Министерство образования и науки Российской Федерации
ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)
Кафедра промышленной электроники (ПрЭ)
ИЗУЧЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ТРАНСФОРМАТОРА
Лабораторная работа №1
по дисциплине «Магнитные элементы электронной техники»
Выполнили:
студенты гр. 366-1
_________ Грезева А.Е.
_________ Данкевич И.С.
_________ Дубина А.А.
_________ Замира К.И.
«___»___________2019 г.
Проверил:
Младший научный сотрудник
________ Запольский С.А.
«___»___________2019 г.
2019
2
Содержание
ВВЕДЕНИЕ...................................................................................................... 3
1. Схемы исследуемых устройств .............................................................. 3
2. Ход работы ................................................................................................. 5
2.1 Исследование резонансным методом .............................................. 5
2.2 Исследование резистивным методом.............................................. 7
Заключение ...................................................................................................... 8
3
ВВЕДЕНИЕ
Трансформатор – статическое электромагнитное устройство, имеющее N
индуктивно связанных между собой обмоток и предназначенное для
преобразования переменного тока посредством электромагнитной индукции.
Целью работы является:
- Измерение электрических величин и определение параметров
трансформатора резонансным методом;
- Измерение электрических величин и определение параметров
трансформатора резистивным методом.
1. Схемы исследуемых устройств
В
данной
лабораторной
работе
для
исследования
был
выдан
трансформатор.
Эквивалентная электрическая схема трансформатора приведена на
рисунке 2.1.
r1
LS1
U1
i1
U0
r2
LS2
i2
L0
U2
rн
i0
Рисунок 2.1 – Эквивалентная схема двух-обмоточного трансформатора
Схема измерения резонансным методом и его эквивалентная схема (с
замкнутым и разомкнутым ключом) представлены на рисунках 2.2 и 2.3
соответственно.
C = 0.1 мкФ
20Гц – 100кГц
V
L1
L2
S
Рисунок 2.2 – Схема измерений резонансным методом
4
С
С
Lc
LS
б)
а)
Рисунок 2.3 – Схема замещения трансформатора в опыте резонансным
методом, где: а) ключ S разомкнут; б) ключ S замкнут.
Схема измерения резисторным методом и его эквивалентная схема (с
замкнутым и разомкнутым ключом) представлены на рисунках 2.4 и 2.5
соответственно.
V
R1 = 10 кОм
20Гц – 100кГц
L1
L2
S
Рисунок 2.4 – Схема измерений резисторным методом
R1
L1
С1
Рисунок 2.5 – Схема замещения трансформатора в опыте резисторным методом
5
2. Ход работы
2.1 Исследование резонансным методом
1. Подключили первичную обмотку трансформатора к клеммам XT5-XT6,
вторичную к клеммам XT7-XT8, генератор ГНЧ2 – к клеммам В1-В2
лабораторного стенда.
2. Установили ключ S3 в положение «1», ключ S4 в положение «0».
Осциллограф подключили к выводам XW3 и XW4.
Определили резонансную частоту fрез (осциллографом) путем изменения
частоты генератора ГНЧ2. Экспериментально была определена частота
резонанса, f рез  178 Гц.
Экспериментальные данные опыта представлены в таблице 2.1.
Т а б ли ц а 2 . 1 - Экспериментальные данные опыта
U, B
0,25
0,4
1
1,3
1,5
1,4
1,3
1,25
1,2
f, Гц
140
150
160
170
178
180
190
200
210
На рисунке 2.1 представлен график зависимости тока в резонансном
контуре от частоты.
1,6
1,4
1,2
U, В
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
140
150
160
170
178
f, Гц
180
190
200
210
Рисунок 2.1 - График зависимости тока в резонансном контуре от частоты
6
Рассчитали добротность резонансного контура:
Q
U рез
U вх

1,5
 3.
0,5
Рассчитали индуктивность намагничивания L0:
Lo 
1
(2  f рез )2  С

1
 8 Гн .
(2    178)2  0.1  106
3. Установили ключ S4 в положение «1». Определили резонансную частоту
f’рез
(осциллографом)
путем
изменения
частоты
генератора
ГНЧ2.
Экспериментально была определена частота резонанса, f 'рез  3000 Гц.
Экспериментальные данные опыта представлены в таблице 2.2.
Таблица 2.2 - Экспериментальные данные опыта
U, В
0,4
0,5
0,6
0,65
0,75
0,9
0,98
1,0
f, кГц
2
2,1
2,2
2,3
2,4
2,5
2,6
2,7
U, В
1,05
1,1
1,25
1,15
1,1
1,0
0,98
0,95
f, кГц
2,8
2,9
3
3,1
3,2
3,3
3,4
3,5
На рисунке 2.2 представлен график зависимости тока в резонансном
контуре от частоты.
1,4
1,2
U, В
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
2
2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 2,9
f, кГц
3
3,1 3,2 3,3 3,4 3,5
Рисунок 2.2 - График зависимости тока в резонансном контуре от частоты
7
Рассчитали добротность резонансного контура:
Q
U рез
U вх

1,25
 2,5 .
0,5
Рассчитали индуктивность рассеяния Ls= Ls1+ L’s2:
Ls  Ls1  L's 2 
1
(2  f ' рез )2  С

1
 0.028 Гн .
(2    3000)2  0.1 106
2.2 Исследование резистивным методом
1. Подключили первичную обмотку трансформатора к клеммам XT5-XT6,
вторичную к клеммам XT7-XT8, генератор ГНЧ2 – к клеммам В1-В2
лабораторного стенда.
2. Установили ключ S2 в положение «0», ключ S3 в положение «0», ключ
S4 в положение «II». Вольтметр подключили к выводам XW1 и XW2.
3. Определили частоту f, при которой на резисторе R падает половина
напряжения генератора ГНЧ2. Экспериментально была определена частота
резонанса, f рез  136 Гц .
Рассчитали емкость С1 первичной обмотки трансформатора:
С1 
1
1

 117 нФ .
2 f  R 2  3.14 136  104
4. Установили ключ S2 в положение «I», ключ S3 в положение «0», ключ
S4 в положение «II». Вольтметр подключили к выводам XW1 и XW2.
5. Определили частоту f, при которой на резисторе R падает половина
напряжения генератора ГНЧ2. Экспериментально была определена частота
резонанса, f рез  1450 кГц .
Рассчитали межобмоточную емкость С12 трансформатора:
С12 
1
1

 11 пФ .
2 f  R 2  3.14  14,5 105  104
8
Заключение
Измерили
электрические
величины
и
определили
параметры
трансформатора резонансным методом, построили графики зависимости
напряжения резонансного контура от частоты, измерили электрические
величины и определили параметры трансформатора резистивным методом.