Презентация к уроку в 11 классе: ТРАНСФОРМАТОРЫ, устройство, принцип действия

•изучить назначение, устройство и принцип действия трансформатора;
•научиться определять КПД трансформатора;
•применение трансформатора.

Вы уже знаете о суперспособностях современного учителя?

Тратить минимум сил на подготовку и проведение уроков.

Быстро и объективно проверять знания учащихся.

Сделать изучение нового материала максимально понятным.

Избавить себя от подбора заданий и их проверки после уроков.

Наладить дисциплину на своих уроках.

Получить возможность работать творчески.

=> ПОЛУЧИТЬ СУПЕРСПОСОБНОСТИ УЧИТЕЛЯ <=

Просмотр содержимого документа
«Презентация к уроку в 11 классе: ТРАНСФОРМАТОРЫ, устройство, принцип действия»

ТРАНСФОРМАТОРЫ, устройство, принцип действия

Выполнил: учитель физики

МБОУ Ишунский УВК

муниципального образования

Красноперекопский район

Республики Крым

Бургу Николай Амвросиевич

Цели урока:

изучить назначение, устройство и принцип действия трансформатора;
научиться определять КПД трансформатора;
применение трансформатора.

Трансформатор –

устройство, применяемое для повышения или понижения переменного напряжения и силы электрического тока.

История создания трансформатора

В 1831 году английским физиком Майклом Фарадеем было открыто явление электромагнитной индукции, которое легло в основу работы трансформатора. В этом же году появилось его схематическое изображение . Хоть Фарадей в своих опыта и использовал подобие современного трансформатора, однако основное свойство трансформатора – трансформация токов и напряжений, было открыто позже.
В 1848 году французским механиком Г.Румкорфом была изобретена индукционная катушка (индуктивность) – прообраз трансформатора.
Датой же рождения первого трансформатора считается 30 ноября 1876 года , когда русский изобретатель П. Н. Яблочков получил патент на трансформатор с разомкнутым сердечником. Это был стержень с намотанными на него обмотками.
В 1884 году в Англии братьями Джоном и Эдуардом Гопкинсонами был создан первый трансформатор с замкнутым сердечником.
В конце 1880-х инженером Д. Свинберном было изобретено масляное охлаждение трансформатора – это повысило надежность и долговечность его обмоток.
В 1889 году русский электротехник М. О. Доливо-Добровольский вместе с предложенной им трехфазной системой переменного тока создал первый трехфазный трансформатор.
Дальнейшее развитие трансформаторов сводилось к усовершенствованию материала сердечника, что позволило снизить потери и значительно увеличить эффективность трансформаторов.

Стальной сердечник

Катушка с проволочной обмоткой

Внешний вид разобранного трансформатора

Элементы трансформатора:

Пластины стального сердечника

Катушка с проволочной обмоткой

Работа трансформатора

Первичная обмотка

Вторичнаяобмотка

U = fNФ

Работа трансформатора на холостом ходу

Действие трансформатора основано на явлении электромагнитной индукции
При прохождении переменного тока по первичной обмотке в сердечнике появляется переменный магнитный поток, который возбуждает ЭДС индукции в каждой обмотке. Сердечник концентрирует магнитное поле, так что магнитный поток существует практически только внутри сердечника и одинаков во всех его сечениях. В режиме холостого хода , то есть при разомкнутой цепи вторичной обмотки, ток в первичной обмотке весьма мал из-за большого индуктивного сопротивления обмотки. В этом режиме трансформатор потребляет небольшую мощность.
Если полную ЭДС индукции, возникающую в первичной обмотке (имеющей N 1 витков) обозначить как ε 1 , а полную ЭДС индукции, возникающую во вторичной обмотке ( N 2 витков) как ε 2 , то имеет место следующее соотношение:

Активное сопротивление обмоток трансформатора мало, и им можно пренебречь. В этом случае модуль напряжения на зажимах катушки приблизительно равен модулю ЭДС индукции.
Величина K называется коэффициентом трансформации. При K 1 трансформатор является понижающим, а при K

Работа трансформатора под нагрузкой

Если к концам вторичной обмотки присоединить нагрузку, потребляющую электроэнергию, то сила тока во вторичной обмотке уже не будет равна нулю. Появившийся ток создает в сердечнике свой переменный магнитный поток, который по правилу Ленца должен уменьшить изменения магнитного потока в сердечнике. Уменьшение амплитуды колебаний результирующего магнитного потока должно уменьшить и ЭДС индукции в первичной обмотке. Но это невозможно, так как модуль напряжения на зажимах первичной катушки по прежнему приблизительно равен модулю ЭДС индукции. Поэтому при замыкании цепи вторичной обмотки автоматически увеличивается сила тока в первичной обмотке. Его амплитуда возрастает таким образом, чтобы восстановить прежнее значение амплитуды колебаний результирующего магнитного потока. Мощность в первичной цепи при нагрузке трансформатора, близкой к номинальной, приблизительно равна мощности во вторичной цепи:

отсюда:

Таким образом, повышая с помощью трансформатора напряжение в несколько раз, мы во столько же раз уменьшаем силу тока (и наоборот).

КПД трансформатора

Виды трансформаторов:

Силовой трансформатор

Данный вид трансформатора предназначен для преобразования электрической энергии в электрических сетях и в установках, предназначенных для приёма и использования электрической энергии.

Трансформатор тока

Трансформатор тока – трансформатор, предназначенный для измерения больших токов.

Этот вид трансформаторов широко используются для измерения электрического тока и в устройствах релейной защиты электроэнергетических систем, отсюда – требования к максимальной точности.

Трансформатор напряжения

Трансформатор напряжения – трансформатор, предназначенный для преобразования высокого напряжения в низкое в цепях, в измерительных цепях и цепях РЗиА (релейной защиты и автоматики). Применение этого вида трансформатора позволяет изолировать логические цепи защиты и цепи измерения от цепи высокого напряжения.

Автотрансформатор

Автотрансформатор – вариант трансформатора, в котором первичная и вторичная обмотки соединены напрямую и имеют за счёт этого не только электромагнитную связь, но и электрическую. Преимуществом этого вида трансформатора является достаточно высокий КПД (преобразованию подвергается только часть мощности).

Импульсный трансформатор

Этот вид трансформатора предназначен для преобразования импульсных сигналов с длительностью импульса до десятков микросекунд с минимальным искажением формы импульса.

Разделительный трансформатор

Разделительный трансформатор – трансформатор, первичная обмотка которого электрически не связана с вторичными обмотками. При работе с этим видом трансформатора нет угрозы поражения током при одновременном прикасании к земле и токоведущим частям (или нетоковедущим частям, оказавшимся под напряжением из-за повреждения изоляции).

Пик-трансформатор

Пик-трансформатор – трансформатор, преобразующий синусоидальное напряжение в импульсы пикообразной формы. Данный вид трансформаторов применяется для управления тиристорами либо другими полупроводниковыми и электронными устройствами.