ĆWICZENIE

ĆWICZENIE 3
BUDOWA I ZASADA DZIAŁANIA TRANSFORMATOR PRĄDU ZMIENNEGO
CELE ĆWICZENIA:
- poznanie budowy szkolnego transformatora rozbieralnego;
- wyznaczenie przekładni transformatora;
- przeprowadzenie wybranych doświadczeń zapoznających z możliwościami
wykorzystania transformatora;
- kształcenie umiejętności wykonywania doświadczeń według opisu „krok po
kroku”;
- kształcenie umiejętności prawidłowej interpretacji wyników obserwacji.
WYPOSAŻENIE:
szkolny transformator rozbieralny z kompletem różnych zwojnic, dwa woltomierze
prądu przemiennego, woda, przewody, włącznik, grube gwoździe stalowe, kombinerki.
PRZEBIEG ĆWICZENIA:
1. Na jednej kolumnie rdzenia transformatora rozbieralnego ustaw pionowo zworę po czym na tę
samą kolumnę nałóż zwojnicę 1100 zwojów.
a) Zwojnicę 1100 przyłącz do sieci prądu przemiennego (230V), a na zworę nasuń zwojnicę
14 zwojów z żarówką (rys. 1). Przesuwając w górę i w dół zwojnicę z żarówką obserwuj
świecenie żarówki..
b) Zwojnicę z żarówką przenieś na drugą kolumnę rdzenia (bez zwojnicy 1100) i zamknij
rdzeń zworą. Zmniejszając i zwiększając szczelinę między rdzeniem a zworą obserwuj
świecenie żarówki.
c) Zanotuj wszystkie obserwacje i wyciągnij wnioski (wyjaśnij uzyskany efekt).
Rys.1.
2. Na lewą kolumnę rdzenia nałóż zwojnicę 1100 zwojów (np), a na drugą kolumnę (prawą)
kolejno zwojnicę n1 = 600, n2 = 130, n3 = 66, n4 = 33 zwojów.
a) Po włączeniu napięcia sieciowego do zwojnicy 1100 zwojów, stanowiącej pierwotne
uzwojenie transformatora, zmierz napięcie w uzwojeniu pierwotnym (Up);
b) zmierz przy zamkniętej zworze napięcia na wtórnych uzwojeniach (Uwk dla k = 1,..4);
c) wyznacz stosunek Uwk/Up i porównaj uzyskane wyniki ze stosunkiem nk/np
(dla k = 1,..4);
d) dla jednej wybranej zwory zmierz napięcie przy otwartym rdzeniu (bez zwory) i oblicz
stratę (w %) na rozpraszanie pola magnetycznego;
e) na podstawie zanotowanych wyników wyciągnij wnioski.
1
3. Zbuduj model transformatorowej spawarki punktowej nakładając na jedną kolumnę rdzenia
zwojnicę o 1100 zwojów, a na drugą specjalną zwojnicę do spawania wykonaną z 6 zwojów
grubego miedzianego drutu i zaopatrzoną w elektrody do spawania (rys. 2.).
a) między elektrody spawalnicze włóż dwa paski blachy stalowej o grubości 0,2-0,5 mm
trzymając je za pomocą kombinerek;
b) włącz do sieci uzwojenie pierwotne i ściśnij elektrodami blaszki. Co obserwujesz
(co dzieje się z blaszkami) w miejscu styku elektrod?
Rys. 2.
c) na miejsce elektrod w cewce do spawania wstaw dość gruby kawałek drutu żelaznego
(gwóźdź);
d) włącz do sieci uzwojenie pierwotne i obserwuj włożony drut;
zapisz odpowiednie wnioski - jakie urządzenie symuluje układ w punkcie d.
Uwaga: Chcąc uzyskać wyższą temperaturę spawania można zastosować na krótki czas
jako pierwotne uzwojenie zwojnicę 600 zwojową.
4. W celu demonstracji topnienia metali za pomocą prądu indukcyjnego nałóż na jedną kolumnę
rdzenia zwojnicę 1100 lub 600 zwojów, a na drugą kolumnę rynienkę do topienia metali
(rys. 3). Do rynienki nalej niewielką ilość wody.
Co obserwujesz i dlaczego?
Rys. 3.
5. Nad zwojnicą 1100 zwojową umieszczoną na jednej kolumnie rdzenia ustaw pionowo zworę
(jak w doświadczeniu 1), a następnie na zworę nałóż pierścień aluminiowy (rys. 5a).
a)
włącz prąd w uzwojeniu pierwotnym i obserwuj zachowanie się pierścienia
aluminiowego (efekt Thomsona);
b)
w miejsce pierścienia całego włóż pierścień przecięty (rys. 5b), co teraz obserwujesz?
c)
d)
wyjaśnij zaobserwowane (w punktach a i b) efekty;
jak twoim zdanie zachowałby się pierścień żelazny umieszczony w miejsce
pierścienia aluminiowego?
Rys. 4.
2
PYTANIA UZUPEŁNIAJĄCE:
1. Ułóż
łańcuch
przyczynowo-skutkowy
przetwarzania
prądu
zmiennego
w
transformatorze.
2. Dlaczego rdzenie transformatorów wykonane są z blach żelaznych i dlaczego rdzenie
składają z tych blach złożonych podłużnie, a nie poprzecznie do płaszczyzny rdzenia?
3. Dlaczego uzwojenia transformatorów małej mocy nawinięte są zwykle na środkowej
kolumnie rdzenia dwuokienkowego, a uzwojenia transformatorów dużej mocy nawinięte
są na zewnętrznych kolumnach rdzenia jedno-okienkowego?
4. Czy zmienne napięcie w uzwojeniu wtórnym transformatora nieobciążonego względem
napięcia w uzwojeniu pierwotnym jest w fazie czy też w przeciwfazie (fazy przesunięte
o 180)?
5. Dlaczego w przypadku zwarcia uzwojenia wtórnego przepaleniu może ulec również
uzwojenie pierwotne?
3