Übungstransformator

Physik
Chemie ⋅ Biologie
Technik
LEYBOLD DIDACTIC GMBH
11/95-kem/Sf-
Gebrauchsanweisung
Instruction Sheet
562 801
Übungstransformator
Transformer for Students’ Experiments
Der Übungstransformator dient der quantitativen Untersuchung
und Demonstration der Eigenschaften und Gesetzmäßigkeiten
des technischen Einphasen-Transformators.
The transformer for students’ experiments is used for quantitative
investigations and demonstration of the properties and laws of
technical single-phase transformers.
Versuchsbeispiele:
Experiment examples:
• Untersuchung der Feldrichtung einer Spule bei Gleichstrom
• Investigating the direction of the field of a coil for direct current
• Nachweis des Streufeldes mit Eisenpulver
• Demonstrating the stray field with iron filings
• Messung des Induktiven Widerstandes XL und Bestimmung
der Induktivität L
• Measuring the inductive reactance XL and determining the
inductance L
• Spannungsumformung beim unbelasteten Transformator
• Voltage transformation on a transformer without load
• Stromumformung
• Current transformation
• Vergleich von "hartem" und "weichem" Transformator
• Comparison of "hard" and "soft" transformers
• Spartransformator
• Autotransformer
• Trenntransformator
• Isolating transformer
• Hysteresekurve
• Hysteresis curve
1
1
Sicherheitshinweise
• Überhitzung des Transformators vermeiden:
- Maximal zulässige Wechselspannung pro Wicklung: 15 V"
20 V" (bei Beachtung der
max. Leistung)
- Maximal zulässige
Gleichspannung:
1 V(
- Maximal zulässiger
Strom pro Wicklung:
1,5 A (dauernd)
3 A (kurzzeitig)
- Maximal zulässige
Leistungsaufnahme:
40 W
• Wechselspannungen über 12 V am Transformator nur
langsam erhöhen, nicht direkt anlegen! (Gefährdung von
angeschlossenen Meßgeräten durch hohe Einschaltströme)
Safety notes
• Avoid overheating the transformer:
- Maximum permissible AC
voltage per winding
15 V AC
20 V AC (observe max. power)
- Maximum permissible
DC voltage
1 V DC
- Maximum permissible
current per winding
1.5 A (sustained)
3 A (briefly)
- Maximum permissible
power consumption
40 W
• Increase AC voltages on the transformer above 12 volts
only gradually; do not apply the higher voltages directly!
(danger of damage to connected measuring instruments
due to high making currents).
4x
a1
3
n =150
Imax =1,5 A
Umax =15V~(1 V–)
d2
a2
d1
b1
c2
b2
c1
2
1.2
1
1.1
562 801
2
1
2
Fig.1
Beschreibung, Technische Daten
2
Transformator auf Experimentierplatte 2
Typ Streuarmer Philbert Transformator;
(1.1) Kern
UI-Schnitt; Stoßfugen der Transformatorbleche (jeweils 0,5 mm dick) zur Verringerung des magnetischen Streufeldes gegeneinander versetzt
(1.2) Spulen
4 Wicklungen, galvanisch getrennt, paarweise (a / b bzw. c / d) übereinander gewickelt; Spulenenden jeweils auf die
Buchsen der Experimentierplatte 2 herausgeführt
Wicklungssinn:
gemäß Aufdruck im Schaltplan
Windungen:
je 150
Ohmscher
Widerstand:
ca. 0,6 Ω je Spule
Imax:
1,5 A bei Dauerbelastung
3,0 A bei Kurzzeitbelastung
Umax:
15 V"
20 V" (unter Berücksichtigung
der max. Leistung)
1 V(
max. zulässige
Leistungsaufnahme:
40 W
magnetische
ca. 0,1 T pro 1 Veff angelegter
Flußdichte B:
Spannung mit 50 Hz und unbelasteter Sekundärspule
Experimentierplatte mit Transformator und Anschlußfeld im
aufgedrucktem Schaltplan
Buchsen:
4 mm
1
2
19 mm (zur Reihenschaltung nebeneinander liegender Spulen mittels Verbindungsstecker 3)
Abzweigverbindungsstecker (aus 501 512), 4x
Abmessungen
Masse:
im Lieferumfang enthalten:
Transformer on experiment panel 2
Type Low-leakage Philbert transformer;
(1.1) Core
UI-section; butt joint of transformer plates
(each 0.5 mm thick) shifted with respect
to each other to reduce the magnetic
scatter field
(1.2) Coils
4 windings, electrically isolated, wound
one above another in pairs (a / b and c / d);
each coil end is led out to a socket on the
experiment panel 2
Winding direction: See indicator in imprinted circuit
diagram
No. of windings: 150 each
Ohmic resistance: approx. 0.6 Ω per coil
Imax:
1.5 A for sustained load
3.0 A for brief load
Umax:
15 V AC
20 V AC (observe maximum
power rating)
1 V DC
Max. permissible
power consumption:
40 W
Magnetic
approx. 0.1 T per 1 Vrms applied
flux density B:
voltage at 50 Hz and no load on
secondary coil
Experiment panel with transformer and connection field in
imprinted circuit diagram
Sockets:
4 mm
Spacing of
socket pairs:
Abstand der
Buchsenpaare:
3
Description, technical data
3
19 mm (for series connection of adjacent
coils by means of bridging plugs 3)
Bridging plugs with tap (from 501 512), 4x
Dimensions
10 cm x 30 cm x 10 cm
Weight:
1100 g
Included in scope of supply: 4 Bridging plugs
10 cm x 30 cm x 10 cm
1100 g
4 Verbindungsstecker
2
3
Bedienung
3
Operation
3.1 Allgemeine Hinweise
3.1 General
Für Demonstrationsversuche Übungstransformator zweckmäßigerweise in einen Experimentierrahmen (z.B. 301 300)
hängen.
For demonstration experiments, the transformer for students’
experiments is best mounted in a panel frame (e.g. 301 300).
Empfehlenswerte Versorgungsgeräte:
z.B. Kleinspannungs-Netzgerät
oder
Recommended supply units:
e.g. Low-voltage power supply
or
522 16
Kleinspannungsstelltrafo S
521 35
Variable low-voltage transformer S
Empfehlenswerte Meßgeräte:
in practical experiments, e.g.
Multimeter Metramax 2
Wattmeter, single-phase C.A. 404
531 100
531 14
zur Demonstration, z.B.
AV-Meter
oder
531 94
Demo-Multimeter
531 911
531 94
Demo-multimeter
531 911
For computer-assisted experimenting, e.g.:
524 007
0
531 100
531 14
for demonstration, e.g.
AV-Meter
or
Für computerunterstütztes Experimentieren, z.B.:
mit Software
521 35
Recommended measuring instruments
im Praktikum, z.B.
Vielfachmeßgerät Metramax 2
Wattmeter, 1phasig C.A. 404
CASSYpackE
522 16
CASSYpackE
524 007
0 "Measuring and Evaluating" 524 112
with software
"Messen und Auswerten" 524 111
oder
524 821
"Transformator"
or
0
0
3.2 Versuchsbeispiele
524 822
"Transformer"
3.2 Experiment examples
a1
d2
a2
d1
b1
c2
b2
c1
3A–
max. 1V–
4x
a1
n
=150
Imax =1,5 A
Umax =15V~(1 V–)
a2
d1
b1
b2
1A~
3V~
d2
c2
6V~
R
c1
562 801
Fig. 3
Spannungstransformation am unbelasteten Transformator:
n1 / n2 = U 1 / U 2
Primärseite:Spule a, Sekundärseite : Spulen c und d, d.h.
n1 = 150 , n2 = 300)
Fig. 2
Nachweis des Magnetfeldes einer von Gleichstrom durchflossenen Spule mit einer Kompaßnadel (z.B. 510 53)
Voltage transformation on transformer without load:
n1 / n2 = U 1 / U 2
Primary side: coil a; secondary side: coils c and d,
i.e. n1 = 150, n2 = 300
Demonstrating the magnetic field of a coil carrying direct current using a compass needle (e.g. 510 53)
3
a1
d2
a2
d1
b1
c2
b2
c1
3V~
a1
d2
a2
d1
b1
c2
b2
c1
10V~
3V~
10V~
Fig. 4
Trenntransformator
Primärseite: Spule a, Sekundärseite Spule d,
d.h. n1 = n2 = 150)
Fig. 5
Spartransformator
Primärseite: Spulen a und b in Reihenschaltung,
Sekundärseite: Spule b, d.h. n1 = 300, n2 = 150
Isolating transformer
Primary side: coil a, secondary side: coil d,
i.e. n1 = n2 = 150
Autotransformer
Primary side: coils a and b connected in series; secondary
side: coil b, i.e. n1 = 300, n2 = 150
a1
3V~
d2
a2
1A~
d1
3V~
6V~
c2
b1
a1
d2
a2
d1
b1
c2
R
c1
b2
R
c1
b2
1,5A~
6V~
Fig. 6.1
"Weicher" Transformator (Primär- und Sekundärspulen auf getrennten
Schenkeln)
Primärseite: Spulen a und b in Reihenschaltung, Sekundärseite:
Spulen c und d in Reihenschaltung,
d.h. n1 = n2 = 300
Verwendete Widerstände: Kein Widerstand (R = ∞); 10 Ω (577 20); 5,1
(577 21);
1 Ω (577 19); 0 Ω (Kurzschluß)
Hinweis: Zum Nachweis des Streufeldes das Gerät hinlegen,
Sekundärseite kurzschließen, Eisenpulver (514 73) z.B. in einer
Petrischale (aus 664 186) auf dem Transformator beobachten.
Fig 6.2
"Harter Transformator (Primär- und Sekundärspulen auf gleichen
Schenkeln)
Primärseite: Spulen a und d in Reihenschaltung , Sekundärseite:
Spulen b und c in Reihenschaltung,
d.h. n1 = n2 = 300
"Hard" transformer (primary and secondary coils on the same limbs)
Primary side: coils a and b in connected in series; secondary side;
coils c and d connected in series
i.e. n1 = n2 = 300
"Soft" transformer (primary and secondary coils on separate limbs)
Primary side: coils a and b connected in series; secondary side: coils c
and d connected in series
i.e. n1 = n2 = 300
Resistors used: no resistor (R = ∞); 10 Ω (577 20); 5.1 (577 21);
1 Ω (577 19); 0 Ω (short-circuit)
Note: to demonstrate the stray field, lay the apparatus flat, short-circuit
the secondary side, and observe iron filings (514 73) e.g. in a Petri
dish (from 664 186) on top of the transformer.
U
—
V
4
Fig. 6.3
3
Abhängigkeit der Sekundärspannung U2 vom Sekundärstrom I2, d.h.
von der Belastung
Vergleich von hartem (- - -) und weichen (----) Transformator aus
Fig.6.1 und 6.2
2
1
Dependence of the secondary voltage U2 on the secondary current I2,
i.e. on the load
Comparison of hard (- - -) and soft (----) transformer from Fig.6.1 and
6.2.
0
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
I
—
A
1,2
4
Fig. 7
Stromtransformation bei sekundärseitigem Kurzschluß
n 1 / n 2 = I2 / I1
Primärseite Spule a, Sekundärseite Spulen b, c und d in Reihenschaltung, d.h. n1 = 150 , n2 = 450)
Current transformation for secondary-side short-circuit
n 1 / n 2 = I2 / I1
Primary side: coil a; secondary side: coils b, c and d connected
in series, i.e. n1 = 150, n2 = 450
Fig. 8.1/8.2
XL
Ueff
der Induktivität XL =
und einer (eisenhaltigen) Spule
Ieff
ω
Abhängigkeit des Induktiven Widerstandes XL von der Stromstärke I
Ermittlung des Induktiven Widerstandes L =
XL
Ueff
of the inductance XL =
and a coil (containing iron)
Ieff
ω
Function of the inductive reactance XL of the current I.
Determining the inductive reactance L =
Fig. 9
Hysteresekurve mit einem Oszilloskop
Hysteresis curve on an oscilloscope
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