряжение U₁ лишь немного больше Е₁,U₂=E₂.

Следовательно для холостого хода трансформатора

Отношение = k – коэффициент трансформации. При k < 1 трансформатор повышает напряжение; при k > 1 – понижает напряжение.

При замыкании цепи вторичной обмотке переменный ток этой обмотки I₂, согласно закону Ленца, создает в сердечнике магнитный поток противоположному магниту первичной обмотке направления. Магнитный поток в сердечнике ослабляется. Это приводит к ослаблению E₁ в первичной обмотке и возрастанию тока в ней до I₁.

 

Ток возрастает, пока магнитный поток в сердечнике трансформатора не станет прежним.

Обмотки пронизываются с почти одинаковым магнитным потоком Ф (Ф=In), поэтому I₁n₁=I₂n₂,а

Оборудование: 1) трансформатор на вертикальных панелях с разным количеством обмоток; 2) источник электрической энергии на 42В; 3)вольтметр (2 шт.); 4) амперметр (2шт); 5) ключ; 6) соединительные провода.

Рис. 2

Порядок выполнения работы

1. Составить электрическую цепь по схеме, изображенной на рис. 2.

1. После проверки цепи преподавателем замкнуть ключ; пронаблюдать работу электрической цепи и сделать вывод.

2. Снять показания измерительных приборов и занести их в таблицу 1.

3. Определить коэффициент трансформации и сделать вывод.

 

Таблица 1- Результаты измерений и вычислений

 

Сила тока в обмотках	Напряжение на концах обмоток	Коэффициент трансформации k
первичной, I1, А	вторичной, I2,А	первичной U1, В	вторичной U2, В

Контрольные вопросы

1.Рассказать о назначении, устройстве и принципе действия трансформатора.

2.С какой целью магнитопровод набирается из тонких изолированных пластин электротехнической стали? Каков КПД современных трансформаторов?

3.С какой целью для передачи электрической энергии используют трансформатор? Ответ обосновать.

4.Кто является изобретателем трансформаторов? Кем впервые была решена задача передачи электроэнергии без больших потерь?

5.Каково напряжение в ЛЭП России?

 

 

Лабораторная работа № 6