Тема: «Изучение устройства и работы трансформатора»

Цель работы: 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 (U₂>U₁).

У повы­шающего трансформатора число витков N₂ во вторичной обмотке должно быть больше числа витков N₁ в первичной обмотке, т. е. k < 1.

Понижающий трансформатор − трансформатор, уменьшающий напряжение (U₁ ˃ U₂).

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.

 

3.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Лабораторная работа № 17

Измерьте напряжение на одной из вторичных обмоток: U₂= ___________;

4. Вычислите коэффициент трансформации k по формуле (2): ___________= ______;

5. Проделайте аналогичные действия для другой вторичной обмотки:

U₂= ___________; ___________= ______;

6. Результаты измерений и вычислений запишите в отчетную таблицу 1:

Таблица 1 – Результаты измерений и вычислений

№ опыта	U1, В	U2, В

7. Присоедините одну из вторичных обмоток трансформатора к сети переменного тока напряжением 4 В и замкните цепь.

8. Измерьте напряжение на первичной обмотке: U₁= ___________;

9. Вычислите коэффициент трансформации k по формуле (2): ___________= ______;

10.Присоедините другую вторичную обмотку трансформатора к сети переменного тока напряжени-ем 4 В, замкните цепь и измерьте на­пряжение на первичной обмотке.

11. Вычислите коэффициент трансформации: U₁= ___________; ___________= ______;

12. Результаты измерений и вычислений запишите в отчетную таблицу 2:

Таблица 2 – Результаты измерений и вычислений

№ опыта	U1, В	U2, В

13.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

Лабораторная работа № 18

Лабораторная работа №18