Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
Визначення коефіцієнта трансформації та коефіцієнта корисної дії трансформатора
|
|
Мета роботи. Вивчити будову і принцип дії трансформатора, визначити коефіцієнти трансформації та корисної дії трансформатора.
Прилади і приладдя: трансформатор, автотрансформатор, амперметри, вольтметри, електролампи.
Література
1. Грабовский Р.И. Курс физики: Учеб. пособие для с.-х. институтов. – М., 1979. – 552 с.
2. Розумнюк В.Т., Якименко І.Л. Фізика. Основні поняття, явища і закони. – Біла Церква, 2004. – 71 с.
Теоретичні відомості
Головною технічною перевагою змінного струму є можливість змінювати в широких межах його параметри (силу струму і напругу) без суттєвих втрат електроенергії. Такі зміни називають трансформацією. Нагальна необхідність в трансформації виникає при передачі електроенергії на великі відстані, для отримання необхідних значень напруги в електричних і радіосхемах. Для цих цілей слугують різного типу трансформатори.
Трансформатор – це прилад, який використовується для зміни напруги і сили змінного струму. Найпростіший трансформатор складається з двох котушок (обмоток) проводу, одягнених на залізне (феромагнітне) осердя, що являє собою замкнутий магнітний контур (рис. 12.1).
Рис. 12.1.
Кінці однієї з обмоток трансформатора з’єднують з джерелом змінного струму. Цю обмотку називають первинною. До кінців другої обмотки, яку називають вторинною, приєднують прилади, які споживають електроенергію.
В основі роботи трансформатора лежить один із видів електромагнітної індукції – взаємоіндукція.
Взаємоіндукцією називають явище виникнення ЕРС в одному контурі, при зміні струму в другому (сусідньому) контурі.
Якщо у колі первинної обмотки проходить змінний струм, то навколо неї виникає змінне магнітне поле. Оскільки феромагнітне осердя є добрим магнітопроводом, то в ньому виникає спільний для обох обмоток магнітний потік:
,
де μ0 – магнітна стала, яка дорівнює 4π ּ 10-7 Гн/м; μ – магнітна проникливість осердя; S – площа поперечного перерізу осердя; H – напруженість магнітного поля струму первинної обмотки.
Зміна сили струму в первинній обмотці І1 зумовлює і зміну магнітного потоку Ф, який, перетинаючи витки вторинної обмотки трансформатора, індукує в ній електрорушійну силу взаємоіндукції:
,
де n2 – число витків вторинної обмотки.
Природа ЕРС індукції розкрита у роботі 11 (19).
Змінне магнітне поле індукує ЕРС і в самому осерді, яке виготовляється із матеріалу з доброю провідністю, що приводить до виникнення в ньому так званих вихрових струмів Фуко. Ці струми зумовлюють нагрівання осердя і втрати електроенергії. Тому осердя і виготовляють з окремих, ізольованих одна від другої, пластин.
Трансформатори бувають двох видів – трансформатори напруги і трансформатори струму. Трансформатори напруги бувають підвищувальними і знижувальними.
Підвищувальним називають трансформатор, у якому вторинна обмотка має більшу кількість витків, ніж первинна, внаслідок чого напруга на клемах вторинної обмотки більша, ніж напруга на клемах первинної обмотки.
Трансформатор, у якого первинна обмотка має більше витків, ніж вторинна, називається знижувальним.
Підвищувальні трансформатори перетворюють змінний струм більшої сили і нижчої напруги в змінний струм меншої сили і вищої напруги, а знижувальні – слабкий струм високої напруги в струм більшої сили, але нижчої напруги. Ця властивість трансформатора перетворювати струм випливає із закону збереження енергії:
,
де І1, U1, І2, U2 – сила струму і напруга в первинній і вторинній обмотках, відповідно; t – час проходження струму.
Важливими характеристиками трансформатора є коефіцієнт трансформації k і коефіцієнт корисної дії η.
Коефіцієнтом трансформації називається відношення напруги на клемах вторинної обмотки до напруги на клемах первинної обмотки при роботі в холостому режимі (коли до вторинної обмотки споживачі не приєднані):
; 
. (1)
В підвищувальному трансформаторі n2>n1, тому к >1, а в понижувальному – n2<n1, тому к <1.
Коефіцієнтом корисної дії трансформатора називається відношення корисної потужності струму Р2, що надходить із вторинної обмотки до споживачів, до потужності Р1, що надходить від джерела струму в первинну обмотку:
. (2)
Потужність змінного електричного струму дорівнює добутку ефективної сили струму Іеф на ефективну напругу Uеф і на косинус кута зсуву фаз α між струмом та напругою:
. (3)
Із формул (2) і (3) маємо:
. (4)
Зазвичай η визначають у відсотках. Тоді робоча формула приймає вигляд:
Втрати електроенергії в трансформаторі зумовлені нагріванням проводів і осердя та частковим розсіюванням магнітного потоку. Однак, коефіцієнт корисної дії трансформатора дуже високий і може досягати 99%.
Користуючись формулами (1) і (4), в роботі необхідно визначити значення k і η.
Окрім трансформатора, характеристики k і η якого визначаються, в роботі використовується автотрансформатор, до якого приєднується первинна обмотка. Автотрансформатор має одну обмотку, з якої знімають напругу за допомогою пересувного контакту (повзунка).
Рис. 12.2.
Date: 2015-10-19; view: 1996; Нарушение авторских прав