Основи роботи з електрикою
Після проведення даного експерименту Ви зможете пояснити роботу трансформатора в схемі змінного струму і розрахувати значення коефіцієнта трансформації.
* Генератор, функцій / сигнал-генератор
резистор 100 Ом, резистор 1 кОм.
Трансформатор - це електронний компонент з однією або декількома дротяними обмотками зазвичай на сталевому сердечнику або на каркасі. Трансформатор має призначення передавати електричну енергію з однієї схеми в іншу за допомогою магнітного поля. Трансформатори використовуються для підвищення або зниження напруги, а також для узгодження повного опору.
На малюнку 19-1 представлена типова принципова схема трансформатора. Коли змінна напруга статі на ліву на схемі (первинну) обмотку, в ній протікає струм. Струм створює змінне магнітне поле, яке перетинає витки правої на схемі (вторинної) обмотки. Хоча фізичний контакт між двома цими обмотками відсутня, магнітне поле індукує (наводить) напруга у вторинній обмотці. Ця напруга може використовуватися потім для харчування іншої схеми або ланцюга.
Величина напруги, індукованого у вторинній обмотці, залежить від кількості витків в кожній обмотці. Відношення кількості витків у вторинній обмотці (Ns) до кількості витків в первинній обмотці (Np) називається коефіцієнтом трансформації і виражається математично наступним чином:
Коефіцієнт трансформації = N = Ns / Np
Ви можете визначити величину напруги, створюваного у вторинній обмотці (Vs), простим
множенням напруги, що підводиться до первинної обмотці (Vp), на коефіцієнт трансформації. Ця формула така:
Якщо коефіцієнт трансформації більше 1, напруга на вторинній обмотці буде більше, ніж напруга на первинній обмотці: підвищувальний трансформатор. Якщо коефіцієнт трансформації менше 1, напруга на вторинній обмотці буде менше, ніж напруга на первинній обмотці: понижуючий трансформатор. Коефіцієнт трансформації і напруги на обмотках пов'язані наступним чином:
Визначення струмів. в первинної та вторинної обмотках
Оскільки потужність, що підводиться трансформатора майже однакове вихідною потужністю, коефіцієнт трансформації може бути використаний також для визначення струмів первинної і вторинної обмоток трансформатора (Iр і Is). Тут має місце зворотна залежність, як показує наступний вираз:
З'єднання трансформаторної обмотки можуть побут такими, що вихідна напруга буде в фазі з вхідною напругою або відрізнятися по фазі на 180 ° з ним. Фаза може бути; змінена простим зверненням з'єднань з декількома обмотками. Якщо з'єднання трансформатора виконані
таким чином, щоб формувати зсув по фазі на 180 °, кажуть, що напруга на вторинній обмотці цього трансформатора інвертовану.
Деякі трансформатори мають відводи від обмотки, щоб забезпечити кілька вихідних напрузі. Звичайним з'єднанням є відведення від середньої точки (СТ) вторинної обмотки, який забезпечує формування двох напруг, рівних половині повної напруги на вторинній обмотці (див. Рис. 19-1).
В даному експерименті Ви познайомитеся з роботою трансформатора. Ви навчитеся також вимірювати напруги трансформатора і розраховувати коефіцієнт трансформації.
1. Підключіть первинну обмотку (чорні висновки) трансформатора до виходу сигнал-генератора. Подайте синусоїдальна напруга 100 Гц. Встановіть величину напруги на первинній обмотці 10Vpp. Контролюйте сигнал на екрані осцилографа.
2. Зверніть увагу на три інших виведення трансформатора. Два з них мають один і той же колір, зазвичай жовтий або червоний. Це висновки від вторинної обмотки. Третій провід має інший колір, зазвичай синій, і являє собою відведення від середньої точки обмотки. ПРИМІТКА: Кінці проводів, мабуть, неізольовані, так що будьте обережні, щоб кінці не торкалися одне одного, в проти ном випадку може мати місце коротке замикання.
Якщо висновки вторинної обмотки ізольовані, зніміть приблизно 1/2 дюйма ізоляції з кожного кінця.
3. Увімкніть сигнал-генератор. Використовуючи Ваш мультиметр, виміряйте змінну напругу, створюване на двох жовтих або червоних висновках вторинної обмотки. Не торкайтеся до висновків при виконанні цього підключення. Запишіть отримане напруга;
Напруга на вторинній
обмотці (Vs) = ________ В
4. При виконанні Ваших вимірювань виміряйте напругу між синім висновком і кожним з жовтих висновків. Запишіть ці значення:
Напруга між синім висновком
і першим жовтим висновком = __________ В
Напруга між синім висновком і, другим жовтим висновком == _____ Б
5. Використовуючи отримані Вами в кроках 1 і 3 дані, розрахуйте коефіцієнт трансформації даного трансформатора, а також струми в первинній і вторинній обмотках. Припускайте, що навантаження у вторинній обмотці становить 100 Ом. Коефіцієнт трансформації = ______
Який це трансформатор, що підвищує або знижує?
6. Підключіть до висновків вторинної обмотки резистор 1000м. Знову виміряйте напругу на вторинній обмотці. Vs = ______ В
7. Підключіть мультиметр послідовно з вторинною обмоткою. Виміряйте струм. 1s = _______ мА
8. Розрахуйте струм в первинній обмотці. 1р = ___ мА
9. Виміряйте струм в первинній обмотці. Ip = _______ мА
10.Покажіте на екрані двоканального осцилографа напругу на первинній обмотці і напруга на вторинній обмотці. Яка фазова залежність між напругою на первинній обмотці і напругою на вторинній обмотці?
11 Зверніть (реверсують) з'єднання вторинної обмотки. Яка тепер фазова залежність між напругою на первинній обмотці і напругою на вторинній обмотці?
12.Отключіте резистор 1000м. Реверсують первинну і вторинну обмотки. Використовуйте жовті або червоні висновки в якості висновків первинної обмотки і підключіть їх до сигнал-генератора. Підключіть резистор 1 кОм до вторинної обмотці (тепер це чорні висновки).
13.Установіте сигнал-генератор на формування напруги з розмахом 1'2 В на первинній обмотці. Виміряйте напругу на вторинній обмотці:
Який це трансформатор, що підвищує або знижує?
14.Рассчітайте коефіцієнт трансформації, а також струми в первинній і вторинній обмотках. N = ______
15.Подключіте мультиметр послідовно з навантаженням 1 кОм. Виміряйте струм у вторинній обмотці.
16.Ізмерьте струм у первинній обмотці. 1р = _______ мА
1. Трансформатор має 1600 витків у вторинній і 500 витків в первинній обмотці. Якого типу цей трансформатор?
2. Якщо до первинної обмотці трансформатора, описаного в кроці 6 процедури, прикладається напруга 120 В, яким буде напруга на вторинній обмотці?
3. В даному експерименті, якщо до вторинної обмотці трансформатора в кроці 6 прикладається напруга 120 В, яка напруга Ви виміряєте в такому випадку на первинній обмотці?
4. Змінна напруга 240В прикладається до первинної обмотці трансформатора. Напруга на вторинній обмотці становить 48 В. Тоді коефіцієнт трансформації дорівнює:
5. Якщо трансформатор з питання 4 має відвід від середньої точки, яке напруга на одній половині вторинної обмотки?