Konrad Zdziech
WTD 1
Cel ćwiczenia
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.
Wykonanie ćwiczenia
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
Obliczenia w tym doświadczeniu były dość proste, więc nie będę ich powtarzał w tej części sprawozdania.
Rachunek błędów:
Przekładnia transformatora
ki=U2i/U1i
ks= 1/n*k1 + 1/n*k2+...+1/n*ki
Δki= | ks – ki |
Δk= pierw.[Δk1²+ Δk2²+...+ Δki² / n(n – 1)]
Δk1=|0,127 – 0,13 |=0,003
Δk2=|0,127 – 0,13 |=0,003
Δk3=|0,127 –0,013|=0,003
Δk4=|0,127 –0,012|=0,007
Δk5=|0,127 –0,125|=0,002
Δk6=|0,127 –0,125|=0,002
Δk7=|0,127 – 0,13|=0,003
Δk8=|0,127 –0,125|=0,002
Δk= 0,009231158
ΔU=1
ΔI1=0,001
ΔI2=0,01
Δή=ή (ΔU1/ U1+ ΔI1/I1+ ΔU2/ U2+ ΔI2/I2)
Δή1= 0,033076
Δή3= 0,03667
Δή6= 0,03893
Δή8= 0,03989
ΔP2=P2(ΔU2/U2+ΔI2/I2)
Δ(P2)1= 1,276
Δ(P2)3= 1,6
Δ(P2)6= 3,07
Δ(P2)8= 5,07
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 rośnie wraz ze wzrostem oporu stawianego przez opornik. Im mniejsze natężenie tym większa sprawność transformatora. Moc układu pierwotnego i wtórnego również rośnie wraz ze spadkiem oporu, a co się z tym wiąże zmniejsza się też różnica między wartościami mocy układu wtórnego i pierwotnego. Przy pierwszej próbie P1 – P2=17,3 W, a dla ostatniej próby
P1 – P2= 4,95 W. Dla maksymalnej wartości oporu w naszym ćwiczeniu sprawność wyniosła 66,1% - jest to niski współczynnik( ok. 35 % zostaje stracone). Dla minimalnej wartości oporu obliczyliśmy sprawność- 96,65% wartość zadowalająca (tylko 3,5% energii zostaje stracone). Można więc wywnioskować, ze do budowy transformatorów używa się materiałów o niskiej oporności w celu uniknięcia strat energii.