DEF Transformator

Van majestueuze transformatoren in energiecentrales tot de oplader van je mobiele telefoon: in onze moderne samenleving zijn transformatoren onmisbaar geworden. Als eindproject van Design Engineering voor Physici bouwden drie eerstejaars technische natuurkunde studenten van de TU Delft hun eigen transformator en presenteerden zij deze op een voor middelbare scholieren toegankelijke manier.

Step 1: Spoelen Maken

Benodigdheden

  • Werktuig om spoelen mee te wikkelen.
  • Pvc-buis (50 mm diameter; 100 mm lengte)
  • Strook karton (breedte 3 cm)
  • Duck tape
  • 900 meter geïsoleerd koperdraad

To do

  1. Wikkel 2800 windingen geïsoleerd koperdraad om de pvc-buis. Dit is de secundaire spoel.
  2. Wikkel een strook karton om de spoel en plak de uiteinden van het karton aan elkaar vast zodat er een holle cilinder van karton om de spoel heen zit. Zorg ervoor dat het karton los genoeg zit dat het te verschuiven valt.
  3. Wikkel nu 19 windingen om het karton heen en maak die daaraan vast, wederom met duck tape. De kartonnen cilinder met 19 windingen vormt de primaire spoel, die op een circuit gaat worden aangesloten.

Step 2: Verbindingen Solderen

Benodigdheden

  • Soldeerbout
  • Soldeertin & houten ondergrond
  • Lange stroomdraden (20-30 cm)
  • Korte stroomdraden (5-10 cm)
  • Schakelaar
  • Batterijhouder

To do

  1. Soldeer korte stroomdraadjes aan de batterijhouder en aan de schakelaar.
  2. Soldeer lange stroomdraadjes aan de uiteinden van de koperdraden die van de spoelen af komen, zodat de opstelling overzichtelijk kan worden gehouden door onderdelen ver uit elkaar te plaatsen.

Step 3: Opstelling Schakelen

Benodigdheden

  • Stroomdraden (5 cm)
  • Iets langere stroomdraden (10-20 cm)
  • Striptang

To do

Schakel de opstelling zoals weergegeven in de afbeelding. Merk daarbij op:

  1. De transistor (4) heeft drie in-/uitgangen. Met de bolle kant naar je toe gericht zijn dit van links naar rechts respectievelijk de basis, de collector en de emitter. In de schakeling zijn dit respectievelijk de horizontale, de bovenste verticale en de bovenste verticale in-/uitgangen van de transistor.
  2. De twee spoelen (5,6) zijn in de schakeling voor de duidelijkheid naast elkaar weergegeven.
  3. De uitgang van de grote spoel (6) gaat naar ground, oftewel de minpool van de batterij.
  4. De diode (7) laat stroom slechts in één richting door. De kant met het streepje geeft de uitgang weer en moet dus van de batterij af gericht zijn.

Step 4: Opstelling Testen En Optimaliseren

Benodigdheden

  • Oscilloscoop en multimeter
  • 10x prove voor de oscilloscoop. Deze verzwakt het signaal tien maal, waardoor een voltage buiten het bereik van de oscilloscoop alsnog kan worden gemeten.

To do

  1. Test met behulp van een multimeter de spanning over de batterij (9V DC), de spanning over verschillende onderdelen in de schakeling aangesloten op batterij (< 9V DC) en de spanning over de (grote) secundaire spoel en de ground (>> 9V AC). Als deze waarden niet kloppen, is er iets fout geschakeld. Let op: de multimeter geeft waarschijnlijk een foute waarde voor de wisselspanning over de secundaire spoel, aangezien de frequentie als het goed is buiten het bereik van de multimeter valt (f>60kHz).
  2. Bepaal de stand van de primaire spoel om de secundaire spoel waarbij de uitgangsspanning over de secundaire spoel maximaal is. Een kleine verschuiving kan al een veel een slechtere inductie als gevolg hebben.

Step 5: Opstelling Op Een Houten Ondergrond Monteren

Benodigdheden

  • Twee spijkers
  • Een hamer
  • Lijm

To do

  1. Lijm alle onderdelen vast op een houten ondergond zoals ook te zien in het introductiefilmpje.
  2. Sla twee spijkers in de ondergrond en wikkel om de ene het vrije uiteinde van de secundaire spoel heen en om de ander een draad die naar ground gaat. De spanning over de twee spijkers is nu de opgewekte spanning over de secundaire spoel. Deze kan nu makkelijk gemeten worden door de oscilloscoop op de spijkers aan te sluiten.

Share

    Recommendations

    • Plastics Contest

      Plastics Contest
    • Optics Contest

      Optics Contest
    • Make it Glow Contest 2018

      Make it Glow Contest 2018

    2 Discussions

    0
    None
    tytower

    4 months ago

    From
    majestic transformers in power plants to the charger of your mobile
    phone: in our modern society transformers have become indispensable. As the final project of Design Engineering for Physics, three
    first-year technical physics students of TU Delft built their own
    transformer and presented them in a way accessible to high school
    students.To do
    Wrap 2800 turns of insulated copper wire around the PVC pipe. This is the secondary coil.Wrap
    a strip of cardboard around the spool and stick the ends of the
    cardboard together so that there is a hollow cylinder of cardboard
    around the spool. Make sure the cardboard is loose enough that it can be moved.Wrap 19 turns around the cardboard and attach it to it, again with duck tape. The cardboard cylinder with 19 turns forms the primary coil that will be connected to a circuit.Necessities
    Soldering ironSoldered tin & wooden surfaceLong electric wires (20-30 cm)Short power wires (5-10 cm)SwitchBattery holderTo do
    Solder short wires to the battery holder and to the switch.Solder long wires at the ends of the copper wires coming off the
    coils, so that the arrangement can be kept in order by placing parts far
    apart.Necessities
    Power wires (5 cm)Slightly longer power wires (10-20 cm)Stripping pliersTo doSwitch the setup as shown in the image. Note:
    The transistor (4) has three inputs / outputs. With the convex side facing you, these are from left to right respectively the base, the collector and the emitter. In the circuit, these are the horizontal, the upper vertical and
    the upper vertical inputs / outputs of the transistor, respectively.The two coils (5, 6) are shown side by side in the circuit for clarity.The output of the large coil (6) goes to ground, or the negative pole of the battery.The diode (7) only passes current in one direction. The side with the dash indicates the output and must therefore be away from the battery.Necessities
    Oscilloscope and multimeter10x prove for the oscilloscope. This weakens the signal ten times, so that a voltage outside the range of the oscilloscope can still be measured.To do
    > 9V AC">Use
    a multimeter to test the voltage across the battery (9V DC), the
    voltage across various components in the circuit connected to the
    battery (<9V DC) and the voltage across the (large) secondary coil
    and the ground (>> 9V AC ). If these values are not correct, something has been wrong. 60kHz).
    ">Note: the multimeter probably gives an incorrect value for the
    alternating current across the secondary coil, since the frequency drops
    well outside the range of the multimeter (f> 60kHz).Determine the position of the primary coil around the secondary coil with the maximum output voltage across the secondary coil. A small shift can already result in a much worse induction.Necessities
    Two nailsA hammerGlueTo do
    Glue all parts onto a wooden base as shown in the introduction film.Put two nails in the ground and wrap around one the free end of the secondary coil and another wire going to ground. The voltage across the two nails is now the generated voltage across the secondary coil. This can now be easily measured by connecting the oscilloscope to the nails.