Изучение работы трансформатора
Федеральное
агентство по образованию Российской Федерации
Государственное
образовательное учреждение
Высшего
профессионального обучения
Санкт-Петербургский
Государственный Горный Институт им. Г.В. Плеханова
(технический
университет).
Кафедра
общей и технической физики
Лабораторная
работа
Тема:
Изучение работы трансформатора.
Выполнил: студент гр. ИЗ-07-1
Муравьева А.А.
Проверил: профессор Мустафаев А.С.
Санкт-Петербург
2008
Цель работы: исследовать электромагнитную индукцию и магнитный поток при помощи
трансформатора, определить коэффициент трансформации, передаваемой мощности
(без учета потерь), коэффициент полезного действия (КПД).
Краткое теоретическое
обоснование.
Трансформатор - устройство, применяемое для понижения или повышения напряжения
переменного тока.
Работа трансформатора основана на
явлении взаимной индукции. Переменный ток I1 создает в первичной обмотке (число витков N1) переменное магнитное поле, являющееся причиной взаимной индукции
во вторичной обмотке (число витков N2).
Коэффициент
трансформации - отношение 
,
показывающее, во сколько раз ЭДС во вторичной обмотке трансформатора больше
(или меньше), чем в первичной (k>1
- повышающий трансформатор, k<1
- понижающий трансформатор). Трансформаторы для
преобразования переменных токов больших мощностей обладают высокими КПД,
достигающими 98 - 99,5 %. Снижение КПД трансформатора обусловлено потерями энергии
на нагревание проводов его обмоток и стального сердечника.
Потери в трансформаторе
главным образом связаны с омическим сопротивлением катушек, намагничиванием и
гистерезисными потерями в железном сердечнике, и потерь, возникающих из-за
полей рассеяния, потому что полный первичный магнитный поток не проходит
целиком через катушку вторичной обмотки, и наоборот.
трансформатор индукция
электромагнитная поток
Реактивные и омические сопротивления
первичных и вторичных цепей из-за этого изменяются.
Закон Фарадея (закон
электромагнитной индукции).
ЭДС электромагнитной индукции в
контуре численно равна и противоположна по знаку скорости изменения магнитного
потока сквозь поверхность, ограниченную этим контуром:
,
где Ф - магнитный поток.
Этот закон является
универсальным: ЭДС не зависит от способа изменения магнитного потока.
1 Вб (вебер) - магнитный
поток, проходящий через плоскую поверхность площадью 1 м2,
расположенную перпендикулярно однородному магнитному полю, индукция которого
равна 1 Тл.
Схема установки.
Расчетные формулы.
коэффициент
трансформации
мощность (без учета
потерь)
КПД трансформатора
Формулы погрешности.
Ход работы.
Вычисление коэффициента
трансформации.
Таблица 1
|
Uблока
питания, В
|
U1,
В
|
U2,
В
|
U2/
U1
|
|
2
|
0,017
|
0,009
|
0,53
|
|
4
|
0,016
|
0,009
|
0,56
|
|
6
|
0,016
|
0,009
|
0,56
|
|
8
|
0,01
|
0,01
|
1
|
|
10
|
0,015
|
0,008
|
0,53
|
Вычисление передаваемой мощности.
Таблица 2
|
Uбл.
пит., В
|
U1,
В
|
U2, B
|
I2, A
|
P, Вт
|
|
2
|
1,89
|
0,06
|
1,05
|
0,1
|
0,1
|
|
4
|
3,85
|
0,11
|
2,18
|
0,15
|
0,327
|
|
6
|
5,79
|
0,15
|
3,35
|
0,2
|
0,67
|
|
8
|
7,8
|
0, 19
|
4,5
|
0,21
|
0,945
|
|
10
|
9,79
|
0,22
|
5,66
|
0,28
|
1,58
|
Вычисление КПД трансформатора.
Таблица 3
|
Uбл.
пит., В
|
U1,
В
|
I1,
А
|
U2, B
|
I2, A
|
КПД, %
|
|
2
|
1,63
|
0,05
|
0,9
|
0,02
|
22
|
|
4
|
3,41
|
0,1
|
1,93
|
0,08
|
45,3
|
|
6
|
5,23
|
0,14
|
3,0
|
0,1
|
41
|
|
8
|
7,08
|
0,17
|
4,08
|
0,11
|
37,3
|
|
10
|
8,92
|
0,21
|
5, 19
|
38,9
|
Примеры вычислений.
Вычисление погрешностей.
Вывод. В данной лабораторной работе я исследовала электромагнитную
индукцию и магнитный поток при помощи трансформатора, определила коэффициент
трансформации, передаваемой мощности (без учета потерь) и коэффициент полезного
действия (КПД). В результате я получила:
Коэффициент
трансформации 
,
следовательно, трансформатор понижающий.