Wstęp:
Celem ćwiczenia jest określenie przekładni i sprawności transformatora. Określimy w ten sposób jego podstawowe parametry. Przekładnia transformatora mówi nam o tym w jakim stosunku liczbowym mają się do siebie: napięcie na uzwojeniu pierwotnym do napięcia uzwojenia wtórnego. Sprawność transformatora mówi nam o tym jaka część energii uzwojenia pierwotnego pojawia się na uzwojeniu wtórnym. Innymi słowy ile wynoszą straty powstające z racji działania transformatora.
Aby przeprowadzić doświadczenia potrzebne nam są: transformator, zasilacz prądu zmiennego z możliwością regulacji napięcia wychodzącego, dwa woltomierze, dwa amperomierze oraz opornik z możliwością regulacji generowanego oporu. W pierwszej części ćwiczenia badamy przekładnię transformatora. W tym celu do zasilacza podłączamy transformator; równolegle w obwodzie pierwotnym i wtórnym woltomierze. Nastawiamy kolejno różne wartości napięcia na zasilaczu i mierzymy wartości napięć na uzwojeniu pierwotnym i wtórnym. Średnia arytmetyczna stosunków napięć będzie wyznaczała przekładnię transformatora. W drugiej części ćwiczenia dodatkowo do układu podłączamy równolegle dwa amperomierze oraz opornik do układu zasilanego prądem z uzwojenia wtórnego. Dokonujemy kolejnych pomiarów natężenia (napięcie jest stałe) i obliczamy moc (P = U*I) układu pierwotnego i wtórnego. Obliczenia te pozwalają nam na określenie poziomu sprawności transformatora.
Obliczenia:
Wyznaczanie przekładni transformatora
Napięcie pierwotne 
:
pomiar 1 - 15,14V
pomiar 2 - 17,18V
pomiar 3 - 19,27V
pomiar 4 - 21,37V
pomiar 5 - 23,49V
pomiar 6 - 25,55V
pomiar 7 - 27,62V
Napięcie wtórne 
:
pomiar 1 - 1,994V
pomiar 2 - 2,261V
pomiar 3 - 2,538V
pomiar 4 - 2,817V
pomiar 5 - 3,097V
pomiar 6 - 3,363V
pomiar 7 - 3,638V
Przekładnia transformatora 
:
pomiar 1 - 0,132
pomiar 2 - 0,132
pomiar 3 - 0,132
pomiar 4 - 0,132
pomiar 5 - 0,132
pomiar 6 - 0,132
pomiar 7 - 0,132
Wartość średnia 
Wyznaczanie sprawności transformatora
Obwód pierwotny:
Napięcie pierwotne
:
pomiar 1 - 16,27V pomiar 7 - 16,35V
pomiar 2 - 16,30V pomiar 8 - 16,34V
pomiar 3 - 16,31V pomiar 9 - 16,37V
pomiar 4 - 16,30V pomiar 10 - 16,37V
pomiar 5 - 16,32V pomiar 11 - 16,35V
pomiar 6 - 16,35V pomiar 12 - 16,35V
Natężenie pierwotne
:
pomiar 1 - 14,63mA pomiar 7 - 7,14mA
pomiar 2 - 11,88mA pomiar 8 - 6,85mA
pomiar 3 - 9,88mA pomiar 9 - 6,62mA
pomiar 4 - 8,72mA pomiar 10 - 6,43mA
pomiar 5 - 8,01mA pomiar 11 - 6,31mA
pomiar 6 - 7,52mA pomiar 12 - 6,25mA
Obwód wtórny:
Napięcie wtórne
:
pomiar 1 - 2,009V pomiar 7 - 2,141V
pomiar 2 - 2,050V pomiar 8 - 2,147V
pomiar 3 - 2,083V pomiar 9 - 2,155V
pomiar 4 - 2,107V pomiar 10 - 2,158V
pomiar 5 - 2,120V pomiar 11 - 2,162V
pomiar 6 - 2,132V pomiar 12 - 2,165V
Natężenie wtórne
:
pomiar 1 - 83,4mA pomiar 7 - 13,72mA
pomiar 2 - 60,1mA pomiar 8 - 10,02mA
pomiar 3 - 42,2mA pomiar 9 - 6,84mA
pomiar 4 - 31,26mA pomiar 10 - 4,02mA
pomiar 5 - 23,70mA pomiar 11 - 2,05mA
pomiar 6 - 18,30mA pomiar 12 - 1,02mA
Moc prądu w uzwojeniu pierwotnym 
:
pomiar 1 - 238,03mW pomiar 7 - 116,74mW
pomiar 2 - 193,64mW pomiar 8 - 111,93mW
pomiar 3 - 161,14mW pomiar 9 - 108,37mW
pomiar 4 - 142,14mW pomiar 10 - 105,26mW
pomiar 5 - 130,72mW pomiar 11 - 103,17mW
pomiar 6 - 122,95mW pomiar 12 - 102,19mW
Moc prądu w uzwojeniu wtórnym 
:
pomiar 1 - 167,55mW pomiar 7 - 29,37mW
pomiar 2 - 123,21mW pomiar 8 - 21,51mW
pomiar 3 - 87,90mW pomiar 9 - 14,74mW
pomiar 4 - 65,86mW pomiar 10 - 8,68mW
pomiar 5 - 50,24mW pomiar 11 - 4,43mW
pomiar 6 - 39,02mW pomiar 12 - 2,21mW
Sprawność transformatora 
:
pomiar 1 - 70,39% pomiar 7 - 25,16%
pomiar 2 - 63,62% pomiar 8 - 19,22%
pomiar 3 - 54,55% pomiar 9 - 13,60%
pomiar 4 - 46,34% pomiar 10 - 8,24%
pomiar 5 - 38,44% pomiar 11 - 4,30%
pomiar 6 - 31,73% pomiar 12 - 2,16%
Rachunek błędów
Przekładnia transformatora
Dla pojedynczego błędu pomiaru przekładni 
, gdzie:
pomiar 1 - 0,00395 pomiar 7 - 0,00395
pomiar 2 - 0,00395 pomiar 8 - 0,00395
pomiar 3 - 0,00395 pomiar 9 - 0,00395
pomiar 4 - 0,00395 pomiar 10 - 0,00395
pomiar 5 - 0,00395 pomiar 11 - 0,00395
pomiar 6 - 0,00395 pomiar 12 - 0,00395
Sprawność transformatora
Błąd bezwzględny dla pojedynczego pomiaru sprawności transformatora
, gdzie:
pomiar 1 - 4,22% pomiar 7 - 1,51%
pomiar 2 - 3,82% pomiar 8 - 1,15%
pomiar 3 - 3,27% pomiar 9 - 0,82%
pomiar 4 - 2,78% pomiar 10 - 0,49%
pomiar 5 - 2,31% pomiar 11 - 0,26%
pomiar 6 - 1,90% pomiar 12 - 0,13%
Moc prądu w uzwojeniu wtórnym
Dla pojedynczego błędu pomiaru mocy prądu w uzwojeniu wtórnym 
pomiar 1 - 5,02652mW pomiar 7 - 0,88124mW
pomiar 2 - 3,69615mW pomiar 8 - 0,64539mW
pomiar 3 - 2,63708mW pomiar 9 - 0,44221mW
pomiar 4 - 1,97594mW pomiar 10 - 0,26025mW
pomiar 5 - 1,50732mW pomiar 11 - 0,13296mW
pomiar 6 - 1,17047mW pomiar 12 - 0,06625mW
Wnioski:
Przekładnia jest wartością stałą i mówi nam jaką część napięcia pierwotnego będzie stanowić napięcie wtórne. Sprawność transformatora nie jest stała. Jest ona zależna (przy przyjętym stałym napięciu) od wartości natężenia prądu. Natężenie to maleje wraz ze wzrostem oporu stawianego przez opornik (zachowane zostaje prawo Ohma). Im większe natężenie tym większa sprawność transformatora. Moc układu pierwotnego i wtórnego spada wraz ze wzrostem oporu. Dla minimalnej wartości oporu w naszym ćwiczeniu sprawność wyniosła 70,39±4,22%. Dla maksymalnej wartości oporu obliczyliśmy sprawność 2,16±0,13% . Można więc wywnioskować, że do budowy transformatorów używa się materiałów o niskiej oporności w celu uniknięcia strat energii.
Wyszukiwarka