ПРОЕКТ на коференцию Шаг в будущее "Трансформаторы"
Презентация к муниципальному этапу ученической конференции "Шаг в будущее".
Скачать:
| Вложение | Размер |
|---|---|
 transformator.pptx | 2.44 МБ |
Предварительный просмотр:
Подписи к слайдам:
19.01.2023 2
19.01.2023 3 В нашей работе мы расскажем об одном из замечательных изо- бретений человечества – транс- форматоре. Немногие знают, что это электротехническое устрой- ство имеется почти в каждой квартире и помогает нам на про- тяжении всей жизни.
19.01.2023 4 В наше время известны тысячи разнообразных конструкций трансформаторов – от миниатюрных до гигантских, для транспортировки которых требуются специальные железнодорожные платформы или мощные плавучие средства.
19.01.2023 5 Предпосылки для изобретения трансформатора были заложены в 1831 году Майклом Фарадеем , после открытия им явления электромагнитной индукции: если в одном из параллельных проводников изменяется величина электрического тока, то в другом проводнике - наводится электродвижущая сила. Этот эффект усиливается, если проводников взять несколько и соединить их в виде обмоток. Этот эффект еще более усилится, если между параллельными проводниками-обмотками поместить ферромагнетик, например, железо. Эффект еще более усилится, если ферромагнетик пропустить через обмотки и замкнуть в виде контура, что и сделал Фарадей. Так он изобрел и изготовил первый трансформатор, работавший в релейно-импульсном режиме при включении и отключении электрической цепи первичной обмотки. Это был настоящий трансформатор с несколькими медными обмотками, навитыми на замкнутый тороидальный железный сердечник - магнитопровод. Изобретение
19.01.2023 6 Напомним, что явление электромагнит- ной индукции было открытое Фарадеем в 1831 году и заключалось в возникнове- нии индукционного тока в замкнутом про- водящем контуре при изменении числа линий магнитной индукции пронизываю- щих этот контур.
19.01.2023 7 Продемонстрировать это явление можно на простом опыте: при вне- сении и вынесении постоянного магнита в проволочную катушку, гальванометр показывает наличие тока в ней.
19.01.2023 8 ФАРАДЕЙ (Faraday), Майкл 22 сентября 1791 г. – 25 августа 1867 г. Английский физик Майкл Фарадей родился в предместье Лондона в семье кузнеца. Окончив начальную школу, с двенадцати лет он работал разносчиком газет, а в 1804 г. поступил в ученики к переплетчику Рибо, французскому эмигранту, всячески поощрявшему страстное стремление Фарадея к самообразованию. Чтением и посещением публичных лекций молодой Фарадей стремился пополнить свои знания, причем его влекли главным образом естественные науки – химия и физика. В 1813 г. один из заказчиков подарил Фарадею пригласительные билеты на лекции Гемфри Дэви в Королевском институте, сыгравшие решающую роль в судьбе юноши. Обратившись с письмом к Дэви, Фарадей с его помощью получил место лабораторного ассистента в Королевском институте. В 1813–1815 гг., путешествуя вместе с Дэви по Европе, Фарадей посетил лаборатории Франции и Италии. После возвращения в Англию научная деятельность Фарадея протекала в стенах Королевского института, где он сначала помогал Дэви в химических экспериментах, а затем начал самостоятельные исследования. Фарадей осуществил сжижение хлора и некоторых других газов, получил бензол. В 1821 г. он впервые наблюдал вращение магнита вокруг проводника с током и проводника с током вокруг магнита, создал первую модель электродвигателя. В течение последующих 10 лет Фарадей занимался исследованием связи между электрическими и магнитными явлениями. Его исследования увенчались открытием в 1831 г. явления электромагнитной индукции. Фарадей детально изучил это явление, вывел его основной закон, выяснил зависимость индукционного тока от магнитных свойств среды, исследовал явление самоиндукции и экстратоки замыкания и размыкания. Открытие явления электромагнитной индукции сразу же приобрело огромное научное и практическое значение; это явление лежит, например, в основе работы не только трансформаторов но и всех генераторов постоянного и переменного тока. Немного истории:
19.01.2023 9 Впервые индукционная катушка в качестве трансформатора была применена талантливым русским электротехником-изобретателем Павлом Николаевичем Яблоковым (1847–1894). В 1876 г. он изобрел знаменитую «электрическую свечу» – первый источник электрического света, получивший широкое применение и известный под названием «русского света». Благодаря своей простоте «электрическая свеча» в течение нескольких месяцев распространилась по всей Европе и даже достигла покоев персидского шаха и короля Камбоджи. Для одновременного включения в электрическую сеть большого числа свечей Яблочков изобрел систему «дробления электрической энергии» посредством индукционных катушек (рис. 1). Патенты на «свечу» и схему их включения он получил в 1876 г. во Франции, куда вынужден был уехать из России, чтобы не попасть в «долговую» тюрьму. (Он владел небольшой электротехнической мастерской и увлекался экспериментированием с приборами, которые брал для ремонта, не всегда вовремя расплачиваясь с кредиторами.) В разработанной Яблочковым системе «дробления электрической энергии» первичные обмотки индукционных катушек включались последовательно в сеть переменного тока, а во вторичные обмотки могло включаться различное число «свечей», режим работы которых не зависел от режима других. Как указывалось в патенте, такая схема позволяла «осуществлять раздельное питание нескольких осветительных приборов с разной силой света от единого источника электричества». Совершенно очевидно, что в этой схеме индукционная катушка работала в режиме трансформатора.
19.01.2023 10 П. Н. Яблочков родился 2 (14) сентября 1847 года в Сердобском уезде, в семье обедневшего мелкопоместного дворянина, происходившего из старинного русского рода. Семья Яблочковых была культурной и образованной. Отец будущего изобретателя, Николай Павлович, в молодости учился в Морском кадетском корпусе, но по болезни со службы был уволен с награждением гражданским чином XIV класса (губернского секретаря). Не имея достаточных средств, Николай Павлович вынужден был поступить на службу в канцелярию уездного предводителя дворянства в качестве писца. Через несколько лет он получил повышение, стал письмоводителем. Уже после отмены крепостного права его избрали мировым посредником, потом мировым судьей. Мать Павла Николаевича, Елизавета Петровна, вела хозяйство многочисленной семьи. Она отличалась властным характером и, по отзывам современников, «держала» всю семью в руках. Брат бабушки Павла Николаевича, С. Н. Бегичев, находился когда-то в дружбе с А. С. Грибоедовым. Были они близкими и с одним из героев Отечественной войны 1812 года известным поэтом-партизаном Денисом Давыдовым.
19.01.2023 11 В августе 1866 года Яблочков окончил училище по первому разряду, получив чин инженер-подпоручика. Его назначили младшим офицером в 5-й сапёрный батальон, расквартированный в Киевской крепости. Родители мечтали видеть его офицером, самого же Павла Николаевича военная карьера не привлекала, и даже тяготила. Прослужив в батальоне немногим более года, он, сославшись на болезнь, к большому огорчению родителей, уволился с военной службы, получив при этом чин поручика. Однако в условиях штатской жизни оказалось ещё труднее зарабатывать необходимые средства, и Яблочков в январе 1869 года возвращается на военную службу. Его командируют в Техническое гальваническое заведение в Кронштадте, впоследствии преобразованное в Офицерскую электротехническую школу, выпускавшую военных инженеров-электриков. Это заведение было первым в Европе военным учебным заведением, ставившим своей задачей развитие и усовершенствование методов практического применения электричества в инженерном деле. Одним из его организаторов и руководителей являлся крупнейший русский ученый и изобретатель, пионер электротехники Б. С. Якоби. П. Н. Яблочков познакомился здесь с новейшими достижениями в области изучения и технического применения электрического тока, особенно в минном деле, основательно повысил свою теоретическую и практическую электротехническую подготовку. Через восемь месяцев, по окончании Гальванического заведения, Павел Николаевич был назначен начальником гальванической команды в тот же 5-й сапёрный батальон. Однако едва только истёк трёхлетний срок службы, он 1 сентября 1872 [ года уволился в запас, расставшись с армией навсегда.
19.01.2023 12 В то время вступила в эксплуатацию Московско-Курская железная дорога. П. Н. Яблочкову предложили здесь место начальника службы телеграфа. Уже в начале своей службы на железной дороге П. Н. Яблочков сделал своё первое изобретение: создал «чернопишущий телеграфный аппарат». К сожалению, подробности этого изобретения до нас не дошли. В середине XIX века история науки и техники подошла к критическому периоду, когда главные усилия ведущих учёных и изобретателей-электротехников многих стран сосредоточились на одном направлении: создании более удобных источников света. В России при Московском политехническом музее был создан кружок электриков-изобретателей и любителей электротехники, делившихся опытом работы в этой новой по тем временам области. Здесь Яблочков узнал об опытах А. Н. Лодыгина по освещению улиц и помещений электрическими лампами, после чего решил заняться усовершенствованием существовавших тогда дуговых ламп. Свою изобретательскую деятельность он начал с попытки усовершенствовать наиболее распространенный в то время регулятор Фуко. Регулятор был очень сложный, действовал с помощью трёх пружин и требовал к себе непрерывного внимания. Весной 1874 года Павлу Николаевичу представилась возможность практически применить электрическую дугу для освещения. От Москвы в Крым должен был следовать правительственный поезд. Администрация Московско-Курской дороги в целях безопасности движения задумала осветить этому поезду железнодорожный путь ночью и обратилась к Яблочкову как инженеру, интересующемуся электрическим освещением. Он охотно дал согласие. Впервые в истории железнодорожного транспорта на паровозе установили прожектор с дуговой лампой с регулятором Фуко. Яблочков, стоя на передней площадке паровоза, менял угли, подкручивал регулятор; а когда меняли паровоз, Павел Николаевич перетаскивал свой прожектор и провода с одного локомотива на другой и укреплял их. Это продолжалось весь путь, и хотя опыт удался, он еще раз убедил Яблочкова, что широкого применения такой способ электрического освещения получить никак не может и нужно упрощать регулятор.
19.01.2023 13 Уйдя в 1874 году со службы на телеграфе, Яблочков открыл в Москве мастерскую физических приборов. «Это был центр смелых и остроумных электротехнических мероприятий, блестевших новизной и опередивших на 20 лет течение времени», – вспоминал один из современников. Совместно с опытным электротехником Н. Г. Глуховым Яблочков занимался в мастерской усовершенствованием аккумуляторов и динамо-машины, проводил опыты по освещению большой площади огромным прожектором. В ней были построены первые дифференциальные лампы В. Н. Чиколева. В мастерской Яблочкову удалось создать электромагнит оригинальной конструкции. Он применил обмотку из медной ленты, поставив её на ребро по отношению к сердечнику. Это было его первое изобретение, здесь же Павел Николаевич вёл работы по усовершенствованию дуговых ламп. Наряду с опытами по усовершенствованию электромагнитов и дуговых ламп Яблочков и Глухов большое значение придавали электролизу растворов поваренной соли. Сам по себе незначительный факт сыграл большую роль в дальнейшей изобретательской судьбе П. Н. Яблочкова. В 1875 во время одного из многочисленных опытов по электролизу параллельно расположенные угли, погружённые в электролитическую ванну, случайно, коснулись друг друга. Тотчас между ними вспыхнула электрическая дуга, на короткий миг осветившая ярким светом стены лаборатории. Именно в эти минуты у Павла Николаевича возникла идея более совершенного устройства дуговой лампы (без регулятора межэлектродного расстояния) – будущей «свечи Яблочкова». В октябре 1875 года, отправив жену с детьми в Саратовскую губернию, к родителям, Яблочков уезжает за границу с целью показать в Америке на всемирной выставке в Филадельфии свои изобретения и достижения русской электротехники, а заодно ознакомится с постановкой электротехники в других странах. Однако финансовые дела мастерской окончательно расстроились и, осенью 1875 года Павел Николаевич в силу сложившихся обстоятельств оказался в Париже. Здесь он заинтересовался мастерскими физических приборов академика Л. Бреге, известного французского специалиста в области телеграфии, с аппаратами которого Павел Николаевич был знаком ещё по работе в бытность начальником телеграфа в Москве. Имя Бреге было хорошо известно и в деловом мире, пользовалось большим уважением и среди электротехников. Бреге принял русского инженера весьма любезно и предложил ему место в его фирме. Париж стал тем городом, где Яблочков быстро достиг выдающегося успеха. Его не покидала мысль о создании дуговой лампы без регулятора. В Москве сделать это ему не удалось, но последние опыты показали, что путь этот вполне реален. К началу весны 1876 Яблочков завершил разработку конструкции электрической свечи и 23 марта получил на неё французский патент за № 112024, содержащий краткое описание свечи в её первоначальных формах и изображение этих форм. Этот день стал исторической датой, поворотным пунктом в истории развития электро- и светотехники, звёздным часом Яблочкова.
19.01.2023 14 Мы решили сами сконструировать простейший трансформатор. В качест- ве сердечника взяли сердечник от не- большого электромотора, изготовлен- ного из трансформаторной стали. Первичную обмотку в 250 витков на- мотали из медной проволоки диамет- ром 1,2 мм, а вторичную так же из ме- ди, в 50 витков, диаметр 3 мм. Трансформатор на уроках физики
19.01.2023 15 Напряжение на входе 220 В, на выходе – 50 В. Максимально до- пустимая сила тока в первичной обмотке – 9 А, во вторичной – 40 А. Коэффициент трансформа- ции К = 4,4. Трансформатор – понижающий.
19.01.2023 16 С помощью нашего «изобретения» мы проводим интересные демонстрации и опыты, выполняем практические ра- боты. Например получаем один из ви- дов самостоятельного разряда – элек- трическую дугу, наблюдаем явление фотоэффекта, наблюдаем свойства УФ – излучения. Кроме того наш тра- нсформатор можно использовать в ка- честве сварочного, используя элект- роды диаметром до 1 мм.
19.01.2023 17
19.01.2023 18 Одной из разновидно- стей трансформатора является автотрансформа- тор. В нём вторичная обмот- ка является частью первич- ной, а её отделение произ- водится с помощью угольно- го бегунка.
19.01.2023 19 Главным элементом в трансформаторе, влияющим на его характеристики, явля- ется сердечник, а именно площадь его сечения и материал из которого он из- готовлен. Так например магнитная про- ницаемость железа – 800, ферритов – 500-3000, а материала под названием пермаллой – 250000.
19.01.2023 20 Подобные трансформато- ры с ферритовыми сердеч- никами стоят во всех теле- визорах и мониторах компьюте- ров. С них снимается напряже- ние в несколько десятков тысяч Вольт.
19.01.2023 21 А этот тансформа- тор стоит в высоко- вольтном индукторе, в котором с помощью аккумулятора на 12 В возникает электрический разряд в 25000 В.
19.01.2023 22 С помощью этой установки мож но получать «мале- нькую молнию» и демонстриро- вать проводи- мость плазмы.
19.01.2023 23 Очень важную роль выполняют трансформаторы при передаче электроэнергии на большие рас- стояния. Для того, чтобы снизить потери энергии при передаче, напряжение по- вышают до нес- кольких сотен ки- ловольт. «ЛЭП-500 непростая линия». Передача электроэнергии.
19.01.2023 24 Недалеко от нашего села нахо- дится трансформаторная под- станция. К ней подходит высоко- вольтная ли- ния под нап- ряжением 35 киловольт.
19.01.2023 25
19.01.2023 26 На подстанции находится несколько мощных транс- форматоров, которые электрический ток напряже- нием 35 кВ понижают до напряжения 10 кВ. После чего электроэнергия поступает в наше село.
19.01.2023 27
19.01.2023 28 Трансформаторы обо- рудованы охлаждаю- щей системой в виде радиаторов в которые залито трансформа- торное масло, которое в свою очередь защищает об- мотки трансформатора от про- боя.
19.01.2023 29 Далее электро- энергия поступа- ет на трансфор- маторы, понижа- ющие напряже- ние до 10 кВ.
19.01.2023 30
19.01.2023 31 И до 5 кВ, а с них снимается на- пряжение 380 В и подводится к жилым домам, предприятиям и организациям.
19.01.2023 32 У многих имеются различные транспортные средства - мотоциклы , автомобили, трактора. Почти на всех на них установлены аккумуляторы, которые периодически необходимо подзаряжать. Производится это с помощью зарядных устройств, в которых электрический ток нап- ряжением 220 В преобразуется в ток с напряжением 12 В, а затем выпрямляется. Понижение на- пряжения как раз и произво- дится с помощью трансформато- ров. Другие применения трансформаторов
19.01.2023 33 Главным элементом любого сва- рочного аппарата является тран- сформатор. Он понижает напря- жение, чтобы повысить силу тока, что по закону Джоуля – Ленца необхо- димо для выделения большого количества теплоты, которое в сво- ю очередь плавит ме- талл.
19.01.2023 34 Это простейший антенный уси- литель. Одна из важнейших де- талей его - миниа- тюрный трасформа- тор.
19.01.2023 35 Немного экзотики
19.01.2023 36 Это так называемый трансформатор Теслы, названный так в честь сербского физика Нико- ло Теслы. Он состоит из двух катушек без сер- дечника, обвязки, состоящей из разрядника, конденсатора, тороида и терминала. Первичная катушка вместе с конденсатором образует колебательный контур, в который включён нелинейный элемент — разрядник (искровой промежуток).
19.01.2023 37 Вторичная катушка также образует колебательный контур, где роль конденсатора выполняет ёмкостная связь между тороидом, оконечным устройством, витками самой катушки и другими электропроводящими элементами контура с Землей. Оконечное устройство (терминал) может быть выполнено в виде диска, заточенного штыря или сферы. терминал предназначен для получения предсказуемых искровых разрядов большой длины.
19.01.2023 38
19.01.2023 39
19.01.2023 40
19.01.2023 41 Можно ещё привести множество примеров применения транс- форматоров, однако мы остано- вились пожалуй на самых рас- пространённых и значимых слу-чаях применения этих замеча- тельных электротехнических устройств, созданных трудом и мыслью человечества. Заключение
Вода может клеить?
Самодельный телефон
Сорняки
Интересные факты о мультфильме "Моана"
Что есть на свете красота?