Порядок выполнения работы. 1. Подготовить измерительный стенд для изучения работы трансформатора как показано на рис.1
1. Подготовить измерительный стенд для изучения работы трансформатора как показано на рис.1.
При этом многодиапазонные мультиметры должны быть соединены как показано на рис. 6. Два мультиметра используются в качестве амперметров для измерения тока в первичной и вторичной обмотках трансформатора, а третий - как вольтметр для поочередного измерения напряжения в первичной и вторичной цепях трансформатора с помощью двухполюсного перекидного рубильника. Железное ярмо может быть открыто, только когда выключено электропитание, иначе будут протекать недопустимо большие токи. Нагружая трансформатор реостатом, следует следить за тем, чтобы не была превышена максимально допустимая нагрузка 6,2 А в течение 8 минут. Блок питания не заземлен, поэтому фазовые соотношения между током и напряжением можно, если имеется возможность, наблюдать с помощью двухканального осциллографа.
Когда трансформатор нагружен, реостат используется как сопротивление нагрузки во вторичной цепи.
2. Проверить на всех мультиметрах параметр и диапазон измеряемых величин (для двух мультиметров это переменный ток, для третьего – переменное напряжение). В процессе всех измерений соотношение витков на первичной и вторичной обмотках трансформатора должно быть равно 140:84 соответственно.
3. Для проведения первой серии измерений из одной клеммы реостата вытащить соединительный провод, одеть на его оголенную часть изолирующую заглушку и положить на стол. На блоке питания с помощью штырькового переключателя выставить начальное напряжение 2 В (соединительные провода на блоке питания при этом должны быть вставлены в клеммы для переменного тока). Включить тумблер «Сеть» на задней стенке блока питания. Включить мультиметр для измерения напряжений на первичной и вторичной обмотках трансформатора и переключаясь с одной обмотки на другую с помощью двухполюсного перекидного рубильника записать показания U1 и U2 в таблицу 1. После каждого очередного измерения при определенном значении напряжения на блоке питания, тумблер «Сеть» и включенный мультиметр необходимо выключить.
Таблица 1.
| Uблока питания, В | U1, В | U2, В | U2/ U1 |
Произвести в той же последовательности аналогичные измерения, предварительно выставив на блоке питания поочередно напряжения 4, 6, 8 и 10 В соответственно.
Обработать результаты измерений. Вычислить коэффициент трансформации U2/U1 (согласно выражению 1) для всех случаев и сравнить его с величиной N1/N2.
Оценить погрешность полученных результатов.
4. Для проведения второй серии измерений ранее отсоединенный провод подключить к клемме реостата. Ползунок реостата поставить в среднее положение (соответствует значению нагрузки 5 Ом). На блоке питания с помощью штырькового переключателя выставить начальное напряжение 2 В (соединительные провода на блоке питания при этом должны быть вставлены в клеммы для переменного тока). Включить тумблер «Сеть» на задней стенке блока питания. Включить поочередно все мультиметры и записать показания U1, I1, U2, I2 в таблицу 2. После каждого очередного измерения при определенном значении напряжения на блоке питания, тумблер «Сеть» и все мультиметры необходимо выключить.
Таблица 2.
| Uблока питания, В | U1, B | I1, A | U2, B | I2, A | P, Вт |
Произвести в той же последовательности аналогичные измерения, предварительно выставив на блоке питания поочередно напряжения 4, 6, 8 и 10 В соответственно.
Обработать результаты измерений. Вычислить передаваемую мощность P (без учета потерь) согласно выражению 2 для всех случаев.
Оценить погрешность полученных результатов.
5. Для проведения третьей серии измерений ползунок реостата поставить в режим полной нагрузки (соответствует значению нагрузки 10 Ом). На блоке питания с помощью штырькового переключателя выставить начальное напряжение 2 В (соединительные провода на блоке питания при этом должны быть вставлены в клеммы для переменного тока). Включить тумблер «Сеть» на задней стенке блока питания. Включить поочередно все мультиметры и записать показания U1, I1, U2, I2 в таблицу 3. После каждого очередного измерения при определенном значении напряжения на блоке питания, тумблер «Сеть» и все мультиметры необходимо выключить.
Таблица 3.
| Uблока питания, В | U1, B | I1, A | U2, B | I2, A | КПД, % |
Произвести в той же последовательности аналогичные измерения, предварительно выставив на блоке питания поочередно напряжения 4, 6, 8 и 10 В соответственно.
Обработать результаты измерений. Вычислить КПД трансформатора согласно выражению 3 для всех случаев.
Оценить погрешность полученных результатов.
Содержание отчёта
Отчёт оформляется в соответствии с требованиями, предъявляемыми кафедрой ОТФ.
Контрольные вопросы
1. Как работает трансформатор?
2. Для чего используется трансформатор?
3. В чем причина потерь в трансформаторах?
4. Как формулируется закон электромагнитной индукции?