Прилади та обладнання

1. Однофазний трансформатор.

2. Реостат.

3. Амперметр - 2 шт.

4. Вольтметр 0-40В - 2 шт.

5. Вольтметр 0-250В - 2 шт.

6. Монтажні проводи.

Література.

1. Електротехніка, електроніка та мікропроцесорна техніка. Підручник /Будіщев М.С. - Львів: Афіша, 2001, §8 сі 73-196.

2. Попов В.С., Николаев С.А. Общая злектротехника с основами злектроники. - М.: 9нергия, 1977, §9 с.234-250.

Теоретичний блок

Трансформатор - це статичний електромагнітний апарат, призначений для перетворення змінного струму однієї напруги в змінний струм іншої напруги без зміни частоти.

Винайшов трансформатор видатний російський вчений винахідник-електротехнік П. М. Яблочков в 1876 році.

Конструкцію трьохфазного трансформатора розробив видатний російський електротехнік М В. Доліво-Добровольський.

Потреба в зміні напруги пояснюється тим, що найбільше основних споживачів електричної енергії розраховані на 220 В, тоді як напруга генераторів на електростанціях становить від 2 до 20 кВ. У цьому випадку напругу генератора слід знижувати за допомогою знижувальних трансформаторів. Крім того, при передачі електричної енергії на відстань у проводах витрачається значна частина електроенергії пропорційно, щоб зменшити ці витрати, треба зменшувати опір провідників, для чого потрібно збільшувати площу їх поперечного перерізу, що економічно невигідно, або зменшувати величину сили струму, що також нераціонально. Для тог щоб потужність передаючого струму залишилась незмінною, підвищувати величину напруги. Для цього застосовують підвищувальні трансформатори. На сучасних лініях електропередач напругу підвищують в залежності від відстані передачі до величини 35-800 тис. вольт і більше.

Найпростіший за будовою трансформатор складається з стального сердечника і двох встановлених на цьому сердечнику обмоток, електрично не зв'язаних між собою. Обмотки ізольовані від сердечника і одна від одної.

Та обмотка, до якої підводиться енергія змінного стру­му, називається первинною, а друга, від якої енергія відводиться до споживачів, називається вторинною. Від­повідно до назв обмоток всі величини, які стосуються первинної обмотки (напруга, струм, потужність тощо), також називаються первинними, а ті, що стосуються вто­ринної обмотки,— вторинними.

Вторинна напруга трансформатора звичайно не до­рівнює первинній. Якщо вона менша від первинної, то трансформатор називається знижувальним, а якщо біль­ша, то підвищувальним.

За системою змінного струму (за кількістю фаз) транс­форматори поділяють на однофазні, трифазні, й багато­фазні. Найбільше поширені перші два типи трансфор­маторів.

За призначенням всі трансформатори поділяють на такі типи: 1) силові, які застосовуються при передачі і розподілі електроенергії для живлення силового й освіт­лювального навантаження; 2) вимірювальні, які засто­совуються для живлення електровимірювальних приладів і розширення меж вимірювання приладів змінного стру­му; 3) спеціальні, до яких належать зварювальні і випро­бувальні трансформатори, а також трансформатори для випрямлячів, медичних цілей та ін.

Залежно від способу охолодження, трансформатори бувають сухі (з повітряним охолодженням) і масляні (для охолодження застосовують трансформаторне масло). За формою сердечника трансформатори поділяють на стержневі і броньові.

В основі роботи трансформатора лежить явище елек­тромагнітної індукції. Слід запам'ятати, що трансформатор не являється джерелом електричної енергії. Дійсно, підведемо до первинної обмотки змінну напругу U₁(від мережі або генератора). Під дією цієї напруги в первинній обмотці проходить змінний струм І, який намагнічує сталь сердечника, ство­рюючи в ньому змінний магнітний потік.

Змінний магнітний потік, що виникає в сердечнику трансформатора, пронизує і витки вторинної обмотки трансформатора, збуджуючи в кожному витку цієї обмот­ки таку ж за значенням є. р. с, як і в кожному витку пер­винної обмотки.

Позначивши число витків у первинній обмотці ω₁, а у вторинній ω₂, для індукованих у них є. р. с. можна записати

Е₁ = ω₁е і Е₂ = ω₂е,

де е— е.р.с, яка виникає в одному витку.

Напруга ж U₂ на кінцях розімкнутої вторинної обмот­ки дорівнює є.р.с. у ній, тобто U₂ ~ Е₂.

З цих рівностей виходить, що напруга на кінцях пер­винної обмотки трансформатора так відноситься до напруги на кінцях вторинної обмотки, як число витків первинної обмотки відноситься до числа витків вторинної обмотки:

U₁/U₂ = ω₁/ω₂ =k

Постійна величина kназивається коефіцієнтом транс­формації трансформатора.

У тому випадку, коли треба підвищити напругу, вто­ринну обмотку роблять з більшим числом витків (під­вищувальний трансформатор). У випадку ж, коли треба знизити напругу, вторинну обмотку трансформатора бе­руть з меншим числом витків (знижувальний трансфор­матор).

Поки вторинна обмотка розімкнута (струму в ній не­має), трансформатор працює вхолосту. При холостому ході він споживає невелику енергію, бо струм, який на­магнічує стальний сердечник, внаслідок великої індук­тивності котушки дуже малий.

При навантаженні трансформатора відбувається без­перервна передача енергії з первинного кола у вторинне. Згідно з законом збереження і перетворення енергії по­тужність струму у вторинному колі дорівнює потужно­сті в первинному колі; отже, повинна мати місце рівність: U₁I₁ = U₂I₂

Однак ця рівність не зовсім відповідає дійсності, оскільки при роботі трансформатора є втрати на нагрі­вання обмоток трансформатора, на вихрові струми в сердечнику і на перемагнічування сердечника; проте ці втрати невеликі.

Потужність, яка підводиться до первинної обмотки трансформатора (первинна потужність), визначається за формулою Р₁ = U₁ I₁cosφ₁

Потужність на затискачах вторинної обмотки транс­форматора (вторинна потужність) визначається за фор­мулою Р₂ = U₂ I₂cosφ₂

Потужність Р₁ завжди трохи більша за потужність Р₂. Різниця між ними становить втрати потужності в транс­форматорі.

Відношення вторинної, або корисної, потужності трансформатора до первинної, або споживаної, потуж­ності називається коефіцієнтом корисної дії трансформа­тора, тобто η = Р₂/Р₁· 100% = U₂ I₂cosφ₂/ U₁ I₁cosφ₁ · 100%.

Трансформатор належить до числа найдосконаліших перетворювачів енергії. Коефіцієнт корисної дії в потужних трансформаторах досягає 94—99%

Хід заняття

Date: 2016-05-23; view: 434; Нарушение авторских прав