Лабораторна робота № 14 Дослідження роботи трансформатора.

Мета роботи: 1. Поглибити знання з явищ електромагнітної індукції і самоіндукції та їх практичного використання

2. Розглянути на досліді будову і призначення трансформатора, його роботу та застосування.

3. Дослідити роботу трансформатора в різних режимах.

Обладнання: - трансформатор

- джерело змінної напруги;

- омметр ;

- два амперметри;

- два вольтметри;

- лампа накалювання;

- з’єднувальні провідники.

Короткі теоретичні відомості:

.

Змінний струм порівняно з постійним струмом має важливі переваги: напругу змінного струму легко можна змінити за допомогою явища електромагнітної індукції. Пристрой, який змінює напругу, і відповідно, силу змінного струму, називається трансформатором. Він складається з замкненого феромагнітного сердечника, на якому є дві (та й більше) ізольованих одна від одної обмоток. Одна з них, яка вмикається в коло з даною напругою , називається первинною, а вторинна обмотка з потрібною напругою з’єднується зі споживачем.

Первинна обмотка створює всередині себе змінний магнітний потік, який концентрується в сердечнику, і тому в кожному витку навколо сердечника наводиться ЕРС індукції, і чим більше витків має обмотка, тим більше ЕРС індукції на її кінцях, т.щ. ЕРС індукції в обмотках прямо пропорційна числу витків. Таким чином, у первинній обмотці з числом витків N1, завдяки самоіндукції, виникає ЕРС ε₁ , а у вторинній обмотці з числом витків N2 наводиться ЕРС індукції ε₂, тоді

де k – коефіцієнт трансформації

Якщо вторинна обмотка не підключена до споживача, то такий режим роботи трансформатора називається холостим.

У первинній обмотці

де U₁ – напруга джерела на первинній обмотці;

І₁ r₁ – падіння напруги на первинній обмотці;

Мал. 1 І₁ – сила споживаного первинною обмоткою струму

r – її опір.

Оскільки при холостому режимі струм у вторинній обмотці І₂ відсутній , то напруга на її кінцях U₂ = ε_2. У робочому режимі трансформатора вторинна обмотка, яка підключена до споживача , є джерелом з ЕРС ε₂ і внутрішнім опором r₂ (опором вторинної обмотки). Навантаження (споживач) вживає струм I₂ при напрузі U₂. Тоді

ε₂ = І₂ r₂ + U₂

мал.2

Порядок виконання роботи

І. Дослідження холостого режиму роботи трансформатора

1. Виміряти омметром опір обмоток r₁ і r₂ і записати їх значення в таблицю.

2. Зібрати схему (мал. 1).

3. Підключити первинну обмотку I до джерела змінного струму.

4. Увімкнути джерело живлення и виміряти напругу U_{1 и} U₂ на обмотках і силу струму I1, в первинній обмотці.

5. За вимірами розрахувати ε_{1 та} ε₂ . Визначити коефіцієнт трансформації k1.

б. У схемі (мал.1) поміняти обмотки місцями.

7. Виконати пункти З і 4.

8. Розрахувати коефіцієнт трансформації k2.

9. Перевірити співвідношення

II . Дослідження робочого режиму трансформатора.

1. Зібрати схему (мал. 2), підключивши як навантаження R електричну лампу накалювання.

2. Підключити первинну обмотку I до джерелу змінного струму.

3. Зняти показання приладів І₁; U_1, І_2,U₂,. Їх значення записати в таблицю.

4. Порівняти ці значення зі значеннями при холостому режимі.

5. Розрахувати коефіцієнт трансформації k3 і перевірити його відповідно до значення k2.

б. Зробити висновок щодо проведеної роботи.