5coach19

COACH 19
Transformator
1. przekładnia transformatora
2. praca prądu elektrycznego na uzwojeniu pierwotnym
Program:
Coach 5
Projekt:
PTSN - Transformator
Ćwiczenia:
ad1. Transformator 1, przykład:
Result of Transformator 1b
ad2. Transformator 5, przykłady:
Result of Transformator 5a,
Result of Transformator 5b
Cel ćwiczenia:
1. Pokazanie relacji pomiędzy wielkościami napięcia oraz natęŜenia prądu elektrycznego dla
uzwojenia pierwotnego i wtórnego transformatora.
2. Pokazanie zaleŜności pracy wykonywanej przez prąd elektryczny (płynący przez
uzwojenie pierwotne transformatora) od obciąŜenia transformatora - oporu zwierającego
uzwojenie wtórne. Czy moŜliwe jest Ŝeby prąd płynący przez uzwojenie pierwotne
transformatora nie wykonywał pracy?
Układ pomiarowy:
Konsola pomiarowa CoachLab II i program sterujący Coach 5 są wykorzystywane do
pomiaru spadku napięcia na uzwojeniu pierwotnym transformatora (we1) i natęŜenia
zmiennego prądu elektrycznego płynącego przez to uzwojenie (we2), a takŜe spadku napięcia
na uzwojeniu wtórnym transformatora (we4) i natęŜenia prądu płynącego przez to uzwojenie
(we3). (Dla wejść 1 i 2 są wykorzystywane przejściówki 4mm – BT. Ziemie wszystkich wejść
konsoli są połączone co zostało wykorzystane w organizacji połączeń.)
NatęŜenie prądu jest wyznaczane poprzez pomiar spadku napięcia na znanym
oporniku. Napięcie to poprzez wzmacniacz jest podawane na wejście konsoli pomiarowej.
Dla uzwojenia pierwotnego wykorzystano opornik 1 Ω i wzmocnienie *100, a dla uzwojenia
wtórnego opornik 8 Ω i wzmocnienie *10. "Własne" sterowniki sensorów z odpowiednio
przygotowanymi kalibracjami umoŜliwiają odczyt napięcia w V, a natęŜenia w mA.
(Kalibracje dla pomiaru natęŜenia prądu: uzwojenie pierwotne - liniowa X0=2.5, Y0=0,
X1=3.5, Y1=10, uzwojenie wtórne - liniowa X0=2.5, Y0=0, X1=3.3, Y1=10).
Jako źródło napięć sinusoidalnych uŜywany jest generator funkcyjny Laboratoryjnego
Zestawu Pomiarowego DF-6911. Przykładowe wyniki zostały uzyskane dla częstotliwości
około 100 Hz.
Ustawienia parametrów pomiaru:
czas pomiaru
30 ms
częstotliwość próbkowania 2/ms
moŜna wykorzystać "trygerowanie"
Trigger settings: wejście 1, Up 0
T
- uwagi techniczne:
Przed rozpoczęciem pomiarów naleŜy odłączyć napięcie i ustawić poziomy zerowe na
potencjometrach wykorzystywanych wzmacniaczy.
Przykłady:
ad1.
Poprzez dobór relacji liczby zwojów uzwojenia pierwotnego i wtórnego moŜna
regulować napięcie uzyskiwane na uzwojeniu wtórnym.
uzwojenie pierwotne
uzwojenie wtórne
W prezentowanym przykładzie uzwojenie wtórne ma mniejszą liczbę zwojów niŜ pierwotne.
Kosztem zmniejszenia napięcia mamy moŜliwość uzyskania w obwodzie wtórnym większego
natęŜenia prądu. Z prawa zachowania energii wynika, Ŝe średnia moc prądu elektrycznego
w uzwojeniu wtórnym nie moŜe być większa niŜ w uzwojeniu pierwotnym
UpIp ≥ U w Iw
ad2.
Badamy jak zmieniają się natęŜenie prądu i napięcie na uzwojeniu pierwotnym,
a takŜe relacje fazowe między ich przebiegami przy zmianie obciąŜenia uzwojenia wtórnego.
a)
Opór obwodu wtórnego bardzo mały (uzwojenie wtórne zwarte).
W tym przypadku czasowe przebiegi napięcia
i natęŜenia są (niemal dokładnie) zgodne w
fazie. Wydzielana w obwodzie pierwotnym
moc jest cały czas dodatnia (jest maksymalna).
b)
Opór obwodu wtórnego bardzo duŜy (uzwojenie rozwarte).
W tym przypadku czasowe przebiegi napięcia
i natęŜenia są przesunięte w fazie. Wydzielana
w obwodzie pierwotnym średnia moc jest
mała. Chwilami ujemna moc świadczy
o oddawaniu energii przez cewkę uzwojenia
pierwotnego. W idealnym przypadku
(przesunięcie fazowe π/2) energia pobrana przez cewkę byłaby równa energii oddanej, średnia
praca wykonana przez prąd elektryczny byłaby równa zero – prąd elektryczny płynący przez
nieobciąŜony transformator (uzwojenie wtórne rozwarte) nie wykonywałby pracy.