Versuch: Transformator und Gleichrichtung

Labor Physik und Grundlagen der Elektrotechnik Versuch: Transformator und Gleichrichtung Prof. Dr. Karlheinz Blankenbach Dipl.-Phys. Michael Bauer Blankenbach / transformatoren.doc 1

Transformator und Gleichrichtung Der Transformator dient zur quantitativen Untersuchung und Demonstration der Eigenschaften und Gesetzmäßigkeiten des technischen Einphasen-Transformators und der Stromgleichrichtung. Stichworte zur Vorbereitung: - Transformator - Gleichrichtung mit Dioden und Brückengleichrichtern - Wechselstromparameter Versuchsablauf: 1. Induktiver Widerstand und Induktivität Ermitteln Sie den Induktiven Widerstand X L und die Induktivität L in Abhängigkeit von der Stromstärke (Fig. 8.1 der Transformator- Gebrauchsanleitung) 2. Hysteresekurve Messen Sie die Hysteresekurve (auf dem Steckbrett), verwenden Sie aber abweichend von Fig. 9 die Widerstände 47 Ω statt 1 Ω und 47 µf anstatt 4,7 µf. Skizzieren Sie die gemessene Kurve im Meßprotokoll und erklären Sie den Kurvenverlauf. Blankenbach / transformatoren.doc 2

3. Spannungstransformation Untersuchen Sie die Spannungstransformation am unbelasteten Transformator (analog Fig. 3, U batt = 4 V ) für die Fälle primär : sekundär : 1:1, 2:1, 1:2. Verifizieren Sie das theoretische Übersetzungsverhältnis durch Messung von Eingangs- und Ausgangsspannung mit Multimetern und begründen Sie eventuelle Abweichungen hiervon. 4. Trenntransformator Untersuchen Sie den Trenntransformator gem. Fig. 4 und erklären dessen Bedeutung. 5. Spartransformator Untersuchen Sie den Spartransformator gem. Fig. 5 und erklären dessen Bedeutung. 6. 'Harter' und 'Weicher' Transformator Vergleichen Sie den 'Harten' und 'Weichen' Transformator (Fig. 6.1 und 6.2) in Bezug auf die Abhängigkeit der Sekundärspannung vom Sekundärstrom, d.h. von der Belastung (Fig. 6.3). Verwenden Sie hier als Belastungswiderstände das Widerstandsbrett mit den Hochlastwiderständen sowie R = 0 Ω und R. Erklären Sie Ihre Meßergebnisse. 7. Stromtransformation bei Kurzschluß Untersuchen Sie die Stromtransformation bei Kurzschluß gem. Fig. 7. Blankenbach / transformatoren.doc 3

8. Gleichrichtung mit 1 Diode Wählen Sie für alle Versuche zur Gleichrichtung ein Übertragungsverhältnis von 1:1 und eine Eingangsspannung von 6V ; führen Sie die Messungen auf dem Steckbrett durch! Messen Sie die kapazitätsgepufferte Gleichrichtung mit einer Diode unter verschiedenen Bedingungen; es sind jeweils die Eingangsspannung und die Ausgangsspannung (Größe und Welligkeit) zu notieren. Für 3 typische Fälle skizzieren Sie das Oszibild auf Ihr Meßprotokoll. Erklären Sie Ihre Meßergebnisse und versuchen Sie einen Zusammenhang zu finden. An Kondensatoren sind die Werte 0 F, 10 nf, 100 nf, 47 µf und 470 µf zu verwenden. Die Lastwiderstände bauen Sie am besten mit einem Schalter ein, was die Messungen erleichtert. Verwenden Sie für alle Kapazitäten R L = 10 kω; messen Sie die beiden µf- Kapazitäten zusätzlich mit R L = 470 Ω. 9. Symmetrische Ausgangsspannungen Für Operationsverstärker wird üblicherweise eine symmetrische Versorgungsspannung, d.h. U + und U - benötigt. Bauen Sie eine solche Stromversorgung mit 2 Dioden und jeweils der Kapazität 470 µf und R L = 10 kω auf. Verwenden Sie bitte folgende Anschlüsse gem. Fig.1 : U + an d 2, U - an c 1, Masse an d 1 -c 2 (verbunden). Blankenbach / transformatoren.doc 4

10. Brückengleichrichtung Bauen Sie die Brückengleichrichtung mit einem Pufferkondensator von 47 µf. Bestimmen Sie die Effektivspannung und die Welligkeit ohne Last und mit den Lastwiderständen 100 kω, 47 kω, 10 kω, 470 Ω sowie 100 Ω. Skizzieren Sie 3 charakteristische Fälle. Erklären Sie Ihre Meßergebnisse und versuchen Sie einen Zusammenhang zu finden. Blankenbach / transformatoren.doc 5

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