Лабораторная работа
Изучение устройства и работы трансформатора.
Цель: определить коэффициент трансформации и изучит характер зависимости КПД трансформатора от величины нагрузки.
Оборудование: источник ~6,3 В (щиток питания – жёлтое гнездо и ┴); трансформатор разборный, вольтметр ~6 В; катодный вольтметр А4 – М2; миллиамперметр ~50 и 250 mА; магазин сопротивлений №1, трансформатор 11-2; миллиамперметр ~100 mА.
Содержание и метод выполнения работы.
Трансформатор состоит из следующих частей: 1) сердечника, 2) обмоток, 3) каркаса, 4) деталей, стягивающих сердечник.
Сердечники (магнитопроводы) для уменьшения потерь на вихревые токи навиваются из полос или набираются из пластин, штампованных из специальной стали и, для уменьшения потерь на вихревые токи, покрываются тонким слоем изолирующего лака.
У низкочастотных трансформаторов магнитный поток первичной обмотки почти целиком пронизывает витки вторичной обмотки.
Коэффициентом трансформации называется отношение числа витков n1 первичной обмотки I к числу витков n2 вторичной обмотки II.
Отношение витков 
пропорционально отношению ЭДС и, если пренебречь падением напряжения на самих обмотках, отношению напряжений на обмотках в режиме холостого хода, т.е. при отключенной нагрузке. Пренебрегая потерями энергии в трансформаторе, можно считать отношение токов в обмотках обратно пропорциональным отношению напряжений. Тогда коэффициент трансформации выражается 
= 
Во время работы трансформатора под нагрузкой часть энергии расходуется на потери в обмотках и в сердечнике. Коэффициент полезного действия трансформатора 
, где Р1 – мощность, потребляемая первичной обмоткой от источника, а Р2 – мощность, выделяемая во вторичной обмотке.
|
|
Порядок выполнения работы.
1. Отвинтите гайку – барашек и разберите разборный трансформатор. Намотайте на каркас №2 вторичной катушки приготовленный провод, считая витки. Закрепите выводы вторичной обмотки намотанной катушки клеммами.
2. Соберите трансформатор и подсоедините его первичную обмотку I к гнёздам щитка питания ~6,3 В (жёлтое гнездо и ┴). Измерьте вольтметром со шкалой 7,5 В напряжение на первичной обмотке и вольтметром со шкалой 1,5 В напряжение на вторичной обмотке трансформатора (рис 1). Определите коэффициент трансформации к и вычислите число витков первичной обмотки трансформатора n1.
3. Отключите разборный трансформатор от щитка питания.
4. Подключите к тем же клеммам щитка питания 6,3 В стенд с собранной лабораторной установкой, в которой находится исследуемый трансформатор ТР 11-2 (рис 2).
5. Установите переключателями магазина сопротивлений R сопротивление 0,8 Ом. Миллиамперметр mA1 должен иметь предел измерений 100 mА, миллиамперметр mA2 250 mА. Вольтметр V2 со шкалой 1,5 В подсоедините к трансформатору ТР 11-2 к гнёздам Ø.
6. Необходимо измерять U1; U2; I1 и I2, изменяя сопротивление нагрузки трансформатора, при этом переключатель магазина сопротивлений х0,1 должен быть всегда в положении 0,8 Ом. Сопротивление нагрузки постепенно увеличивайте переключателями х1 Ом и х10 Ом. Когда показания миллиамперметра mА2 упадут до очень малых значений, переключите его в режим измерения 50 mА.
7.
 |
Следует учитывать, что в сопротивление нагрузки входит и внутреннее сопротивление миллиамперметра mА2, которое равно 2 Ом на пределе измерений 250 mА и 6 Ом на пределе измерений 50 mА.
|
|
8. Постройте график зависимости КПД трансформатора 
от сопротивления нагрузки.
| R магазина, Ом | R прибора, Ом | R нагрузки, Ом | Первичная цепь | Вторичная цепь |
%
| ||||
| U1, В | I1, mA | Р1, Вт | U2, В | I2, mA | Р2, Вт | ||||
 |
Контрольные вопросы.
1. Почему сердечники трансформаторов собирают из пластин, изготовленных из специальной стали? Зачем их покрывают изолирующим лаком?
2. Почему при определении коэффициента трансформации напряжение измеряют при отключенной нагрузке (т.е. в режиме холостого хода)?
3. Почему КПД трансформатора будет максимальным при равенстве сопротивлений нагрузки и вторичной обмотки трансформатора?