Индивидуальный итоговый проект по теме "Трансформатор своими руками"

МУНИЦИПАЛЬНОЕ АВТОНОМНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «ГИМНАЗИЯ № 1 г. БЛАГОВЕЩЕНСКА»

Итоговый индивидуальный проект

Тема: «Трансформатор своими руками»

Предметная область: «физика»

Выполнил: Хлуденко Данил

Анатольевич,

ученик 9Б класса

МАОУ «Гимназия № 1

г.Благовещенска»

                          Руководитель: Юдина Татьяна Анатольевна,

 учитель физики

МАОУ «Гимназия № 1

г.Благовещенска»

                        г.Благовещенск – 2020г

Оглавление:

Введение

        Цель: Внести изменения в строение трансформатора , для изменения его показателей.

Задачи

1. Изучить теорию о трансформаторах
2. Узнать для чего может пригодится изменённый трансформатор
3. Изменить строение трансформатора

Актуальность

Данный проект может быть полезным для того чтобы: нагревать или плавить метал, для его дальнейшей обработки. Так же эти абсолютно безопасные бытовые устройства, которые нужны, если у вас на производстве или дома высокое напряжение в основной сети, чтобы сохранить работу домашних электроприборов. Если где-то в доме завалялся старый советский трансформатор, то он после внесений некоторых изменений в его строение, будет вашим самым полезным работником с достаточно высоким уровнем КПД. Понижающие автотрансформаторы «уводят» энергию, подавляя её. Такой трансформатор может пригодится для помощи в ситуациях где нужно нагреть или даже расплавить какой-либо металлический предмет, для дальнейшего изменения этого самого металлического предмета.

 1 Теоретическая часть

1.1 Устройства и информация об трансформаторах

 Трансформатор – это статическое электромагнитное устройство, имеющее две или более индуктивно связанные обмотки на каком-либо магнитопроводе и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем переменного тока в одну или несколько других систем, без изменения частоты.

 Трансформаторы очень распространены среди предметов которыми пользуется каждый среднестатистический человек. К примеру, возьмём тот же телефон, каждый телефон имеет внутри себя встроенный Гальванический элемент, или аккумулятор, который позволяет телефону работать автономно без блока питания, но аккумулятор не может брать энергию для работы телефона из неоткуда, поэтому для каждого телефона в комплекте в первую очередь идёт Блок Питания(БП) который в свою очередь и осуществляет пере подзарядку аккумулятора. Именно в БП чаще всего (почти всегда) встроен трансформатор, конечно он очень небольших размеров, но функционал у него остаётся прежним. В БП телефонов используются понижающие трансформаторы (о разновидностях трансформаторов позже) , которые понижают переменный ток в 220 В , на привычные для платы заряда аккумулятора 5В.

1.2 Виды трансформаторов:

1.Трансформаторы делятся на: Однофазные , трёхфазные ,понижающие и повышающие. Однофазный трансформатор состоит из замкнутого стального сердечника и двух магнитосвязанных обмоток: первичной на которую подаётся напряжение из сети, и вторичную с которой снимается преобразованное напряжение.

Трёхфазный трансформатор состоит из замкнутого стального сердечника, собранный из трёх ферримагнитных стержней. На стержнях располагаются первичная и вторичная обмотка.

Понижающие трансформаторы – этот вид трансформатора понижает переменное напряжение, из 220В в то, которому соответствует соотношение между сечением медного провода и количества витков на вторичной обмотке. Это нужно потому что не все устройства могут корректно работать от сети 220В.

Повышающий трансформатор- этот вид трансформатора повышает переменное напряжение, из 220В в то, в то, которому соответствует соотношение между сечением медного провода и количества витков на вторичной обмотке. Это нужно потому что некоторым приборам требуется высокое напряжение, но низкий ток.

Автотрансформатор — вариант трансформатора, в котором первичная и вторичная обмотки соединены напрямую, и имеют за счёт этого не только электромагнитную связь, но и электрическую. Обмотка автотрансформатора имеет несколько выводов (как минимум 3), подключаясь к которым, можно получать разные напряжения. Преимуществом автотрансформатора является более высокий КПД, поскольку лишь часть мощности подвергается преобразованию — это особенно существенно, когда входное и выходное напряжения отличаются незначительно. Недостатком является отсутствие электрической изоляции (гальванической развязки) между первичной и вторичной цепью.

1.3 Строение разновидностей трансформаторов

Так же существуют Воздушные и Масляные трансформаторы:

Воздушные трансформаторы как правило работают с меньшими мощностями, чем масляные, поскольку циркуляция масла обеспечивает лучшее охлаждение обмоток. Импульсные и высоковольтные трансформаторы, напротив, обычно выполняются воздушными, поскольку для первых малая диэлектрическая проницаемость воздуха обеспечивает лучшую передачу формы импульса, а для вторых лимитирующим фактором оказывается старение масла и резкое возрастание вероятности развития электрического пробоя.

Конструктивно для снижения потерь масляные трансформаторы обычно имеют замкнутый магнитопровод, в то время как маломощные воздушные трансформаторы (например, применяемые в электронных устройствах для электрической изоляции одной цепи от другой или для согласования по мощности) конструктивно могут оформляться в виде коаксиальных расположенных обмоток на ферримагнитном стержне.

И так, вернёмся к нашему трансформатору. Он состоит из магнитной основы и двух медных обмоток, то есть Первичная и Вторичная обмотки, на первичную обмотку мы подаём напряжение из сети, между обмотками и магнитной основой начинается процессы электромагнетизм и электромагнитная индукция . После чего на выходе вторичной мотки мы получаем изменённое напряжение и силу тока. Если трансформатор повышающий, то чем больше U, тем меньше I, и наоборот. Небольшие трансформаторы чаще всего работают на небольшой частоте примерно 50-60Гц. Самый простой способ откуда можно достать высоковольтный трансформатор-это микроволновая печь.

1.4 Трансформатор с магнетроном

Высоковольтный трансформатор соединён с токовым импульсатором , и подключён к магнетрону. Магнетрон –это генерируются сверхвысокочастотные колебания, он в свою очередь выпускает поток СВЧ лучей, которые поглощаются пищей и заставляют атомы внутри еды двигаться и сталкиваться друг с другом, то есть еда сама себя разогревает. Магнетрону нужно высокое напряжение, но не большая сила тока, из-за чего

в микроволновой печи установлен повышающий, а не понижающий трансформатор.

Практическая часть

Цель: Изменить строение трансформатора, то есть переделать его из повышающего в понижающий.

Задачи: Изменить строение трансформатора.

Оборудование: Трансформатор, трехфазный провод сечением 7мм2, однофазный провод для питания от сети, ножовка, шуруповёрт, сверло по металлу на 12мм, долото, молоток, паяльник, изолента.

Ход работы:

1. Первым делом нам нужно удалить вторичную обмотку

2. Ножовкой с обеих сторон отрезаем части вторичной обмотки, шуруповёртом и сверлом по металлу проделываем сквозные отверстия через вторичную обмотку.

3. Рассверливаем отверстия, долотом выбиваем оставшиеся фрагменты медной проволоки.

4.Дальше нам нужно заменить вторичную обмотку.

После завершения работ над изменением строения трансформатора нам нужно высчитать силу тока, исходящую из вторичной обмотки.

Высчитываем по формуле: I=j*(3,14*d2 мм) /4.      Где:

I-сила тока A

j-плотность тока А/мм2

d-диамтр провода,мм

После вычислений мы получаем что на выходе из вторичной обмотки сила тока приблизительно равна 96А

Заключение

В результате проделанной работы был проведён обзор теоретических источников информации. Проведен эксперимент с изменением трансформатора, изучением и измерением получившихся данных о нём, и вероятных ситуациях и делах в которых этот трансформатор может быть использован.  

Список литературы:

1. А. В.Перышкин. Физика 9 класс, Дрофа, Москва 2008 г

2.  Wikipedia.org- https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D1%80%D0%B0%D0%BD%D1%81%D1%84%D0%BE%D1%80%D0%BC%D0%B0%D1%82%D0%BE%D1%80 

3. Google.ru- https://samelectrik.ru/kak-opredelit-sechenie-provoda-i-kabelya.html

4. Youtube.com- https://www.youtube.com/watch?v=oPSLDcZ3Oq8&t=166s