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

Вычисление передаваемой мощности.

Таблица 2

Вычисление КПД трансформатора.

Таблица 3

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.