Главная страница
Навигация по странице:

  • МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

  • «САНКТ-ПЕРЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №14

  • _________ /

  • Краткие теоретические сведения

  • Законы и соотношения, описывающие изучаемые процессы, на основании которых, получены расчетные формулы. Пояснения к физическим величинам и их единицы измерений.

  • Основные расчётные формулы

  • Формулы для расчета погрешностей косвенных измерений

  • Погрешности прямых измерений

  • Примеры вычислений

  • Графический материал

    		•

    Отчет по лабораторной работе 14 физика. Иccледование работы однофазного трансформатора


    Скачать 251.5 Kb.
    НазваниеОтчет по лабораторной работе 14 физика. Иccледование работы однофазного трансформатора
    Дата05.03.2022
    Размер251.5 Kb.
    Формат файлаdoc
    Имя файлаlaba_14.doc
    ТипОтчет
    #384260

    ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ



    МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

    федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

    «САНКТ-ПЕРЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

    ОТЧЕТ

    ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №14


    ФИЗИКА. ИCCЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ОДНОФАЗНОГО ТРАНСФОРМАТОРА
    Выполнила: студентка гр. ГНГ-20-1___ ______ /Рогачева Д.С./

    (подпись) (Ф.И.О.)

    Проверил: _________ / /

    (должность) (подпись) (Ф.И.О.)

    Санкт-Петербург

    2021

    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.

    Краткие теоретические сведения:

    Явление, изучаемое в работе. Электромагнитная индукция.

    Определение основных физических понятий, объектов, процессов и величин.

    ЭДС самоиндукции – препятствует нарастанию силы тока при включении и убыванию силы тока при выключении цепи, а также прямо пропорциональна индуктивности катушки и скорости изменения силы тока в катушке.

    Сила тока – это скалярная физическая величина, равная отношению заряда, переносимого сквозь рассматриваемую поверхность за малый промежуток времени, к величине этого промежутка.

    Электрическое напряжение – это физическая величина, равная работе, совершаемой результирующим полем кулоновских и сторонних сил при перемещении вдоль цепи из одной точки в другую единичного положительного заряда.

    Электрическое сопротивление – это физическая величина, прямо пропорциональная произведению удельного сопротивления на длину проводника и обратно пропорционально площади поперечного сечения.

    Мощность электрического тока – эта физическая величина, равная отношению работы тока ко времени, за которое эта работа совершена.

    Коэффициент полезного действия трансформатора – равен отношению мощностей вторичной и первичной обмоток нагруженного трансформатора соответственно.

    Коэффициент трансформации – показывает во сколько раз вторичное напряжение больше первичного напряжения в режиме холостого хода.

    Законы и соотношения, описывающие изучаемые процессы, на основании которых, получены расчетные формулы. Пояснения к физическим величинам и их единицы измерений.

    Закон Ома для участка с ЭДС - устанавливает связь силы тока на участке цепи с напряжением на концах этого участка и его сопротивлением.

    ,

    где: U- электрическое напряжение, В; I - сила тока, А; R - электрическое сопротивление, Ом; E - ЭДС самоиндукции, В.

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

    ,

    где: E - ЭДС самоиндукции, В; dФm- скорость изменения магнитного потока, Вб; dt- время изменения скорости магнитного потока, с.

    Знак минус является математическим выражением правила Ленца – общего правила для нахождения направления индукционного тока.

    Правило Ленца: индукционный ток в контуре имеет всегда такое направление , что создаваемое им магнитное поле препятствует изменению магнитного потока, вызвавшего этот индукционный ток.

    Схема установки


    Где: А-амперметр ,V-вольтметр, Up- напряжение питания, Us-напряжение сопротивления.

    Основные расчётные формулы:

    1. Вычисление коэффициента трансформации:

    ,

    где: U1- напряжение на первичной обмотке , В, U2 – напряжение на вторичной обмотке, В.

    1. Вычисление передаваемой мощности, Вт:

    ,

    где: U - электрическое напряжение, В; I - сила тока, А.

    1. Вычисление коэффициента полезного действия трансформатора:



    где: P1 - передаваемая мощность на первичной обмотке, Вт, P2 – передаваемая мощность на вторичной обмотке.

    Формулы для расчета погрешностей косвенных измерений:

    Абсолютная погрешность измерений коэффициента трансформации:



    где: K – коэффициент трансформации, U1 - погрешность измерений напряжения на первичной обмотке, В, U1 - напряжение на первичной обмотке, В.

    Абсолютная погрешность измерений передаваемой мощности:

    ,

    где: P1 – передаваемая мощность на первичной обмотке, Вт, U1 - погрешность измерений напряжения на первичной обмотке, В, U1 – напряжение на первичной обмотке, В, I1 - погрешность измерения силы тока на первичной обмотке, А, I1 – сила тока на первичной обмотке, А.

    Абсолютная погрешность измерений КПД трансформатора:

    ,

    где: η – КПД трансформатора, I1 – погрешность измерения силы тока на первичной обмотке, А, I1 – сила тока на первичной обмотке, А, U1 - ,В, U1 – напряжение на первичной обмотке, В.

    Погрешности прямых измерений:

    Погрешность измерений напряжения на первичной обмотке, U1= 0,4 В ( для измерений с напряжением на блоке питания не больше 10В), U2= 1,2 В ( для остальных измерений)

    Погрешность измерения силы тока на первичной обмотке, I1= 1,5мА ( при значениях меньших 60мА), , I2=15мА( при значениях больших 60мА)

    Таблицы:

    Таблица №1. Результаты измерений и вычислений коэффициента трансформации.

    Uб. п., В
    U1, В
    U2, В
    K=U1/U2

    2
    1,8
    1,20
    1,50

    4
    3,8
    2,46
    1,54

    6
    5,8
    3,74
    1,55

    8
    7,8
    5,00
    1,56

    10
    9,8
    6,28
    1,56

    12
    10,8
    7,55
    1,43

    14
    12,8
    9,06
    1,41

    Таблица №2. Результаты измерений и вычислений передаваемой мощности и КПД трансформатора при нагрузке 10 Ом.

    Uб. п., В
    U1, B
    I1, мA
    U2, B
    I2, мA
    P1, мВт
    Р2,мВт


    2
    1,8
    8
    1,0
    9,6
    14,4
    9,60
    66,70

    4
    3,8
    15
    1,9
    18,8
    57,0
    35,15
    61,70

    6
    5,7
    22
    3,0
    30,0
    125,4
    90,00
    71,77

    8
    7,8
    30
    4,2
    41,5
    234,0
    174,30
    74,48

    10
    9,9
    38
    5,3
    52,5
    376,2
    278,25
    73,96

    12
    10,8
    44
    6,3
    62,2
    475,2
    391,86
    82,46

    14
    12,9
    54
    7,7
    76,2
    696,6
    587,50
    84,34

    Таблица №3. Результаты измерений и вычислений передаваемой мощности и КПД трансформатора при нагрузке 9 Ом.

    Uб. п., В
    U1, B
    I1, мA
    U2, B
    I2, мA
    P1, мВт
    Р2,мВт


    2
    1,8
    7
    1,00
    11,2
    12,6
    11,2
    91,05

    4
    3,8
    17
    2,07
    22,9
    53,2
    47,4
    89,09

    6
    5,8
    25
    3,12
    34,5
    145,0
    107,6
    74,23

    8
    7,8
    33
    7,18
    46,1
    257,4
    192,7
    74,86

    10
    9,9
    40
    5,20
    57,4
    396,0
    298,5
    75,30

    12
    10,8
    48
    6,28
    69,3
    518,4
    435,2
    83,95

    14
    12,9
    57
    7,50
    83,4
    735,3
    625,5
    85,06

    Таблица №4. Результаты измерений и вычислений передаваемой мощности и КПД трансформатора при нагрузке 8 Ом.

    Uб. п., В
    U1, B
    I1, мA
    U2, B
    I2, мA
    P1, мВт
    Р2,мВт


    2
    1,8
    9,5
    0,96
    12,2
    17,1
    11,7
    68,42

    4
    3,8
    19
    1,97
    24,8
    72,2
    48,8
    65,59

    6
    5,8
    27
    2,94
    36,8
    156,6
    108,2
    69,09

    8
    7,8
    36
    3,80
    47,5
    280,8
    180,5
    64,28

    10
    9,0
    44
    5,10
    63,5
    396,0
    323,8
    81,77

    12
    10,8
    52
    6,10
    76,1
    561,6
    464,2
    82,66

    14
    12,9
    64
    7,43
    92,8
    825,6
    689,5
    83,51

    Таблица №5. Результаты измерений и вычислений передаваемой мощности и КПД трансформатора при нагрузке 7 Ом.

    Uб. п., В
    U1, B
    I1,мA
    U2, B
    I2, мA
    P1, мВт
    Р2,мВт


    2
    1,8
    10
    0,91
    13,0
    18,0
    11,8
    65,72

    4
    3,8
    19
    1,89
    26,8
    72,2
    49,8
    68,97

    6
    5,8
    28
    2,90
    41,0
    162,4
    118,9
    73,21

    8
    7,8
    39
    3,93
    55,6
    304,2
    218,5
    71,82

    10
    9,9
    47
    4,90
    69,2
    465,3
    332,2
    71,39

    12
    10,8
    57
    6,05
    85,4
    615,6
    516,7
    83,93

    14
    12,9
    70
    7,30
    103,0
    903,0
    751,9
    83,26

    Таблица №6. Результаты измерений и вычислений передаваемой мощности и КПД трансформатора при нагрузке 6 Ом.

    Uб. п., В
    U1, B
    I1,мA
    U2, B
    I2,мA
    P1, мВт
    Р2,мВт


    2
    1,8
    12
    0,93
    15,3
    21,6
    14,2
    65,74

    4
    3,8
    225
    1,90
    31,2
    85,5
    59,3
    69,36

    6
    5,7
    33
    2,88
    47,1
    188,1
    135,6
    72,09

    8
    7,8
    41
    3,66
    58,0
    319,8
    212,3
    66,38

    10
    9,9
    51
    4,70
    76,8
    504,9
    360,9
    71,48

    12
    10,8
    69
    5,87
    95,8
    745,2
    562,3
    75,46

    14
    12,9
    75
    6,73
    109,3
    967,5
    735,6
    76,03


    Таблица №7. Результаты измерений и вычислений передаваемой мощности и КПД трансформатора при нагрузке 5 Ом.

    Uб. п., В
    U1, B
    I1, мA
    U2, B
    I2, мA
    P1,мВт
    Р2,мВт


    2
    1,8
    13
    0,88
    17,7
    23,4
    15,6
    66,67

    4
    3,8
    25
    1,80
    35,9
    95,0
    64,6
    68,00

    6
    5,8
    34
    2,43
    48,2
    197,2
    117,1
    59,38

    8
    7,8
    47
    3,50
    69,2
    366,6
    242,2
    66,06

    10
    9,8
    58
    4,54
    89,4
    568,4
    405,9
    71,41

    12
    10,8
    74
    5,62
    110,9
    766,8
    621,6
    81,06

    14
    12,9
    89
    6,97
    137,5
    1148,1
    958,4
    83,47


    Примеры вычислений:

    Исходные данные:

    Вычисления величин и погрешностей косвенных измерений:

    Пример вычисления для таблицы. 1 опыта №1

    Коэффициент трансформации



    Пример вычисления для таблицы. 2 опыта №1

    Передаваемая мощность на первичной обмотке

    P1=U1*I1= 1,8*8*10-3=14,4*10-3 Вт

    Передаваемая мощность на вторичной обмотке

    P2=U2*I2=1*9,6*10-3 =9,6*10-3 Вт

    КПД трансформатора



    Абсолютная погрешность для коэффициента трансформации

    ( для измерений с напряжением на блоке питания не больше 10В)

    ( для остальных измерений)

    Абсолютная погрешность измерений передаваемой мощности:

    (для измерений с напряжением на блоке питания не больше 10В)

    ( для остальных измерений)

    Абсолютная погрешность измерений КПД трансформатора:

    (для измерений с напряжением на блоке питания не больше 10В)

    ( для остальных измерений)

    Графический материал:

    График 1

    Зависимость напряжения на первичной обмотке от напряжения на вторичной.



    График 2

    Зависимости выходной мощности трансформатора от напряжения вторичной обмотки.



    Результат

    Коэффициент полезного действия трансформатора с учетом абсолютной погрешности косвенных измерений.

    (для измерений с напряжением на блоке питания не больше 10В)

    ( для остальных измерений)

    Вывод:

    в данной лабораторной работе была исследована электромагнитная индукция и магнитный поток при помощи трансформатора; определен коэффициент трансформации, передаваемая мощность и коэффициент полезного действия трансформатора. В ходе работы был установлен КПД трансформатора, который составил: η=74,17±12,23 (%).По получившимся результатам можно сделать вывод, что при увеличении напряжения на блоке питания, мощность и КПД так же увеличиваются.

    написать администратору сайта