Lab 132 — หม้อแปลงไฟฟ้า (3D)

วัตถุประสงค์

• อธิบายบทบาทของแกนเหล็กและแสดงว่าหม้อแปลงทำงานกับไฟสลับเท่านั้น
• หาความสัมพันธ์ของ Vs/Vp กับ Ns/Np
• หาความสัมพันธ์ของกระแสสองด้าน และประสิทธิภาพของหม้อแปลง
• เปรียบเทียบแกนเหล็กแผ่นบางกับแกนเหล็กตันในแง่ความร้อนจากกระแสวน

อุปกรณ์

• แกนเหล็กรูปตัวยูพร้อมแอกยกได้ (แผ่นบาง หรือ ตัน) · ขดลวดเปลี่ยนจำนวนรอบได้
• แหล่งจ่าย 2–12 V ไฟสลับ 50 Hz หรือไฟตรง · มิเตอร์ V และ I สองชุด · แกลแวนอมิเตอร์ · สโคป
• หลอดไฟต่อกับความต้านทาน 100, 47, 22 และ 10 Ω · เทอร์มอมิเตอร์ที่แกน

วิธีการทดลอง

1. ทายผลเมื่อเอาแกนออก เปิดแหล่งจ่าย แล้วเทียบ Vs ของแกนแต่ละแบบ ลากแอกแกนขึ้นทีละน้อยแล้วดู Vs
2. ใช้แกนแผ่นบาง ปิดแกนสนิท ไม่ต่อโหลด เปลี่ยน Np และ Ns อย่างน้อย 5 แบบ กด 📝 บันทึกผล แล้วเขียนกราฟ Vs/Vp กับ Ns/Np
3. ต่อโหลดค่าต่าง ๆ บันทึก Ip และ Is แล้วเขียนกราฟ Ip กับ (Ns/Np) Is
4. คำนวณประสิทธิภาพและตรวจในแผง 🎯
5. เลือกแกนเหล็กตัน เปิดไว้ ดูอุณหภูมิแกนเทียบกับแกนแผ่นบาง
6. กดปุ่มเปลี่ยนเป็น ไฟตรง แล้วเปิดปิดแหล่งจ่าย ดูเข็มแกลแวนอมิเตอร์และ Vs ขณะเปิด ขณะคงที่ และขณะปิด

คำถามท้ายการทดลอง

1. เหตุใดไฟตรงจึงให้ Vs เฉพาะช่วงเปิดและปิด
2. เมื่อโหลดดึงกระแสเพิ่ม เหตุใดกระแสด้านปฐมภูมิจึงเพิ่มตาม
3. เหตุใดแกนแผ่นบางจึงร้อนน้อยกว่าแกนตัน
4. เหตุใดการส่งไฟระยะไกลจึงแปลงขึ้นเป็นความต่างศักย์สูง

1. หลักการ

กระแสสลับในขดปฐมภูมิสร้างฟลักซ์สลับในแกนเหล็ก ฟลักซ์เดียวกันผ่านขดทุติยภูมิ จึงเหนี่ยวนำอีเอ็มเอฟต่อรอบเท่ากันทั้งสองขด

2. กระแสและกำลัง

ถ้าไม่มีการสูญเสีย กำลังเข้าเท่ากับกำลังออก

ประสิทธิภาพในแลปนี้คิดจากผลคูณ V I ที่อ่านจากมิเตอร์

3. เหตุที่ต่ำกว่า 100%

• ความต้านทานของลวด: กำลังสูญเสีย I²r
• ฟลักซ์รั่ว: ฟลักซ์บางส่วนไม่ผ่านขดทุติยภูมิ เห็นชัดเมื่อแกนมีช่องว่าง
• กระแสวนในแกน: แกนแผ่นบางเคลือบฉนวนตัดทางเดินกระแส จึงร้อนน้อยกว่าแกนตัน
• กระแสแม่เหล็ก: แม้ไม่มีโหลดก็มีกระแสเล็กน้อยเพื่อสร้างฟลักซ์ ทำให้ V I ด้านเข้ามากกว่ากำลังจริง

4. ไฟตรง

เมื่อกระแสคงตัว ฟลักซ์ไม่เปลี่ยน Vs จึงเป็นศูนย์ มี Vs ชั่วครู่เฉพาะตอนกระแสกำลังเปลี่ยน