14ЛР. 14лаб. Исследование работы однофазного трансформатора

• Название: Исследование работы однофазного трансформатора
• Дата: 21.05.2023
• Размер: 84.54 Kb.
• Имя файла: 14лаб.docx
• Тип: Исследование; #1148250

ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ


МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего

образования

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра общей и технической физики

ОТЧЕТ

Лабораторная работа №14
«Исследование работы однофазного трансформатора»
Выполнил: студент гр. ГС-21-1 / Шумер А.В./

(подпись) (Ф.И.О.)


Проверил: / /

(должность) (подпись) (Ф.И.О.)

Санкт-Петербург

2022 год

1) Цель работы:

Изучение явления электромагнитной индукции и взаимной индукции при помощи трансформатора. Ознакомление с принципом действия однофазного трансформатора. Экспериментальное определение и исследование характеристик однофазного трансформатора.
2) Краткое теоретическое содержание:
а) Явления, изучаемые в работе:

электромагнитная индукция.
б) Определение основных физических понятий, объектов, процессов и величин:
Трансформатор (от лат. transformare — «превращать, преобразовывать») - электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования переменного напряжения одной величины в переменное напряжение другой величины без изменения частоты тока.

Магнитное поле - это силовое поле, действующее на движущиеся электрические заряды и тела, обладающие магнитным моментом.

Электрическое поле – одно из двух компонентов электромагнитного поля, представляющее собой векторное поле, существующее вокруг тел или частиц, обладающих электрическим зарядом.

Электрический ток - упорядоченное движение свободных электрических зарядов.

Проводник – тело, внутри которого содержится достаточное количество свободных электрических зарядов, способных перемещаться под действием электрического поля.

Электромагнитная индукция – явление возникновения тока в замкнутом проводнике при прохождении через него магнитного потока, изменяющегося со временем.

Закон электромагнитной индукции Фарадея: ЭДС электромагнитной индукции в контуре численно равна и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока сквозь поверхность, ограниченную контуром.



3) Схема установки:

1) Измерительные приборы (два амперметра, вольтметр)

2) Двухполосный переключатель



4) Основные расчётные формулы:

,

где К – теоретически рассчитываем коэффициент трансформации; N₁ – число витков на катушке 1; N₂ – число витков на катушке 2;



где U₁ – напряжение на первичной обмотке, В; U₂ – напряжение на вторичной обмотке, В;



где - мощность на первичной обмотке трансформатора, Вт; I₁ – сила тока на первичной обмотке, А;



где - мощность на вторичной обмотке трансформатора, Вт; I₂ – сила тока на вторичной обмотке, А;
,

где - идеальный КПД трансформатора.

Погрешности косвенных измерений:






Погрешности прямых измерений

В



А


Таблицы

Таблица 1. Показания приборов при неподключенном трансформаторе:

, В	, В	, В
2	1,6	1,15	1,39
4	3,6	2,35	1,53
6	5,6	3,2	1,75
8	7,6	4,6	1,65
10	9,6	5,8	1,66
12	11,6	7,0	1,66
15	14	8,5	1,65

Таблица 2. Показания приборов при R=10 Ом

, В	, В	, мА	, В	, мА	, Вт	, Вт
2	1,6	7,5	0,95	10,8	0,01	0,01	0,86
4	3,6	14,5	1,98	21,9	0,05	0,04	0,83
6	5,6	22	3,05	34,3	0,12	0,10	0,85
8	7,6	29	3,95	45,8	0,22	0,18	0,82
10	9,6	36,7	5,00	58,1	0,35	0,29	0,82
12	11,6	44	6,00	70,8	0,51	0,42	0,83
15	14	53,5	7,30	85,9	0,75	0,63	0,84

Таблица 3. Показания приборов при R=9 Ом

, В	, В	, мА	, В	, мА	, Вт	, Вт
2	1,6	7,8	0,95	11,7	0,01	0,01	0,89
4	3,6	15,8	2,00	24,3	0,06	0,05	0,85
6	5,6	23,7	3,06	37,2	0,13	0,11	0,86
8	7,6	31	3,95	49,4	0,24	0,20	0,83
10	9,6	38,5	4,90	61,4	0,37	0,30	0,81
12	11,6	45,4	5,95	73,9	0,53	0,44	0,83
15	14	54	7,22	88,4	0,76	0,64	0,84

Таблица 4. Показания приборов при R=8 Ом

, В	, В	, мА	, В	, мА	, Вт	, Вт
2	1,6	8,8	0,94	13,3	0,01	0,01	0,89
4	3,6	16,9	1,97	25,6	0,06	0,05	0,83
6	5,6	25,8	3,00	40,5	0,14	0,12	0,84
8	7,6	33,5	3,85	54,4	0,25	0,21	0,82
10	9,6	42,5	4,85	69,5	0,41	0,34	0,83
12	11,6	50	5,95	83,9	0,58	0,50	0,86
15	14	57	7,00	101,3	0,80	0,71	0,89

Таблица 5. Показания приборов при R=7 Ом

, В	, В	, мА	, В	, мА	, Вт	, Вт
2	1,6	9,5	0,87	15,6	0,02	0,01	0,89
4	3,6	19,2	1,85	30,6	0,07	0,06	0,82
6	5,6	28,2	2,67	45,6	0,16	0,12	0,77
8	7,6	36,8	3,65	60,3	0,28	0,22	0,79
10	9,6	45,5	4,55	76,1	0,44	0,35	0,79
12	11,6	55,5	5,80	96	0,64	0,56	0,86
15	14	62	7,05	115,9	0,87	0,82	0,94

Таблица 6. Показания приборов при R=6 Ом

, В	, В	, мА	, В	, мА	, Вт	, Вт
2	1,6	10,8	0,87	17,1	0,02	0,01	0,86
4	3,6	21,5	1,85	34,5	0,08	0,06	0,82
6	5,6	31,5	2,68	52,4	0,18	0,14	0,80
8	7,6	42,5	3,60	70,6	0,32	0,25	0,79
10	9,6	51	4,45	85,1	0,49	0,38	0,77
12	11,6	55	5,60	114,2	0,64	0,64	0,99
15	14	73	6,85	137,4	1,02	0,94	0,92

Таблица 7. Показания приборов при R=5 Ом

, В	, В	, мА	, В	, мА	, Вт	, Вт
2	1,6	13,5	0,81	21,2	0,02	0,02	0,80
4	3,6	26,5	1,85	44,3	0,10	0,08	0,86
6	5,6	39	2,65	66,5	0,22	0,18	0,81
8	7,6	52	3,20	89,2	0,40	0,29	0,72
10	9,6	62	4,20	115,4	0,60	0,48	0,81
12	11,6	76	5,40	138,1	0,88	0,75	0,85
15	14	91	6,55	166,6	1,27	1,09	0,86

Пример вычислений:

1) Исходные данные:

.

2) Вычисления

,

;

,



,



,




Таблица 2
Пример вычисления погрешности:







Вт


(Вт)





График 1. Зависимость напряжения на вторичной обмотке от напряжения на первичной.


График 2. P2(U2) при разных R



Результат:

Среднее значение коэффициента трансформации K=1,61±

Теоретическое значение коэффициента трансформации K=1,6

Расхождение теоретического и экспериментального значений составило 0,6%
Вывод:

В данной лабораторной работе был определен коэффициент трансформации, передаваемая мощность и коэффициент полезного действия трансформатора. В ходе работы был установлен КПД трансформатора. По получившимся результатам можно сделать вывод, что при увеличении напряжения на блоке питания, мощность и КПД так же увеличиваются.