Практическая работа по теме: Изучение принципа работы трансформатора

Практическая работа по теме: Изучение принципа работы трансформатора Цель работы: 1)  Изучить принцип работа трансформатора; 2) Познакомиться с понятием коэффициент трансформации и узнать от  чего он зависит; 3) Познакомиться с закономерностями работы трансформатора с  подключенной к нему нагрузкой. Теоретическая часть   Трансформатор – устройство для преобразования переменного тока одного   напряжения   в переменный   ток другого   напряжения,   той   же частоты.  Трансформаторы применяют в электрических цепях при передаче и распределении электрической энергии, а также  в сварочных, нагревательных, выпрямительных электроустановках и многом другом. Действие   трансформатора   основано   на   явлении   электромагнитной индукции. Простейший трансформатор состоит из стального магнитопровода и двух расположенных на нем обмоток. Обмотки выполнены из изолированного провода и электрически не связаны. К одной из обмоток подается электрическая энергия от источника переменного тока. Эту обмотку называют первичной. К другой обмотке, называемой вторичной, подключают потребители. При   подключении   трансформатора   к   источнику   переменного   тока (электрической сети) в витках его первичной обмотки протекает переменный ток   i1,   образуя   переменный   магнитный   поток   Ф.   Этот   поток   проходит   по магнитопроводу трансформатора и, пронизывая витки первичной и вторичной обмоток,   индуцирует   в   них   переменные   ЭДС1   и   ЭДС2.   Если   к   вторичной обмотке присоединен какой­либо приемник, то под действием ЭДС2 по ее цепи проходит ток i2.  Трансформаторы   различают   по   числу   фаз,   числу   обмоток,   способу охлаждения.   В   основном   используются   силовые   трансформаторы, предназначенные для повышения или понижения напряжения в электрических цепях. Мы рассмотрим однофазный трансформатор. Коэффициент трансформации – это величина показывающая отношение числа витков в первичной обмотке N1 к числу витков во вторичной обмотке N2. = U1 U2 k= N1 N2 В зависимости от соотношения числа обмоток трансформаторы бывают повышающими напряжение и понижающими:  Повышающий трансформатор имеет во вторичной обмотке больше витков, чем в первичной N2>N1, N2>N1, k<1  Понижающий трансформатор имеет во вторичной обмотке меньше витков, чем в первичной N21 Идеальный трансформатор – трансформатор, в котором отсутствуют потери энергии. В таком трансформаторе энергия тока в первичной обмотке полностью   преобразуется   сначала   в   энергию   магнитного   поля,   а   далее   –   в энергию вторичной обмотки. Конечно, такого трансформатора не существует в природе. Тем не менее, в   случае,   когда   теплопотерями   можно   пренебречь,   в   расчетах   удобно пользоваться   формулой   для   идеального   трансформатора,   согласно   которой мощности тока в первичной и вторичной обмотках равны. Решите количественные задачи: Задача 1. Трансформатор с коэффициентом трансформации  k  имеет в первичной обмотке число витков N1, а во вторичной – N2.  Напряжение в первичной и во вторичной обмотке соответственно равно U1 и U2. Определите величины, обозначенные знаком «?» Вариант k U1, В U2, В N1 N2 Вид трансформатор а 3 0,2 380 ? 1000 ? ? 10 ? 100 380 ? 760 ? 1 ? 220 22 60 ? ? 2 0,4 ? 40 ? 320 ? 4 ? 220 110 ? 320 ? 5 4 ? 640 240 ? ? 6 0,4 400 ? ? 420 ? 7 ? 220 880 150 ? ? 8 3 ? 330 ? 960 ? 9 1,5 160 ? 620 ? ? Задача 2. Идеальный трансформатор имеет напряжение в первичной и во вторичной обмотке соответственно U1 и U2. Сила тока в первичной и вторичной обмотке соответственно равна I1   и  I2.   Мощность   в   первичной   и   вторичной   обмотке   соответственно   равна  P1   и  P2. Вычислите величины, обозначенные знаком «?». Все величины даны в системе СИ. Вариант U1 I1 P1 U2 I2 P2 8 40 ? 8 ? 0,08 ? 1 380 1 ? 100 ? ? 2 220 ? 330 ? 6 ? 3 ? 2,5 600 160 ? ? 4 110 12 ? ? 4 ? 5 240 ? 480 60 ? ? 6 ? 0,2 176 ? 0,8 ? 7 160 5 ? 640 ? ? 9 ? 0,8 320 160 ? ? 10 100 2 ? ? 0,5 ? Задача 3. Идеальный трансформатор с коэффициентом трансформации k имеет напряжение в   первичной   и   во   вторичной   обмотке   соответственно  U1  и  U2.   Сила   тока   во   вторичной обмотке   соответственно   равна  I2.   Сопротивление   вторичной   обмотки   включает   в   себя сопротивление   обмотки   трансформатора – r2  и   сопротивление   активной   нагрузки   –  PR. Мощность, потребляемая активной нагрузкой равна PR. Вычислите величины, обозначенные знаком «?». Все величины даны в системе СИ. Вариант k U1 U2 r2 R2 I2 PR 1 0,4 125 ? 2,5 ? 4 ? 2 0,3 ? 60 0,5 7 ? ? 3 ? 25 15 ? 6 2 ? 4 2,5 40 ? 2 ? 10 ? 5 0,2 ? 20 0,5 4,5 ? ? 6 ? 60 90 ? 9 10 ? 7 0,166 150 ? 1,5 ? 5 ? 8 0,25 ? 15 2 3 ? ? 9 ? 400 50 ? 7,5 6,25 ? 10 1,25 80 ? 4 ? 4 ?