Регулятор напряжения школьный рнш характеристики

Обновлено: 18.05.2024

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.

Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.

Трансформатор универсальный (школьный) Этот трансформатор предназначен для целого ряда опытов по электромагнетизму и электромагнитной индукции. Он состоит из U-образного сердечника с ярмом и двух катушек (рис. 1.35).

Сердечник набран из пластин а электротехнической стали.

Рис. 1.35. Рис. 1.36.

Катушка 6/6 В. Эта катушка (рис. 1.38) состоит из каркаса а, на котором размещена обмотка о, состоящая из двух секций. Обе секции выполнены из провода ПЭЛБО (Провод Эмалированный, Лакостойкий, с хлопчатоБумажной обмоткой в Один слой) толщиной 1,5 мм, Рис. 1.39.

в каждой секции по 37 витков. Секции соединены по схеме рисунка 1.39.

на схемах обозначается Регулятор напряжения РНШ (ЛАТР) Регулятор напряжения школьный РНШ (лабораторный автотрансформатор ЛАТР) предназначен для плавного регулирования напряжения однофазного переменного тока частотой 50 Гц при проведении лабораторных работ и демонстрационных опытов в физических кабинетах учебных заведений.

Регулятор напряжения (рис. 1.40) состоит из металлического Рис. 1.40.

ного провода 1,08 мм с числом витков 267.

Отвод для включения в сеть 127 В сделан от 135-го витка, а для 220 В - от 235-го витка. Сердечник закрепляется неподвижно на основании с помощью стального стержня 4, специальной прижимной шайбы 5 и двух гаек, из которых одна 6 навертывается поверх прижимной шайбы, а другая - снизу, с оборотной стороны основания. В верхней части стержня имеется отверстие, в которое закрепляется ось 7, несущая роликовый токосъемник. Токосъемник состоит из пластмассовой втулки, к которой прикреплена металлическая плоская пружина. К пружине неподвижно прикреплена ось, на которую надет угольный роликовый контакт 8. Ось имеет электрический контакт с проводником (пружина и ось ролика на рисунке не показаны).

Токосъемник неподвижно закрепляется на оси 7, на этой же оси сверху закрепляется пластмассовая ручка, поворачивая которую, можно менять положение роликового контакта. По торцу обмотки, где скользит контактный ролик, провод зачищен от изоляции, благодаря чему обеспечивается электрический контакт любого витка обмотки с роликом. Для нормальной работы автотрансформатора должна быть отрегулирована равномерная сила давления (3,9-6,8 ) ролика на провод обмотки. Поэтому не рекоH мендуется разбирать токосъемник при отсутствии навыков его сборки и регулирования.

Работа с прибором 1. Прибор присоединяется к сети выводным шнуром с вилкой.

ЛАТР можно включать в сеть с напряжением 220 или 127 В, для этого необходимо установить соответствующий предохранитель:

при напряжении 220 В - на 10 А, при напряжении 127 В - на 20 А.

2. Рабочее напряжение снимается с клемм, обозначенных “нагрузка”.

4. При работе в номинальном режиме (45 минут непрерывной работы с последующим выключением в течение не менее 15 минут) ЛАТР позволяет получить регулируемое напряжение на нагрузке от 0 до 240 В (при сетевом напряжении 220 В), максимальный ток нагрузки до 8 А. При более длительном режиме работы, чем номинальный (2 часа непрерывной работы с последующим выключением в течение не менее 15 минут), сила тока нагрузки должна быть уменьшена до 4 А при сетевом напряжении 127 В и до 6 А при сетевом напряжении 220 В.

5. В целях правильной эксплуатации прибора следует придерживаться номинальных значений электрической мощности нагрузки (Вт) регулятора при различных напряжениях, ПОДАВАЕМЫХ НА НАГРУЗКУ (см. таблицу 1.1).

7. ЛАТР может быть использован как для понижения напряжения, так и для повышения напряжения переменного тока.

8. В цепь постоянного тока прибор НЕ включать! 9. Необходимо аккуратно и бережно обращаться с прибором.

Эксплуатировать прибор можно только с закрытым кожухом. Запрещается менять предохранители, хранить и ремонтировать прибор с включенным в сеть питанием.

10. Для переноски прибора служат скобы, укрепленные на кожухе.

Литература к 1 главе:

1. Фриш С.Э., Тиморёва А.В. Курс общей физики, т.II, М., ГИФМЛ 1961 г. стр. 186-187; 216-218; 256-260, 164-180.

2. Калашников С.Г. Электричество. М., “Наука”, 1985 г. стр.

18; 411; 415-421, 195, 197.

3. Марголис А.А. и др. Практикум по школьному физическому эксперименту. М. “Просвещение”, 1968, стр. 40-60, 93-104.

4. Галанин Д.Д. и др. Физический эксперимент в школе. т.3., М., Учпедиз, 1954 гл.1.

5. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Электричество. - М.:

6. Путилов К.А. Курс физики. т.2, М. Физматгиз, 1962, §§ 40-42.

7. Телеснин Р.В., Яковлев В.Ф. Общий курс физики. Электричество. М. ”Просвещение”, 1970, §§ 72-76.

8. Ландсберг Г.С. Элементарный учебник физики. т.2. М. Ф.М.

лит-ра, 1961, §§ 74-79.

9. Кортнев А.В. и др. Практикум по физике. М. Высшая школа, 1961, стр.191.

10. Физический энциклопедический словарь. М. Советская энциклопедия, т-5, стр.375-376, 1966, 1988.

11. Бурсиан Э.В., Физические приборы, М., “Просвещение”, 1984.

12. Евсюков А.А., Электротехника, М., “Просвещение”, 1979.

В нашей лаборатории имеются разнообразные электроизмерительные приборы различных систем. Ниже будут приведены их основные характеристики.

Все электроизмерительные приборы классифицируются по следующим основным признакам:

а) по роду измеряемой величины: амперметры, вольтметры, омметры, ваттметры, счетчики и др., б) по роду тока: приборы постоянного тока, приборы переменного тока, приборы постоянного и переменного тока, в) по принципу действия: магнитоэлектрические, электромагнитные, электродинамические, вибрационные, тепловые и др., г) по степени точности они делятся на классы: 0,1; 0,2; 0,5, которые применяются для точных лабораторных измерений и называются прецизионными, и на классы: 1,0; 1,5; 2,5; 4,0, которые применяются для технических измерений. Приборы класса больше 4 считаются внеклассными. Очень высокую точность имеют электрические цифровые измерительные приборы (до 0,05 и 0,02).

Класс точности прибора и другие его технические характеристики обычно указываются на его шкале в виде условных обозначений.

Электроизмерительные приборы, как правило, состоят из подвижной и неподвижной частей. При измерениях вращающий момент подвижной части уравновешивается противодействующим моментом пружины или другого устройства. При таком равновесии указатель прибора (стрелка, “зайчик”) фиксирует определенный угол поворота. Устанавливая однозначную зависимость между углом поворота указателя прибора и численным значением измеряемой величины, можно построить шкалу, по которой и производится отсчет измеряемой величины. Трение в опорах и другие причины влияют на показание прибора, т.е. вносят погрешность. Поправки к показанию прибора заранее определяются путем соответствующей проверки прибора.

Чувствительностью электроизмерительного прибора наS зывается отношение линейного или углового перемещения указателя d к изменению измеряемой величины, вызывающеdx му это перемещение:

dx Размерность чувствительности зависит от характера измеряемой величины: [дел / мА], [дел / А] или [дел / мВ], [дел / В] и т.д. Чем больше приращение угла отклонения при одном и том же приращении измеряемой величины, тем меньшие величины можно измерить прибором и тем выше его чувствительность.

Величина, обратная чувствительности, называется ценой деC = ления прибора:. Величина определяет значение электриC S ческой величины, вызывающей отклонение указателя на одно деление (самое меньшее) шкалы. Шкала прибора (рис. 2.1.) служит для производства отсчета измеряемой величины. Цифры возле делений обозначают либо число делений от нуля шкалы (обычно в приборах 0,2;

0,5 класса точности), либо непосредственно значение измеряемой величины (в остальных классах точносРис. 2.1.

ти). Для получения значения измеряемой величины в практических единицах нужно определить цену деления шкалы и умножить ее на число отсчитанных делений. Чаще всего это встречается у многопредельных приборов. Например, предел измерения вольтметра (рис. 2.1.) - 250 В, шкала этого прибора разделена на 50 малых делений. Чувствительность этого прибо250 В В 50 дел C = = S = ра будет. Стрелка и цена деления 50 дел дел 250 В стоит у N=11 деления. Показание прибора будет.

x = C N = 5 11 B = 55B Многие электроизмерительные приборы имеют зеркальные шкалы, которые позволяют избежать параллакса при отсчете.

система прибора, класс точности, знаком обозначено испытательI ное напряжение изоляции по отношению к корпусу - 2 кВ (старое обозначение - 2 кВ), теперь знак означает - “Осторожно!” Измерительная цепь находится под высоким напряжением по отношению к корпусу. На некоторых приборах есть изображение эмблемы завода и другие обозначения.

2. Классификация приборов по принципу действия.

Приборы магнитоэлектрической системы ( - условное обозначение).

Принцип действия приборов магнитоэлектрической системы основан на взаимодействии магнитного поля постоянного магнита с током, протекающим по обмотке легкой подвижной катушки (рамки). На рисунке 2.2 показана схема устройства приборов этой системы. Неподвижный подковообразный магнит А имеет выполненные из мягкого железа полюса В, которые охватывают сплошной железный сердечник С. Между сердечником и полюсами магнита имеется кольцевой зазор. На одной оси с сердечником находится подвижная легкая прямоугольная рамка, имеющая обмотку из тонкого изолированного провода. Эта рамка может свободно вращаться в воздушном заРис. 2.2.

зоре между сердечником и полюсами магнита. Рамка непосредственно соединена со стрелкой-указателем. Это основная часть подвижной системы прибора.

Для подвода тока к концам обмотки на рамке служат спиральные пружины, выполненные из немагнитного материала. Они же оказывают противодействие вращению рамки.

kЛинейная зависимость между величиной тока и углом отклонения рамки (стрелки) обеспечивает равномерность шкалы прибора. В силу того, что каркас катушки сделан из алюминия, возникающие в нем при движении в магнитном поле индукционные токи создают тормозящий момент, что обуславливает быстрое успокоение стрелки.

Область применения магнитоэлектрических приборов весьма обширна. Они применяются в качестве гальванометров, амперметров, вольтметров постоянного тока как при технических измерениях, так и при контрольных лабораторных. Из всех электроизмерительных приборов с непосредственным отсчетом они дают наибольшую точность.

Достоинствами приборов магнитоэлектрической системы являются:

а) высокая чувствительность и точность показаний, б) нечувствительность к внешним магнитным полям, в) малое потребление энергии, г) равномерность шкалы, д) апериодичность (стрелка прибора устанавливается на соответствующее деление шкалы почти без колебаний) К недостаткам этой системы можно отнести:

а) использование только в цепях постоянного тока;

б) чувствительность к перегрузкам вследствие того, что ток подводится к рамке через тонкие спиральные пружинки, которые при перегрузке перегорают;

в) сравнительно высокая стоимость приборов.

Принцип работы приборов этой системы основан на взаимодействии магнитного поля тока, протекающего по обмотке неподвижной катушки, с подвижным железным сердечником, помещенным в это магнитное поле.

Измерительный и отсчетный механизмы показаны на рисунках 2.3, 2.4. Магнитное поле катушки А, по которой протекает измеряемый ток, взаимодействует с железным сердечником В, являющимся подвижной частью прибора. Он закреплен на оси и может входить в щель катушки, поворачиваясь вокруг оси О, стремясь расположиться так, чтобы его пересекало возможно большее число силовых линий. Противодействующий момент создается пружинкой К.

Приборы электромагнитной системы снабжаются воздушным (или жидкостным) успокоителем, представляющим собой камеру D, в которой перемещается алюминиевый поршенёк Е (демпфер). При повороте сердечника поршенек встречает сопротивление воздуха, вследствие чего колебания подвижной части быстро затухают.

Примечание: к прибору прилагается специальный двойной ключ, позволяющий осуществить одним нажимом последовательное замыкание (размыкание) двух электрических цепей.

1. В каких известных Вам демонстрациях школьного курса физики применяется реостат для уменьшения напряжения (силы тока) на потребителе?

2. Как можно использовать демонстрационный (лабораторный) реохорд для опыта, иллюстрирующего принцип действия реостата?

3. При демонстрации каких известных Вам школьных опытов по физике применяется потенциометр?

4. Может ли быть использован в качестве потенциометра школьный лабораторный реостат РП? Почему?

Трансформаторы.

Трансформаторы относятся к преобразователя переменного напряжения в переменное той же частоты.

Трансформаторы школьные на панелях ТНП.

Предназначены для ознакомления учащихся с устройством и действием трансформатора, а также для демонстрации применения трансформаторов при передаче электроэнергии на большие расстояния. Прибор представляет собой комплект из двух трансформаторов, установленных на вертикальных (деревянных или пластмассовых) панелях с двумя парами зажимов, к которым подведены концы обмоток.

Трансформаторы одинаковы; различно только их расположение на панелях: у одного высоковольтная обмотка расположена справа, у другого - слева. Низковольтная обмотка имеет 100 витков провода диаметром 0,35 мм и рассчитана на силу тока 0,5 А. Высоковольтная обмотка содержит 3500 витков провода диаметром 0,14 мм. Допустимая сила тока в ней 0,1 А.

Величина напряжения 4В и 120 В, соответствующая каждой из обмоток трансформатора, указана на панели между зажимами.

Трансформатор малый разборный Тр-1.

Применяют для выполнения лабораторной работы "Изучение устройства и принципа работы трансформатора", а такие для демонстрации преобразования напряжении переменного тока, явления электромагнитной индукции и самоиндукции, в опытах по осциллографированию затухающих колебаний.

Трансформатор универсальный ТрУ.

Предназначен для демонстрации устройства и действия трансформатора, а также для ряда других опытов по электромагнетизму и электромагнитной индукции в сочетании с другими школьными приборами.

Универсальный трансформатор представляет собой набор приборов:

1.трансформатор;

2.два наконечника конусо- образной формы;

3.катушка плоская с ручкой и лампочкой;

4.кольцо медное и алюминиевое;

5.модель электросварочного аппарата;

Трансформатор служит для преобразования напряжения переменного тока. Трансформатор можно применять в качестве кА повышающего, так и понижающего.

1. Какие меры безопасности необходимо соблюдать при работе с трансформатором ТРу?

2. Почему вторичную обмотку сварочного трансформатора изготавливают из толстого провода?

3. Каков коэффициент трансформации трансформатора ТНП?

4. Почему не всякий провод первичной или вторичной обмотки можно заземлять?

5. Каковы правила электробезопасности при работе с РНШ?

Регулятор напряжения школьный РНШ.

Регулятор напряжения учебный РНШ предназначен для плавного регулирования напряжения однофазного переменного тока частотой Гц при проведении школьного физического эксперимента.

При работе в номинальном режиме ( 45 минут непрерывной работы с последующим выключением на 15 минут) регулятор напряжения позволяет получить регулируемое напряжение в следующих пределах:

При сетевом напряжении 220 В:

-регулируемое (выходное)напряжение – до 240 В;

-максимальный ток – 8 А.

Примечание: При более длительном режиме работы, чем номинальный, сила тока нагрузки должна быть уменьшена до 6 А при сетевом напряжении 220 В.

Внешний вид Принципиальная схема

Внимание! При работе с регулятором напряжения следует помнить, что один из зажимов РНШ всегда подключен к сетевому проводу.

Практические задания.

Задание 1.

1. Соберите установку, изображенную на рис. 1. В установке используется амперметр с верхним пределом измерения силы постоянного тока 3 А, детали универсального трансформатора, вольтметр и реостат. Источником питания служит батарея аккумуляторов или выпрямитель В-24.

2. Определите, какой из реостатов набора ползунковых реостатов целесообразно использовать в данной установке с учетом параметров перечисленных выше приборов.

3. Укажите, какая из катушек универсального трансформатора должна использоваться для возбуждения магнитного поля в сердечнике и для возбуждения индукционного тока.

4. Опыт начните выполнять с катушками без сердечника, разместив их рядом друг с другом, как показано на рис.1. Меняя реостатом с различной скоростью силу тока в первой катушке, покажите зависимость ЭДС индукции, возникающей в катушке, подключенной к гальванометру вольтметра от скорости изменения индукции магнитного поля.

5. Повторите опыт, разместив катушки на сердечнике.

6. Предложите упрощенный вариант установки, в которой сила тока в первой катушке изменялась бы ручкой регулировки выходного напряжения источника питания.

1.Соберите установку, изображенную на рис. 2.

В качестве катушки, в которой возбуждается ЭДС индукции, может использоваться катушка-моток, применяемая при выполнении лабораторных работ или самодельная.

2. Не меняя силы тока в катушке, подключенной к источнику питания, поверните катушку-моток вокруг вертикальной оси и покажите возникновение при этом индукционного тока.

3. Продемонстрируйте зависимость ЭДС индукции, возникающей в катушке-мотке, от скорости изменения магнитного потока, вызванного изменением площади контура, пронизываемого магнитным полем.

Универсальный трансформатор является набором приборов (рис. 37) трансформатор 1, два наконечника конусообразной формы 2, катушка плоская 3, кольцо медное и алюминиевое 4, аппарат электросварки 5, кольцо-желоб 6, маятник 7.

Катушка плоская, намотана эмалированным проводом, смонтирована на каркасе с ручкой. Концы катушки подведены к патрону, в который вкручивают лампу (3,5 В; 0,28 А). Катушку можно надевать на сердечник (рис. 39).

Кольцо-желоб и катушку электросварочного аппарата можно надевать на сердечник трансформатора (рис. 40). В зажимах аппарата устанавливают электроды (куски стальной проволоки диаметром 1,5 - 2 мм).

Маятник с пластинами применяют в опытах по демонстрации вихревых токов. В этом случае установку собирают по рисунку 41.

В сочетании с другими приборами, выпускаемые промышленностью для школ, универсальный трансформатор позволяет демонстрировать множество опытов по электромагнитным явлениям, по переменному току и т.п..

Соберите установку для демонстрации торможения маятника вихревыми токами. Подключите зажимы катушки к источнику постоянного тока. Наблюдайте затухания колебаний маятника со сплошной пластиной. Подберите катушку (дроссельную катушку от универсального трансформатора), источник тока (аккумулятор или выпрямитель ВС-24М), а также промежуток между полюсными наконечниками так, чтобы эффект затухания был наибольшим. Замените сплошную пластину маятника на пластину с прорезями и снова понаблюдайте затухания колебаний маятника.

Повторите устройство и принцип действия универсального трансформатора. Какие опыты позволяют демонстрировать универсальный трансформатор в сочетании с другими приборами, входящих в набор. Выполнить эти опыты.

Соберите установку по схеме.

Н1-лампа на 220В

Н2-лампа па 12 В.