Experiencia P49: Transformador Sensor de voltaje, salida de potencia

Transcripción

1 Sensor de voltaje, salida de potencia Tema DataStudio ScienceWorkshop (Mac) ScienceWorkshop (Win) Electricidad P49 Transformer.DS ( vea al final experiencia) ( vea al final experiencia) Equipo necesario Cant. Equipo necesario Cant. Sensor de voltaje (CI-6503) 1 Bobinas primario/secundario (SE-8653) 1 Cables de conexión (SE-9750) 2 IDEAS PREVIAS Cómo se utiliza un transformador para incrementar o reducir una tensión de CA? Anote su respuesta en la sección Informe de Laboratorio. FUNDAMENTO TEÓRICO Un transformador se puede utilizar para aumentar o reducir voltajes de CA. Se aplica una tensión CA a la bobina del primario del transformador, la cual está rodeada de la bobina del secundario pero no están conectadas eléctricamente una con otra. La bobina del primario produce un flujo magnético cambiante a través de la bobina del secundario. Si el número de espiras en el secundario es mayor que el número de espiras del primario. La tensión inducida en el secundario será mayor que el voltaje en el primario. Esto se llama un transformador de elevación. Si el número de espiras del secundario en menor que el número de espiras del primario, la tensión se reducirá. Este se llama transformador de reducción.. De acuerdo a la Ley de inducción de Faraday, la fuerza electromotriz inducida (tensión) proporcional a la velocidad de cambio del flujo magnético a través de la bobina (d /dt) y al número de espiras (N) en la bobina: N d dt Puesto que la velocidad de cambio del flujo a través de las bobinas es la misma, la fuerza electromotriz inducida (tensión) en la bobinas debería ser igual a la relación del número de espiras de las bobinas: P PASCO scientific p. 131

2 d dt N s N s p N p Un núcleo fabricado de material ferroso como el hierro puede cambiar la cantidad de flujo magnético que se induce en la bobina del secundario. RECUERDE Siga todas las intrusiones de seguridad PROCEDIMIENTO En la primera parte de esta experiencia, ensamble un transformador elevador (el número de espiras en el secundario es mayor que el número de espiras del primario) En la segunda parte de la experiencia, utilice las mismas bobinas pare ensamblar un transformador reductor (el número de espiras en el secundario es menor que el número de espiras del primario) Utilice la característica Salida del interfaz ScienceWorkshop pata suministrar una tensión al primario del transformador en ambas configuraciones. Utilice le sensor de voltaje para medir la tensión inducida en la bobina del secundario. Anote la tensión en la bobina del secundario para las dos configuraciones: una con el núcleo de hierro en el interior de la bobina y otra sin el núcleo de hierro dentro de la bobina.. Utilice DataStudio o ScienceWorkshop para controlar el voltaje de salida del interfaz. Utilice el software para registrar y visualizar las tensiones a través de las bobinas del primario y secundario. Finalmente, compare la tensión en ambas bobinas, PARTE IA: CONFIGURACIÓN DEL ORDENADOR- TRANSFORMADOR ELEVADOR 1. Conecte el interfaz al ordenador, encienda el interfaz y el ordenador. 2. Conecte un sensor de voltaje al Canal analógico B. 3. Conecte los cables a los terminales de SALIDA del interfaz 4. Abra el archivo titulado: DataStudio ScienceWorkshop (Mac) ScienceWorkshop (Win) P PASCO scientific p. 132 DISTESA 2000

3 P49 Transformer.DS ( vea al final experiencia) ( vea al final experiencia) El archivo DataStudio se abre con una ventana generador de señales y de Osciloscopio. El archivo DataStudio también contiene el Workbook. Lea las instrucciones en el Workbook Mire las páginas del final de esta experiencia para obtener información de cómo modificar el archivo de ScienceWorkshop. El osciloscopio muestra la tensión de " SALIDA" del interfaz a la bobina del primario y la tensión de entrada del sensor de voltaje. El generador de señales está configurado para dar una salida senoidal de 60Hz,. Está configurando en " Auto" así que automáticamente comienza y para de generar señal cuando inicie o pare la medida de datos. 5. Ajuste la ventana del osciloscopio y del generador de señales para que se puedan ver ambas. PARTE IIA: CALIBRADO DEL SENSOR Y MONTAJE DEL EQUIPO- TARNSFORMADOR ELEVADOR No se necesita calibrar el Sensor de voltaje. Las bobinas primaria y secundaria, consisten en una bobina interior con unas 200 espiras de alambre gruesa, en una bobina exterior de unas 2000 espiras de alambre fina, y de un núcleo de hierro que se ajusta dentro de la bobina interior. La bobina interior se ajusta dentro de la bobina exterior más grande. 1. Para construir un transformador elevador. Utilice los cables para conectar la bobina interior a los terminales de "SALIDA" del interfaz. 2. Conecte los terminales del sensor de voltaje a la bobina exterior.. 3. Ponga la bobina interior completamente dentro de la bobina exterior. Introduzca el núcleo de hierro en la bobina interior tan dentro como pueda. PARTE IIIA: RECOGIDA DE DATOS- TRANSFORMADOR ELEVADOR 1. Comience la medida de datos. (Pulse Start en DataStudio o MON en ScienceWorkshop.) 2. Observe las trazas de tensión en el osciloscopio. 3. Utilice la herramientas de análisis de la ventana de gráficas para determinar la tensión de salida a lo largo de la bobina primaria y la tensión inducida en la bobina secundaria. P PASCO scientific p. 133

4 Pulse el " Cursor inteligente" en ScienceWorkshop o el botón Smart Tool en DataStudio en la ventana de osciloscopio. Mueva el cursor/retícula al pico de la traza superior de " Output voltage (la tensión de la bobina del primario) En DataStudio, el valor de la tensiónen ese punto es la coordenada y que se muestra al lado de la retícula de Smart Tool. En ScienceWorkshop el valor del voltaje en ese punto se muestra al lado del botón del menú de canal de entrada.. 4. Anote la tensión de "salida" a través de la bobina del primario (interior) en la sección informe de laboratorio.. 5. Mueva Smart Tool/Smart Cursor al pico correspondiente del gráfico de "voltaje del canal B" (la tensión en la bobina del secundario). Anote el voltaje a través de la bobina (exterior) secundario. 6. Retire el núcleo de hierro de la bobina interior. 7. Utilice el Smart Tool/Smart Cursor una vez más para encontrar el tensión salida (primario) y el tensión, Canal B (tensión secundario). 8. Anote los nuevos voltaje a través del primario y del secundario cuando se retiró el núcleo. 9. Pare la visualización de datos. Apague el amplificador de potencia. PARTE IB: CONFIGURACIÓN DEL ORDENADOR-TRANSFORMADOR REDUCTOR 1. Pulse en la ventana del generador de señales para activarla. Cambie la amplitud de 0.2 V a 2.0 V. Pulse <enter> o <return> en el teclado para grabar el cambio. 2. Pulse en la ventana del osciloscopio para activarla. Cambie la sensibilidad (voltios por división ) para ambas señales " SALIDA" y " Voltaje, canal B". Cambie la traza de "SALIDA" de v/div a v/div. Cambie la traza del Canal B de v/div a v/div. PARTE IIB: CALIBRADO DEL SENSOR Y MONTAJE DEL EQUIPO- TRANSFORMADOR REDUCTOR 1.. Introduzca el núcleo de hierro en la bobina interior Cambie el transformador de elevador a reductor. 2. Desconecte los cables de conexión de la bobina interior. Desconecte el sensor de voltaje de la bobina exterior. P PASCO scientific p. 134 DISTESA 2000

5 3. Conecte los cables de conexión desde los terminales de "SALIDA" del interfaz a la bobina exterior.. Conecte el sensor de voltaje a la bobina interior.. PARTE IIBI: RECOGIDA DE DATOS- TRANSFORMADOR REDUCTOR 1. Repita el procedimiento de recogida de datos como en la Parte IIIA. Sugerencia: si la tensión que aparece es demasiado baja para medirse, cambie la escala voltios por división del osciloscopio a V/div. 2. Anote la tensiónde través de la bobina del primario (exterior) y el voltaje de través de la bobina del secundario 8 interior), con y sin núcleo en la sección informe de laboratorio ANÁLISIS DE DATOS 1. Calcule la relación de voltaje del primario al secundario para cada una de la cuatro medidas y anote los resultados en la Tabla de Datos. 2. Exprese la relaciones calculadas para el transformador elevador y para el transformador reducto de manera que muestre cuanto se ha incrementado o reducido el voltaje (por ejemplo "3 a 1"). 3. El número de espiras de la bobina interior es 235 (calibre de alambre #18 ) y el número de espiras de la bobina exterior es 2920 (calibre de alambre #29).Calcule la relación del número de espiras. Anote sus resultados en la sección Informe de Laboratorio. P PASCO scientific p. 135

6 Informe de Laboratorio IDEAS PREVIAS Cómo se utiliza un transformador para incrementar o reducir una tensión de CA? DATOS Parte A: Transformador elevador Transformador elevador Voltaje primario (interior) (V) Voltaje secundario (exterior)(v) Con núcleo Sin núcleo Transformador elevador Con núcleo Sin núcleo relación: Vp a -Vs Parte B: Transformador reductor Transformador reductor Voltaje primario (exterior) (V) Voltaje secundario (interior) (V) Con núcleo Sin núcleo Transformador reductor Con núcleo Sin núcleo Relación: Vp a -Vs Relación de espiras P PASCO scientific p. 136 DISTESA 2000

7 CONCLUSIONES Y APLICACIONES 1. Cuándo utilizó la bobina interior con núcleo, como el primario, era la relación entre las tensiones igual a la relación entre el número de espiras' Cómo explica la diferencia? 2. Por qué cambió la tensión del secundario cuando se retiró el núcleo de la bobina interior' 3. Cuándo la bobina exterior (con núcleo) se utilizó como primario, por qué se reduce el voltaje una cantidad diferente a la elevada cuando el núcleo interior estaba en la bobina primaria? 4. Qué tiene mayor efecto. Retirar el núcleo del transformador elevador ( primario interior) o retirar el núcleo del transformador reductor (primario exterior)? Por qué? 5. Por qué ha utilizado una tensión alterna en esta experiencia en lugar de una tensión continua? P PASCO scientific p. 137

8 APENCICE.MODIFICACIÓN DEL ARCHIVO SCIENCEWORKSHOP Abra el archivo ScienceWorkshop Abra el archivo titulado: ScienceWorkshop (Mac) P48 Transformer ScienceWorkshop (Win) P48_XTRN.SWS Esta experiencia utiliza la característica " salida" (Output) del interfaz ScienceWorkshop 750 para proporcionar un voltaje de salida Elimine el amplificador de potencia en la ventana de preparación de experiencia. Elimine el icono del amplificador de potencia Em la ventana de preparación, pulse en el icono amplificador de potencia y pulse <supr> (delete) en el teclado. Resultado: Una ventana de " peligro" (warning) se abre. Pulse " Aceptar" para volver a la ventana de preparación Resultados El archivo ScienceWorkshop contiene un " osciloscopio" que muestra el " Voltaje de salida (V)" (Output voltage (V)) y el "canal B voltaje (B) y la ventana del generador de señales la cual controla la salida. P PASCO scientific p. 138 DISTESA 2000

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