14 (5) transformator

Министерство 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.

1. Явление, изучаемое в работе:

Изменение напряжения переменного тока.

2. 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.

1. 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;

2. Расчет коэффициент трансформации: , где:

k – коэффициент трансформации, величина безразмерная;

U₁ – напряжение на первичной обмотке, В;

U₂ – напряжение на вторичной обмотке, В;

3. 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.

1. 

2. 

3. 

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%.