14 (5) transformator
.docxМинистерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»
Кафедра общей и технической физики
Отчет по лабораторной работе № 14
Тема: «ИЗУЧЕНИЕ РАБОТЫ ТРАНСФОРМАТОРА»
Выполнил: студент гр. МГП-13_ __________ /Жегунов П.С./
(подпись) (Ф.И.О.)
Проверил: ассистент __________ /Кожокарь М.Ю./
(должность) (подпись) (Ф.И.О.)
Санкт-Петербург
2014
Цель работы.
Исследование электромагнитной индукции и магнитного потока при помощи трансформатора, определение коэффициента трансформации, передаваемой мощности (без учета потерь), коэффициента полезного действия (КПД).
Краткое теоретическое содержание.
-
Явление, изучаемое в работе:
Изменение напряжения переменного тока.
-
Определение основных физических понятий, объектов, процессов и величин:
Трансформатор — это статическое электромагнитное устройство, имеющее две или более индуктивно связанных обмоток на каком-либо магнитопроводе и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем (напряжений) переменного тока в одну или несколько других систем (напряжений) переменного тока без изменения частоты системы (напряжения) переменного тока.
Коэффициент трансформации – отношение числа витков на первичной обмотке к вторичной, показывающее, во сколько раз ЭДС во вторичной обмотке трансформатора больше (или меньше), чем в первичной.
Напряженность поля — векторная физическая величина, определяемая силой, действующей на единичный положительный заряд, помещенный в данную точку поля.
Напряжение – физическая величина, определяемая работой, совершаемой суммарным полем электростатических и сторонних сил при перемещении единичного положительного заряда в данном участке цепи.
Сила тока – скалярная физическая величина, определяемая электрическим зарядом, проходящим через поперечное сечение проводника в единицу времени.
Электромагнитная индукция — явление возникновения электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, проходящего через него.
Магнитный поток — поток как интеграл вектора магнитной индукции через конечную поверхность .
Мощность тока — физическая величина, характеризующая скорость передачи или преобразования электрической энергии.
Коэффициент полезного действия (КПД) — характеристика эффективности системы (устройства, машины) в отношении преобразования или передачи энергии; определяется отношением полезно использованной энергии к суммарному количеству энергии, полученному системой.
Схема установки.
- напряжение на первичной обмотке
- напряжение на вторичной обмотке
- амперметры
- вольтметр
Основные расчетные формулы.
-
Расчет коэффициента полезного действия:, где:
КПД – коэффициент полезного действия, %;
I1 – сила тока на первичной обмотке, А;
I2 – сила тока на вторичной обмотке, А;
U1 – напряжение на первичной обмотке, В;
U2 – напряжение на вторичной обмотке, В;
-
Расчет коэффициент трансформации: , где:
k – коэффициент трансформации, величина безразмерная;
U1 – напряжение на первичной обмотке, В;
U2 – напряжение на вторичной обмотке, В;
-
Расчет передаваемой мощности: , где:
P – мощность тока, Вт;
N1 – число витков на первичной обмотке, величина безразмерная;
N2 - число витков на первичной обмотке, величина безразмерная;
U1 – напряжение на первичной обмотке, В;
R2 – сопротивление на вторичной обмотке, Ом.
Формулы погрешностей косвенных измерений.
Таблицы с результатами измерений и вычислений.
Таблица 1:
Отношение напряжений на первичной и вторичной обмотках :
Uблока питания, В |
U1, В |
U2, В |
U1/ U2 |
2 |
2 |
1 |
2 |
4 |
4 |
2 |
2 |
6 |
6 |
3,5 |
1,7 |
8 |
8 |
5 |
1,6 |
10 |
10 |
6 |
1,6 |
= 1,78 ; трансформатор является понижающим.
Таблица 2:
Определение мощности тока :
Uблока питания, В |
U1, B |
I1, A |
U2, B |
I2, A |
P, Вт |
2 |
2 |
0,18 |
1 |
0,16 |
0,16 |
4 |
4 |
0,34 |
2 |
0,37 |
0,74 |
6 |
6 |
0,5 |
3 |
0,57 |
1,71 |
8 |
8 |
0,66 |
4,5 |
0,75 |
3,38 |
10 |
10 |
0,8 |
5,5 |
0,97 |
5,34 |
= 2,26 Вт
Таблица 3:
Определение КПД трансформатора :
Uблока питания, В |
U1, B |
I1, A |
U2, B |
I2, A |
КПД, % |
2 |
2 |
0,10 |
1 |
0,08 |
40 |
4 |
4 |
0,26 |
2 |
0,2 |
38 |
6 |
6 |
0,36 |
3,5 |
0,32 |
52 |
8 |
8 |
0,46 |
5 |
0,44 |
60 |
10 |
10 |
0,56 |
6 |
0,55 |
59 |
= 50 %
Примеры вычислений.
К таблице 1:
U1/ U2 = 2 В /1 В = 1 К таблице 2:
К таблице 3:
Вывод.
В ходе данной лабораторной работы я исследовал явление электромагнитной индукции и магнитного потока при помощи трансформатора; определил коэффициент трансформации = 1,780,046 , передаваемую мощность = 2,260,03 Вт, коэффициент полезного действия = 50 2,98%.