Трансформатор. Коэффициент трансформации. Коэффициент полезного действия трансформатора.

 

Сведения из теории. Трансформатор представляет собой две катушки индуктивности, объединенные одним общим магнитным потоком. Магнитный поток проходит по стальному или ферритовому сердечнику. В трансформаторе используется два физических явления – возбуждение переменного магнитного поля с помощью катушки с проводом и возбуждение напряжения переменного тока в другой катушке переменным магнитным полем. Первичная катушка индуктивности ( W1) возбуждает переменный магнитный поток при подаче на нее напряжения ( U1 ) переменного тока. Вторичная катушка индуктивности ( W2 ) превращает в электродвижущую силу ( U2 ) переменный магнитный поток возбужденный первичной катушкой. Трансформатор работает только на переменном (пульсирующем) токе, потому, что напряжение во вторичной катушке индуктивности появляется только при переменном магнитном потоке, а он возможен только при переменном или пульсирующем токе в первичной катушке. Отношение числа витков (W1, W2) первичной и вторичной катушек, или отношение ЭДС на их концах, или токов, называется коэффициентом передачи (трансформации) трансформатора.

Коэффициент трансформации трансформатора повышающего напряжение больше единицы, а понижающего напряжение - меньше. Вторичных обмоток трансформатора может быть несколько, столько же будет коэффициентов передачи. Потребляемая трансформатором мощность (P1) передается из первой катушки второй, а так же расходуется на преодоление сопротивлений первой и второй катушек, кроме того, часть мощности расходуется на потери магнитного потока. Для оценки качества трансформатора используется коэффициент полезного действия трансформатора (К.П.Д)

 

Мощность Р1 = I1(A) х U1(V). P 2 = I 2( A ) x U 2( V )

В общем случае, количество катушек с проводниками может быть несколько, но катушка (обмотка) на которую подается напряжение, считается первичной, остальные - вторичными.

Цель работы: Закрепить навыки работы с приборами по измерению тока, напряжения и мощности. Освоить метод измерения мощности трансформатора, коэффициента трансформации, К.П.Д., попрактиковаться в соединении деталей методом пайки.

1. Записать тему и зарисовать    схему в тетрадь.

2. Собрать схему и подключить    обмотку с меньшим количеством витков к источнику переменного напряжения 1 вольт.

3. Измерить напряжения на первичной и вторичной обмотке U1 и U2. без нагрузки.

4. Рассчитать коэффициент передачи.

5. Подключить нагрузку к вторичной обмотке трансформатора.

6.Подать напряжение переменного тока на первичную обмотку и измерить ток и напряжение в обоих обмотках трансформатора.

7. Рассчитать мощность первичной и вторичной обмотки и К.П.Д.

8. Записать результаты и расчеты в тетрадь.

ПРИМЕЧАНИЕ: В качестве нагрузки при  определении К.П.Д. должно быть активное сопротивление или лампочка накаливания.

Вопросы:

1. Какое устройство называется трансформатором, для чего он предназначен?

2. Как определяется коэффициент трансформации?

3. Почему при определении коэффициента трансформации не подключается нагрузка?

4.Можно ли использовать трансформатор, повышающий напряжение в качестве понижающего, если можно, то как это сделать?

5. Какое явление действует в трансформаторе - индукция или самоиндукция, или оба сразу?

6. Сколько может быть первичных обмоток, а сколько вторичных?

7. Почему коэффициент полезного действия трансформатора всегда меньше единицы ( 100 процентов)? Куда расходуется часть мощности первичной обмотки?

 

Используемое оборудование

 

1. Вольтметр (Ампервольтомметр) - два.

2. Амперметр (Ампервольтомметр) - два.

3. Калькулятор.

4. Блок питания переменного напряжения.

5. Трансформатор - 1 ед.

6. Активная нагрузка (резистор или лампочка накаливания)

7. Соединительные концы.

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 30

 

Схемы выпрямления переменного тока. Принцип работы, построение схем и характеристики.

 

Сведения из теории. Основное свойство диода состоит в том, что он имеет маленькое сопротивление при прохождении тока в " прямом " направлении и большое сопротивление при прохождении тока в " обратном " направлении. По-другому говоря, диод пропускает ток преимущественно в одном направлении. Это свойство диодов используется для преобразования переменного тока в пульсирующий, который изменяет свою величину, но течет в одном направлении. Пульсации тока затем сглаживаются специальными устройствами - фильтрами, простейшим из которых является конденсатор большой емкости, который не успевает полностью разрядится на нагрузку при снижении величины тока проходящего через диод. Конденсатор, при отсутствии нагрузки, может зарядиться до амплитудного значения переменного напряжения Uа = 1, 41 x U2.

Устройства, преобразующие переменный ток в пульсирующий называются выпрямителями. Существуют различные схемы выпрямителей, каждая из которых имеет свои преимущества и недостатки.

Однополупериодная схема выпрямителя пропускает ток только при одном полу- периоде переменного напряжения, при втором полупериоде ток через диод почти не течет. Обратное напряжение, прикладываемое к диоду равно максимальному (амплитудному) напряжению половины периода, плюс напряжение на конденсаторе и диод должен выбираться из условия

                        U обр > 1, 41 x U 2 + Uo

 где Uобр - обратное напряжение диода

   U2 - входное напряжение на выпрямитель

   Uo - выходное напряжение с выпрямителя

Двухполупериодная с средней точкой схема выпрямителя пропускает ток при обоих полу- периодах, по разным диодам (Д1 и Д2) но работают оба диода на одну нагрузку. Обратное напряжение диода выбирается из условия

                  Uобр > 1, 41 x U2

  Двухполупериодная мостовая схема выпрямителя пропускает ток при обоих полу- периодах, но по разным диодам (Д1 и Д4) в одном направлении и (Д2 и Д3) в другом направлении. Работают все диоды на одну нагрузку. Обратное напряжение диода выбирается из условия      Uобр > 1, 41 x U2

  Двухполупериодная с удвоением напряжения схема выпрямителя пропускает ток при обоих полу периодах, по разным диодам (Д1 и Д2) и на разные конденсаторы. Напряжение на нагрузку попадает с двух конденсаторов сразу и поэтому удваивается. Обратное напряжение диода выбирается из условия

                                 Uo

Uобр > 1.41xU2 + ----

                                  2

  Максимальный ток, проходящий по диодам, должен быть больше максимального тока в нагрузке во всех случаях.

Цель работы: Познакомиться с существующими схемами выпрямления переменного тока, особенностями их работы и характеристиками схем. Попрактиковаться в соединении деталей методом пайки, получить навык в работе с справочными данными.

1.Записать тему и зарисовать схемы выпрямителей.

2.Измерить напряжение U2.

3.Определить типы диодов, которые можно применить для каждой из схем по результатам измерений напряжения U2 и максимального выходного напряжения Uо.

4 Максимальный ток выбрать исходя из данных нагрузки (лампочки).

5.Собрать каждую из схем, и измерить напряжения при подключенной и отключенной нагрузке, записав результаты в таблицу.

Нагрузка на выходе	нет		включена
Схемы	U2	Uo	U2	Uo
Однополупериодная
Двухполупериодная с средней точкой
Двухполупериодная мостовая
Двухполупериодная с удвоением напряжения

 

 

 

ВОПРОСЫ

1. Как протекают токи в однополупериодном выпрямителе?

2. Как протекают токи в двухполупериодном выпрямителе?

3. Как протекают токи в мостовом выпрямителе?

4. Как протекают токи в выпрямителе с умножением напряжения?

5. Каковы преимущества и недостатки каждой схемы?

6. Какое напряжение называется входным, а какое выходным напряжением?

7. Каково обратное падение напряжения на диодах на каждой из схем?

8. На каком из выпрямителей ток выхода меньше, одно или двухполупериодном?

9. На какой схеме напряжение выхода больше, одно или двухполупериодной?

10. Когда напряжение на выходе выпрямителя больше, с нагрузкой или без нее?

11. Зачем нужны фильтры в выпрямителях?

 

Используемое оборудование

1. Вольтметр (Ампервольтомметр) - два.

2. Трансформатор понижающий 6v, 12v, 24v. - один

3. Лампочки накаливания 6v, 12v, 24v. - одна

4. Диоды выпрямительные - 4 шт.

5. Конденсаторы полярные - 2 шт.

6. Соединительные концы.

7. Макетная плата.

8. Паяльник, припой, флюс.

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 31

 

Стабилизатор напряжения электронный.

 

Сведения из теории. Электронный стабилизатор напряжения в своей основе содержит параметрический стабилизатор, принцип работы которого рассмотрен ранее. Усилитель на транзисторе Т2, подключен своей базой к стабилитрону Д2 и поэтому напряжение на базе постоянно. Стабилитроном и его балластным резистором образован первый делитель напряжения (Д2, R2). Нагрузка и усилитель на гальваническом каскаде усиления (Т2, Т3) образуют второй делитель напряжения. База транзистора Т2 включена в диагональ моста образованного двумя делителями напряжения, поэтому любое изменение напряжения на нагрузке приведет к изменению тока базы таким образом, что изменит сопротивление транзистора Т3 и восстановит напряжение на нагрузке, что и требуется. Напряжение на нагрузке всегда будет стремиться к напряжению на стабилитроне. Если к стабилитрону подключить переменный резистор Rп1 в качестве делителя напряжения то напряжение на нагрузке можно регулировать, так как напряжение на нагрузке теперь будет равно напряжению на подвижном контакте переменного резистора.

Цель работы. Закрепить навыки работы с мультиметром по измерению параметров, усвоить принцип работы схемы стабилизатора, освоить сборку и наладку электронных схем. Научится правильно планировать расположение деталей на макетной плате. Научится снимать карту состояния схемы.

 

1.Проверить комплектность и исправность деталей схемы.

2.Изучить принципиальную схему и спланировать расположение деталей.

3.Собрать устройство на макетной плате, следуя принципиальной электрической схеме.

4.Подключть к выходу схемы лампочку накаливания, напряжение питания которой равно максимальному напряжению выхода. Визуально проверить правильность монтажа и подать напряжение питания 10v. Если схема собрана правильно и детали исправны, стабилизатор работает сразу. Проверьте регулирование напряжения выхода, покрутив ручку переменного резистора делителя.

5.Снимите карту состояния схемы, измерив напряжения во всех электрических узлах схемы относительно общего " плюса". Для этого обозначить узел " плюс" цифрой 0, остальные оцифровать 1, 2, 3, и т.д. Измерить и записать напряжения между точками 0-1, 0-2, 0-3, и т.д.

 

Карта состояния схемы.

Точки снятия режима	0 - 1	0 - 2	0 - 3	0 - 4	0 - 5	0 - 6	0 - 7
Значения напряжения

 

 6.Снять карту состояния схемы при максимальном напряжении выхода, нулевом и половинном.

ВОПРОСЫ:

1. Какие электронные схемы называются стабилизаторами напряжения или тока?

2. Что называется параметрическим стабилизатором напряжения?

3. Чему равна сумма напряжений на мощном транзисторе (Э-К) и нагрузке стабилизатора (лампочке накаливания).

4. Чему равна сумма напряжений на резисторе Rб и стабилитроне?

5. Изменяется ли напряжение на выходе стабилизатора при изменении напряжения на входе?

6. Как работает схема защиты стабилизатора от короткого замыкания на выходе?

7. Что такое «карта состояния схемы», зачем она нужна?

 

Используемое оборудование

 

1. Вольтметр (Ампервольтомметр) - один.

2. Блок питания с регулированием выходного напряжения.

3. Транзистор - 3 шт.

4. Резистор постоянный - 4 шт.

5. Резистор переменный - 1 шт.

6. Стабилитрон    - 1 шт.

7. Лампочка накаливания - 1 шт.

8. Конденсатор постоянной емкости полярный - 1 шт.

9. Соединительные концы.

10.Макетная плата.

11.Паяльник, припой, флюс.

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 32

 

⇐ Предыдущая234567891011Следующая ⇒

Поделиться: