ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КОСТРОМСКОЙ ОБЛАСТИ ОБЛАСТНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ

ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КОСТРОМСКОЙ ОБЛАСТИ
ОБЛАСТНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «КОСТРОМСКОЙ ТОРГОВОЭКОНОМИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ»
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОНИКИ
Лабораторный практикум для обучающихся специальности
151034 «Техническая эксплуатация оборудования в торговле и общественном питании»
(базовый уровень среднего профессионального образования)
Автор: Гончарук А.С.
Кострома, 2012
Аннотация
Лабораторный практикум разработан на основе требований федерального
государственного образовательного стандарта среднего профессионального образования и предназначен для обучающихся по специальности 151034 «Техническая
эксплуатация оборудования в торговле и общественном питании». Практикум
представляет собой сборник методических указаний по проведению лабораторных работ по учебной дисциплине «Электротехника и основы электроники» и
предназначен для студентов дневного отделения.
Лабораторный практикум разработан совместно с социальным партнером строительной организацией ООО «Земком» и до настоящего времени аналогичного пособия в Костромской области не издавалось.
Содержание
Введение .................................................................................................................................................. 5
Лабораторная работа №1 ........................................................................................................................ 9
Тема работы: потеря напряжения в проводах ЛЭП. .......................................................................9
Лабораторная работа №2 ...................................................................................................................... 12
Тема работы: анализ работы цепи постоянного тока со смешанным соединением приемников
электроэнергии. ................................................................................................................................12
Лабораторная работа №3 ...................................................................................................................... 15
Тема работы: анализ изменения мощности цепи с резистивной нагрузкой по двум вариантам
соединения. .......................................................................................................................................15
Лабораторная работа №4 ...................................................................................................................... 18
Тема работы: анализ работы разветвленной цепи постоянного тока. ........................................18
Лабораторная работа №5 ...................................................................................................................... 21
Тема работы: сравнительный анализ величин активного сопротивления в холодном и
нагретом состоянии на примерах резистора и лампы накаливания. ...........................................21
Лабораторная работа №6 ...................................................................................................................... 23
Тема работы: анализ работы неразветвленной цепи переменного тока с активноиндуктивным характером нагрузки. ...............................................................................................23
Лабораторная работа №7 ...................................................................................................................... 26
Тема работы: анализ работы неразветвленной цепи переменного тока с активным,
индуктивным и емкостным характером нагрузки. .......................................................................26
Лабораторная работа №8 ...................................................................................................................... 29
Тема работы: анализ работы разветвленной цепи переменного тока с активным и
индуктивным характером нагрузки. ...............................................................................................29
Лабораторная работа №9 ...................................................................................................................... 32
Тема работы: исследование работы разветвленной цепи с активным, индуктивным и
емкостным сопротивлениями..........................................................................................................32
Лабораторная работа №10 .................................................................................................................... 35
Тема работы: исследование работы трехфазной цепи переменного тока с соединением фаз в
«треугольник». ..................................................................................................................................35
Лабораторная работа №11 .................................................................................................................... 38
Тема работы: исследование работы трехфазной цепи переменного тока с соединением фаз в
«звезду». ............................................................................................................................................38
Лабораторная работа №12 .................................................................................................................... 41
Тема работы: измерение мощности в трехфазной цепи переменного тока. ...............................41
3
Лабораторная работа №13 .................................................................................................................... 43
Тема работы: исследование работы однофазного трансформатора в режимах холостого хода,
номинальной нагрузки и испытательного короткого замыкания. ...............................................43
Лабораторная работа №14 .................................................................................................................... 48
Тема
работы:
испытание
однофазного
понижающего
трансформатора
в
режиме
повышающего. ..................................................................................................................................48
Лабораторная работа №15 .................................................................................................................... 50
Тема работы: измерение сопротивления проводников различными методами. ........................50
Лабораторная работа №16 .................................................................................................................... 52
Тема работы: поиск скрытых обрывов в электроцепи с помощью измерительных
и
индикационных приборов. ..............................................................................................................52
Лабораторная работа №17 .................................................................................................................... 56
Тема работы: измерение сопротивления электроизоляции статорных обмоток асинхронного
двигателя и обмоток однофазного трансформатора. ....................................................................56
Лабораторная работа №18 .................................................................................................................... 59
Тема работы: испытание генератора постоянного тока с параллельным возбуждением. ........59
Лабораторная работа №19 .................................................................................................................... 63
Тема работы: испытание двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением. ..........63
Лабораторная работа №20 .................................................................................................................... 67
Тема работы: исследование работы 3-фазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым
ротором. .............................................................................................................................................67
Лабораторная работа №21 .................................................................................................................... 71
Тема работы: анализ работы схемы релейно-контакторного управления 3-фазным
нереверсивным асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором. ................................71
Лабораторная работа №22 .................................................................................................................... 73
Тема работы: испытание релейно-контакторной схемы управления однофазным реверсивным
двигателем. ........................................................................................................................................73
Лабораторная работа №23 .................................................................................................................... 75
Тема работы: анализ работы и снятие параметров люминесцентной лампы ЛБ40. ..................75
Заключение ............................................................................................................................................ 77
Список литературы ............................................................................................................................... 78
Приложение 1 ........................................................................................................................................ 79
Приложение 2 ........................................................................................................................................ 80
Приложение 3 ........................................................................................................................................ 81
Приложение 4 ........................................................................................................................................ 82
4
Введение
Выполнение, оформление и защита лабораторных работ являются главной
составной частью электротехники, способствующей более глубокому и правильному пониманию обучающимся процессов и явлений, протекающих в электрической цепи (электротехническом устройстве), изученных на лекциях и практических занятиях.
В методической разработке изложен практический материал в виде учебнопрактической информации, определяющий порядок работы, последовательность
действий, которые необходимо выполнить для усвоения учебного материала.
Целью лабораторного практикума является применение теоретических знаний в освоении практических умений по учебной дисциплине, их систематизация,
повышение уровня обученности.
В ходе достижения цели решаются следующие задачи:
1. знакомство с современным электротехническим оборудованием;
2. приобретение практических умений в сборке электрических схем;
3. приобретение умений использования электрических машинам, аппаратов
и приборов, применяемых на практике;
4. подготовка обучающихся к реальным производственным ситуациям.
В результате выполнения лабораторного практикума обучающийся должен
уметь (ФГОС СПО):
 выбирать электрические, электронные приборы и электрооборудование;
 правильно эксплуатировать электрооборудование и механизмы передачи
движения технологических машин и аппаратов;
 производить расчеты простых электрических цепей;
 рассчитывать параметры различных электрических цепей и схем;
 пользоваться электроизмерительными приборами и приспособлениями,
снимать показания.
Разработанный лабораторный практикум представляет собой структурированную систему занятий.
5
Алгоритм лабораторной работы.
Вводный этап. Инструктаж по правилам охраны труда (Приложение 1).
I этап. Подготовка к лабораторной работе.
При подготовке к выполнению лабораторных работ следует:
1. Сформулировать тему лабораторной работы;
2. Уяснить цель и задачи работы;
3. Изучить теоретический материал, соответствующий данной работе, по
учебнику и конспекту лекций;
4. Подготовить бланки отчетов, содержащие название лабораторной работы,
цель, электрические схемы и таблицы;
5. Понимать практическую значимость проводимых замеров и опытов;
6. Уметь проводить построение характеристик и векторных диаграмм;
7. Уметь анализировать состояние объекта исследования при изменении параметров.
II этап. Выполнение лабораторной работы.
Каждая работа выполняется группой обучающихся из 2-4 человек за определенным стендом. Обучающиеся должны ознакомиться со стендом, приборами
и рабочей установкой. После этого собирается электрическая цепь по схеме, приведенной в методических указаниях.
Перед включением стенда необходима проверка исходного состояния источников регулируемого напряжения (должны быть полностью выведены) и приемников (реостаты полностью введены). После проверки правильности сборки
электрической цепи преподаватель дает разрешение на включение стенда. По
окончании работы стенд отключается, опытные данные проверяются преподавателем, электрическая цепь разбирается.
III этап. Оформление отчета о проделанной работе.
Выполненная работа требует письменного отчета, в котором отражается
номер и название работы, ее цель, спецификация с характеристиками используемых аппаратов и приборов, схема сборки, заполненные таблицы, необходимые
расчеты, построенные в масштабе графики и векторные диаграммы, а также ин6
формация из раздела «Ход работы», которая необходима для подготовки отчета о
проделанной работе. Некоторые работы требуют письменных ответов на вопросы.
Титульный лист тетради с отчетами оформляется по рекомендации преподавателя. Листы отчетов должны иметь двухсторонние поля. Весь графический
материал (схемы, таблицы, графики, диаграммы) выполняется исключительно карандашом (кроме сетки таблиц).
Выполненный отчет проверяется и считается сданным при наличии подписи
преподавателя. К выполнению каждой работы, начиная со второй, обучающийся
допускается только при наличии отчета по предыдущей выполненной работе.
IV этап. Защита лабораторной работы.
Перед защитой лабораторной работы обучающийся должен сдать отчет для
проверки преподавателю и только после этого он может защищать проделанную
работу. Защита лабораторной работы производится с применением техники опроса с использованием или без использования ТСО.
Перечень контрольных вопросов приведен в конце описания каждой лабораторной работы. Он охватывает ту часть материала теоретического курса, которая непосредственно относится к данной работе. Обучающийся, не защитивший
две лабораторные работы, к выполнению следующей работы не допускается.
Лабораторный практикум по электротехнике предполагает выполнение двадцати четырех лабораторных работ, позволяющих освоить практические приемы
решения основных электротехнических проблем. Каждая лабораторная работа содержит подробное описание плана занятия, в который входят тема лабораторной
работы, ее цель, спецификация электрооборудования, список литературы, порядок
выполнения работы, пример оформления отчета по проделанной работе и контрольные вопросы для самопроверки.
7
Результаты апробации
В данный момент материалы лабораторного практикума используются для
апробации в группе 2-12 специальности 151034 «Техническая эксплуатация оборудования в торговле и общественном питании». Для построения первоначальной
сравнительной характеристики качества знаний обучающихся использовались
группы с одинаковым образовательным потенциалом и учебной мотивацией. В
результате апробации по аналогичным темам при прочих примерно равных условиях, удалось построить диаграмму роста качественной успеваемости обучающихся (Диаграмма 1).
5.00
4.50
4.00
3.50
3.00
2.50
2.00
Series1
2010/2011 уч. год
3.40
2012/2013 уч. год
4.02
Диаграмма 1. Динамика роста качественной успевамости обучающихся
Таким образом, использование данного лабораторного практикума позволило улучшить качественную успеваемость обучающихся на 12,4 %.
8
Лабораторная работа №1
Тема работы: потеря напряжения в проводах ЛЭП.
Цель работы: уяснить факторы, влияющие на потерю напряжения в линиях
электропередач (ЛЭП); научиться определять материал ЛЭП.
Спецификация оборудования:
1. Выключатель автоматический АЕ2026, 10-4-0043-А
1 шт.
2. Амперметр Э514 со шкалой до 2,5А (класс точности 0,5)
1 шт.
3. Вольтметр Э515 со шкалой до 150В (класс точности 0,5)
2 шт.
4. Блок «Трансформатор-ЛЭП» (52 витка проволоки на каждом из 2-х цилиндрических цилиндров)
5. Блок резисторов ПВЭР-100 (390±10% Ом)
1 шт.
1 шт.
Ход работы:
1. Ознакомиться с оборудованием, входящим в данную сборку, с помощью
преподавателя усвоить навыки включения и отключения стенда.
2. Выполнить сборку согласно представленной схеме (Рисунок 1.1.).
Рисунок 1.1. Принципиальная схема сборки.
Пояснения к схеме: A – амперметр; V1, V2 – вольтметры; R1, Rn – резисторы (в качестве нагрузки для ЛЭП); SA1, SAn – тумблеры (выключатели) для резисторов.
3. Увеличивая нагрузку в цепи, произвести замеры.
4. Определить сечение провода ЛЭП: 𝑺 =
𝝅 ∙ 𝒅𝟐
𝟒
лем.
5. Определить длину ЛЭП:
L = (n1 + n2) × Lв,
9
,измерив d штангенцирку-
где
n1 и n2 – число витков проволоки соответственно в первом и втором
проводах ЛЭП (см. п. 4 спецификации),
Lв – длина витка:
Lв = π × Dкаркаса,
где Dкаркаса – диаметр каркаса, измеряемый штангенциркулем.
6. Определить абсолютную потерю напряжения в ЛЭП:
ΔU = 𝐔𝟏 + 𝐔𝟐 ,
где U1 и U2 - показания соответственно вольтметров V1 и V2;
7. Определить величину удельного сопротивления провода (ρср), используя
формулу:
ρср = (Rср×S)/L,
где Rср = (Rоп1 + Rоп3 + Rоп5)/3
Rоп = (U1 – U2)/ I – сопротивление ЛЭП с различным числом включенных
резисторов.
8. По величине удельного сопротивления ρср в справочной таблице (см.
Приложение 2) установить материал проводов. Сделать вывод.
Пример оформления отчета
Результаты измерений и вычислений занести в таблицу 1.1.
Таблица 1.1.
Величина нагрузки в цепи
d,
мм
Измерить
I, U1,
А
В
U2,
В
Вычислить
S,
L,
ΔU,
2
мм
м
В
Материал проводов в ЛЭП
Нагрузки нет
Вкл. 1 резистор
Вкл. 3 резистора
Вкл. 5 резисторов
Пояснения к таблице 1.1.: d – диаметр проволоки в ЛЭП; I – сила тока, проходящая через ЛЭП; U1 , U2 − показания вольтметров PV1 и PV2;S – площадь
поперечного сечения проволоки ЛЭП; L – длина ЛЭП.
Контрольные вопросы
1. Дать определение электрического тока.
2. Написать формулу и сформулировать закон Джоуля-Ленца.
3. Определить сопротивление 200 метров железной проволоки ρ = 0,12
10
Ом·мм2/м сечением 5 мм2.
4. Определить сечение нихромовой проволоки длиной 20 м, ρ = 1,1
Ом·мм2/м, если ее сопротивление равно 25 Ом.
5. Для радиоприемника необходимо намотать сопротивление в 30 Ом из никелиновой проволоки ρ = 0,42 Ом·мм2/м сечением 0,21 мм2. Определить необходимую длину проволоки.
6. Какой из проводов одинакового диаметра и длины нагревается сильнее –
медный или стальной – при одной и той же силе тока? Почему?
7. Во сколько раз увеличится сопротивление линии, если медный провод
заменить железным такой же длины и такого же поперечного сечения?
8. Зависит ли сопротивление катушки, изготовленной из медного провода,
от величины приложенного к ней напряжения? Почему?
11
Лабораторная работа №2
Тема работы: анализ работы цепи постоянного тока со смешанным соединением приемников электроэнергии.
Цель работы: сравнить результаты измерений параметров цепи с результатами расчетов аналогичных параметров для 2-х режимов и сделать выводы.
Спецификация оборудования:
1. Выключатель автоматический АЕ2026, 10-4-0043-А
2. Блок с лампами накаливания АЕ2026, 100Н00У3-А (у каждойPH = 25 Вт, UH =
220B)
3. Амперметр Э514 со шкалой до 0,5А (класс точности 0,5)
4. Амперметр Э514 со шкалой до 1 А (класс точности 0,5)
5. Вольтметр Э515 со шкалой до 150В (класс точности 0,5)
6. Мультиметр DT890В (UH = 600B)
7. Лабораторный автотрансформатор (ЛАТР) – 2М, IH = 2А, U = 0…250 В
1 шт.
1 шт.
2 шт.
1 шт.
2 шт.
1 шт.
1 шт.
Ход работы:
1. Измерить мультиметром сопротивление каждой лампы (EL1…4), записав
их под таблицей 2.1.
2. Выполнить сборку по схеме, представленной на рисунке 2.1., подать на
нее напряжение постоянного тока, отрегулировав его ЛАТРом на уровне 110В.
Рисунок 2.1. Принципиальная схема сборки.
3. По каждому из двух режимов работы цепи (перемычка снята или перемычка поставлена), поддерживая U = 110В, по приборам снять следующие параметры: U1, U2, U3, I, I1, I2.
4. Затем эти же параметры рассчитать по формулам:
I = I1 + I2.
12
4.1.Режим со снятой перемычкой и включёнными выключателями SA1…2:
U2 = U3 = U – U1
U1 = I × R1
𝑼𝟐
𝑹𝟐 ×𝑹𝟑
𝑹𝟐 +𝑹𝟑
I1 =
I2 =
𝑼𝟑
𝑹𝟒
4.2.Режим с поставленной перемычкой и включёнными выключателями
SA1…2:
U = U2 = U3
I1 =
U1 = 0
𝑼𝟐
𝑹𝟐 ×𝑹𝟑
𝑹𝟐 +𝑹𝟑
I2 =
𝑼𝟑
𝑹𝟒
5. Рассчитанные данные внести в таблицу 2.1. Сравнить показания приборов
с аналогичными параметрами, полученными расчетами. Сделать вывод1.
Пример оформления отчета
Таблица 2.1.
Режим работы цепи
U1,
В
Измерить
U2, U3, I,
В
В
А
I1,
А
I2,
А
U1,
В
Рассчитать
U2, U3, I, I1,
В
В
А А
I2,
А
Перемычка снята, выключатели SA1…2 включены
Перемычка поставлена, выключатели SA1…2 включены
Показатели, измеренные мультиметром: Rл1 = R1= ?, Rл2 = R2 = ?, Rл3 = R3 =
?, Rл4 = R4 = ?
Обнаруженные расхождения объяснить тем, что сопротивления холодных ламп, измеренные
мультиметром, заметно меньше сопротивления работающих ламп накаливания.
1
13
Контрольные вопросы:
1. Дать определение резистора.
2. Дать определение проводимости.
3. Зависимость между какими величинами устанавливает вольт – амперная
характеристика?
4. Определить сопротивление аккумуляторной батареи, если ее э.д.с. e = 6
В, U = 5,6 А, а сила тока в цепи 0,2 А.
5. Вычислить эквивалентное сопротивление электрической цепи (Рисунок
2.2.), если R1 = 2 Ом, R2 = 3 Ом, R3 = 5 Ом, R4 = R5 = 10 Ом.
Рисунок 2.2.
6. Вычислить эквивалентное сопротивление электрической цепи (Рисунок
2.3.), если сопротивление каждого резистора равно по 10 Ом.
Рисунок 2.3.
7. Между какими величинами устанавливается зависимость по закону Ома
для полной цепи (написать формулу)?
8. Зависимость между какими величинами устанавливается по закону Ома
для участка цепи (написать формулу)?
9. Как изменится ток в цепи, если увеличится напряжение? Почему?
14
Лабораторная работа №3
Тема работы: анализ изменения мощности цепи с резистивной нагрузкой
по двум вариантам соединения.
Цель работы: сравнить результаты измерения мощности цепи с результатами ее расчета двумя методами и сделать выводы.
Спецификация оборудования:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Выключатель автоматический АП50
Ваттметр Д5004 до 3000Вт
Вольтметр 7533 со шкалой до 250 В (класс точности 0,5)
Блок с лампами накаливания (у каждой PН =25Вт, UH=220 В)
Амперметр Э525 со шкалой до 1 А (класс точности 0,5)
Мультиметр DT890В (UH=600 В)
1 шт.
1 шт.
1 шт.
1 шт.
1 шт.
1 шт.
Ход работы:
1. При снятом входном напряжении измерить мультиметром сопротивление
каждого резистора, записав их под таблицей 3.1.
2. Выполнить сборку по схеме, представленной на рисунке 3.1., подать на
нее напряжение (U), измерить его и силу тока (I). Измерить мощность цепи ваттметром.
Рисунок 3.1. Принципиальная схема сборки (I вариант).
3. Выполнить сборку по схеме, представленной на рисунке 3.2., подать на
нее напряжение (U), измерить его и силу тока (I). Измерить мощность цепи ваттметром1.
15
Рисунок 3.2. Принципиальная схема сборки (II вариант).
4. Вычислить мощность по известному значению сопротивлений резисторов, входящих в сборку:
4.1.Вариант с последовательным соединением резисторов:
R1-3 = R1 + R2 + R3
U
P=U×I=U×
R 1 + R2 + R3
=
U2
R1 + R 2 + R 3
4.2.Вариант со смешанным соединением резисторов:
R2 × R3
R1-3 =
R 2 + R3
+ R1
U2
U
P = U × I = U × R2 ×R3
R2 +R3
+R1
= R2 ×R3
R2 +R3
+R1
Внести полученные данные в таблицу 3.1.
5. Рассчитать мощность по методу «амперметра-вольтметра»:
для обоих вариантов схемы:
P=U×I
Полученные результаты внести в таблицу 3.1.
6. Сравнить измеренную по ваттметру мощность с мощностью, рассчитанной двумя способами. Сделать выводы.
16
Пример оформления отчета
Таблица 3.1.
Вариант схемы
По ваттметру
Величина мощности, Вт
По методу «амперметра-вольтметра»
Рассчитанное
U, В
I, А
P, Вт
Последовательное соединение резисторов
Смешанное соединение резисторов
Показания, измеренные мультиметром: R1= ?, R2 = ?, R3 = ?
Контрольные вопросы:
1. Какая величина называется мощностью источника? (Написать формулу).
2. Чему равен Ватт?
3. Что называется коэффициентом полезного действия источника энергии?
4. Определить мощность, потребляемую электрическим двигателем, если
ток в цепи равен 6 А, и двигатель включен в сеть напряжением 220 В.
5. Электродвигатель, подключенный к сети 220 В, потребляет ток в 6 А. Какова мощность двигателя и какое количество энергии он потребляет за восемь часов работы?
6. На цоколе лампы накаливания написано: 200 Вт, 220 В. Определить сопротивление нити накаливания.
7. Какой режим работы цепи называется коротким замыканием?
8. Из чего складывается мощность источника электрической энергии?
9. Какой режим работы цепи называется режимом согласованной нагрузки?
При зашкаливании стрелки ваттметра в зону < 0 надо изменить направление тока в любой обмотке прибора перекидкой проводов на ее клеммах.
1
17
Лабораторная работа №4
Тема работы: анализ работы разветвленной цепи постоянного тока.
Цель работы: практически убедиться в действии закона Ома (для полной
цепи и ее участков) и 1-го правила Кирхгофа для цепей постоянного тока.
Спецификация оборудования:
1. Блок с лампами накаливания (у каждой 𝑃н=25Вт, 𝑈н=220 В)
2. Трансформатор лабораторный ЛАТР. 𝐼Н=2 А, 0…250 В
3. Мультиметр DT890В (𝑈Н=600 В)
4. Вольтметр Э533 на 250 В. с классом точности 0,5
5. Амперметр Э537 со шкалой до 0,5 А (класс точности 0,5)
6. Амперметр Э525 со шкалой до 1 А (класс точности 0,5)
Ход работы:
1 шт.
1 шт.
1 шт.
1 шт.
1 шт.
1 шт.
1. Выполнить сборку с резисторами R1…3 согласно рисунку 4.1.
Рисунок 4.1. Принципиальная схема сборки.
2. Подать в сборку постоянный ток и с помощью ЛАТРа отрегулировать
напряжение на ней на уровне 110В.
3. Снять напряжение со ввода в схему (220В) и мультиметром измерить сопротивление ЛАТРа, приняв его за сопротивление источника Rвт.
4. Мультиметром измерить сопротивления I и II ветвей.
5. Отключить нагрузку снятием провода с одного из зажимов ЛАТРа, подать напряжение на ЛАТР и подключить вольтметр к его зажимам: Прибор покажет значение ЭДС (E).
6. Восстановить провод на клемме ЛАТРа и снять показания амперметров.
18
7. Проверить справедливость I правила Кирхгофа для данной разветвленной
цепи I = I1 + I2, как на основании показаний приборов, так и на основе расчетов
(ход вычислений см. в п.8), измерив с помощью вольтметра напряжения U1, U2,
U3.
8. C помощью проделанных расчетов убедиться в действии закона Ома для
участков цепи:
I=
𝟏𝟏𝟎
I1 =
𝑹𝟏×(𝑹𝟐 +𝑹𝟑 )
𝑹𝟏+ 𝑹𝟐 + 𝑹𝟑
I2 =
𝑼𝟏
𝑹𝟏
𝑼𝟐 + 𝑼𝟑
𝑹𝟐 + 𝑹𝟑
9. Убедиться в действии закона Ома для полной цепи:
E = I × (R + Rвт),
где R =
𝑹𝟏 ×(𝑹𝟐 + 𝑹𝟑 )
𝑹𝟏 + 𝑹𝟐 + 𝑹 𝟑
10. Параллельно резистору R3 подключить R4 и убедиться в справедливости I закона Кирхгофа и закона Ома для образовавшейся цепи, используя формулы:
I2 =
𝑼𝟐 + 𝑼𝟑
I1 =
𝑹 ×𝑹
𝑹𝟐 + 𝟑 𝟒
𝑹𝟑 + 𝑹𝟒
I=
𝟏𝟏𝟎
R=
𝑹
R’ = R2 +
𝑼𝟏
𝑹𝟏
𝑹𝟏 × 𝑹ʹ
𝑹𝟏 + 𝑹ʹ
𝑹𝟑 × 𝑹𝟒
𝑹𝟑 + 𝑹𝟒
11. На основании расчетов по п.п. 7…10 сделать выводы о применимости
закона Ома и I закона Кирхгофа к данной цепи.
Пример оформления отчета
Таблица 4.1.
Режим
нагрузки
цепи
Включены
3 резистора
Включены
4 резистора
E,
В
RВТ,
Ом
Показания приборов
RR, U2, U3, R, R’,
Ом В
В Ом Ом
19
I,
А
I1,
А
I2,
А
Параметры по расчету
R,
R’,
I, I1, I2,
Ом Ом А А
А
Пояснения к содержанию таблицы: RR = R1 = R2 = R3 = R4; R’ - полное сопротивление II ветви.
Контрольные вопросы
1.
Нарисовать электрический узел, для которого составлено уравнение
по первому закону Кирхгофа: I1 + I2 – I3 – I4 + I5 = 0.
2.
Сформулировать правила Кирхгофа:
2.1.
В любом узле электрической цепи …
2.2.
В любом замкнутом электрическом контуре…
3.
Схема электрической цепи указана на рисунке. Величины сопротив-
лений R1 = 2 Ом, R2 = 6 Ом, R3 = 18 Ом, R4 = 10 Ом, R5 = 3 Ом, R6 = 9 Ом, R7 =
27 Ом. Определить общий ток до разветвления цепи и напряжение на сопротивлении R4, если к зажимам всей цепи подведено напряжение 24 В.
Рисунок 4.2.
4.
Написать уравнения по второму правилу Кирхгофа для контуров «а –
б – д - е» и «б – в – г - д», изображенных на рисунке.
Рисунок 4.3.
20
Лабораторная работа №5
Тема работы: сравнительный анализ величин активного сопротивления в
холодном и нагретом состоянии на примерах резистора и лампы накаливания.
Цель работы: опытным путем определить величины сопротивлений резистора и лампы накаливания в отключенном состоянии и при работе под номинальным напряжением; сделать выводы.
Спецификация оборудования:
1. Реостат с 𝑅𝑀𝐴𝑋 = 200 Ом
2. Лампа накаливания (𝑃н = 40Вт, 𝑈н = 220 В)
3. Трансформатор лабораторный ЛАТР. 𝐼н = 2 А, 0 … 250 В
4. Мультиметр DT890В (𝑈н = 600 В)
5. Вольтметр Э533 на 250 В. с классом точности 0,5
6. Резистор 𝑃𝐻 = 100 Вт
7.Амперметр Э525 со шкалой до 1 А (класс точности 0,5)
8. Ваттметр до 1200 Вт
2 шт.
1 шт.
1 шт.
1 шт.
1 шт.
1 шт.
1 шт.
1 шт.
Ход работы:
1. Мультиметром измерить величины сопротивлений резистора и лампы
накаливания.
2. Выполнить сборку по схеме, приведенной на рисунке 5.1.
3. Полностью ввести оба реостата, подать напряжение в сборку и ЛАТРом
отрегулировать его на уровне 220 В.
4. Отрегулировать реостатом R1 напряжение на лампе и измерить ток в лампе.
5. Реостат R1 полностью ввести, а реостатом R2 установить номинальный
ток в резисторе – для этого ваттметр должен показывать Pн = 100 Вт.
Рисунок 5.1. Принципиальная схема сборки.
21
6. Выполнить необходимые расчеты по формулам:
Rл =
𝐔л
RR = RR3 =
𝐈л
𝐔𝐑
𝐈𝐑
7. Сделать вывод по расхождению величин одних и тех же параметров (Rл и
RR), найденных разыми методами. Пояснить причину расхождения значений одного и того же сопротивления, определенного разными методами.
Пример оформления отчета
Таблица 5.1.
Наименование приемника электроэнергии
U,
В
I,
А
Резистор P = 100 Вт
Лампа накаливания
Uн = 225В
Указанная изготовителем
Величина сопротивления, Ом
Измеренная
Измеренная методом аммультиметром
перметра - вольтметра
-
Контрольные вопросы
1.
Сформулировать и написать формулы для законов Ома для участка
цепи и для полной цепи.
2.
Написать три вывода на основе анализа закона Ома:
2.1. Сравнить напряжение источника электрической энергии и его э.д.с.
2.2. Проанализировать изменение напряжения одного и того же источника.
2.3. Чему равно внутреннее сопротивление источника?
22
Лабораторная работа №6
Тема работы: анализ работы неразветвленной цепи переменного тока с активно-индуктивным характером нагрузки.
Цель работы: получить практические навыки в построении векторной диаграммы на основе измеренных параметров работы цепи.
Спецификация оборудования:
1. Выключатель автоматический АЕ2026, 10-4-0043-А
2. Ваттметр D 309 до 1500 Вт класс точности 2,5
3. Трансформатор лабораторный ЛАТР. 𝐼н = 2 А, 0 … 250 В
4. Мультиметр DT890В (𝑈н = 600 В)
5. Вольтметр Э533 на 150 В с классом точности 0,5
6. Стенд переносной с пускателем магнитным, имеющим катушку на Uн = 220 В
7.Амперметр Э525 со шкалой до 1 А (класс точности 0,5)
8. Пластинка текстолитовая (или ее аналог) для вставки между сердечником и
якорем пускателя в режиме 2.
1 шт.
1 шт.
1 шт.
1 шт.
1 шт.
1 шт.
1 шт.
1 шт.
Ход работы:
1. Выполнить электросборку по схеме (Рисунок 6.1.).
2. Подать в сборку напряжение ~135 В (чтобы включился пускатель) и снять
показания приборов.
3. Обесточить сборку, вставить текстолитовую пластинку (или ее аналог) в
зазор между сердечником и якорем катушки пускателя и подать напряжение в
сборку. Снять показания для второго режима.
Рисунок 6.1. Принципиальная схема сборки.
23
4. Произвести вычисления по следующим формулам:
R=
𝑷
Z=
𝑰𝟐
L=
𝑿𝑳 = √ 𝒁 𝟐 − 𝑹 𝟐
𝐜𝐨𝐬 𝝋 =
𝑹
𝒁
𝑼
𝑰
𝑿𝑳
𝟐 × 𝝅 ×𝒇
𝑼𝒂 = 𝑼 × 𝐜𝐨𝐬 𝝋
𝑼𝒑 = 𝑼 × 𝐬𝐢𝐧 𝝋
S=U×I
Q = S × sin φ
5. Сравнить величину активного сопротивления катушки, измеренную
мультиметром, с величиной, полученной по расчету. Сделать вывод.
6. Построить в самостоятельно выбранных масштабах для тока и напряжений векторные диаграммы для каждого режима работы цепи (Рисунок 6.2.).
Рисунок 6.2. Образец векторной диаграммы.
Пример оформления отчета
Таблица 6.1.
Режим работы
цепи
Измерено
U, I, P, R, Z, XL, L,
В А Вт Ом Ом Ом Гн
Включена
катушка с сердечником
Включена
катушка без сердечника
24
Рассчитано
cos
φ,
Uа, Up, Q,
φ
град В
В ВАр
S,
ВА
Контрольные вопросы
1.
Написать формулы для активного и реактивного напряжений. Как,
зная активное и индуктивное сопротивления, вычислить полное сопротивление
цепи?
2.
Как вычислить активную, реактивную и полную мощности цепи?
Написать формулы и размерности.
3.
В цепи активное сопротивление r, действующее значение синусои-
дального напряжения U и частота f остаются неизменными. Как изменится угол
сдвига фаз φ между током и напряжением этой цепи при увеличении ее индуктивности L?
4.
По показаниям амперметра I = 2 A, вольтметра U = 50 В и ваттметра P
= 60 Вт, определить индуктивность катушки L. Частота f = 50 Гц.
25
Лабораторная работа №7
Тема работы: анализ работы неразветвленной цепи переменного тока с активным, индуктивным и емкостным характером нагрузки.
Цель работы: сравнить результаты измерений тока, напряжений и мощности цепи с результатами расчета этих же параметров, сделать выводы; построить
векторную диаграмму для одного из режимов.
Спецификация оборудования:
1. Выключатель автоматический АЕ2026, 10-4-0043-А
2. Ваттметр D50042 с пределом измерения до 3000 Вт
3. Вольтметр Э533 на 150 В с классом точности 0,5
4. Амперметр Э525 со шкалой до 1 А (класс точности 0,5)
5. Мультиметр DT890В (𝑈н = 600 В)
6. Блок «резистор-катушка-конденсатор»
1 шт.
1 шт.
1 шт.
1 шт.
1 шт.
2 шт.
Ход работы:
1. Выполнить электросборку по схеме (Рисунок 7.1.).
2. После проверки электросборки при снятом внешнем напряжении измерить мультиметром сопротивление (RR) резистора и активное сопротивление (RL)
катушки, затем найти полное активное сопротивление цепи:
R = RR + RL.
Рисунок 7.1. Принципиальная схема сборки.
3.
Подать напряжение в сборку.1
3.1. Для каждого режима (нерезонансного и резонансного) снять по приборам параметры, а затем рассчитать эти параметры.
26
a. Нерезонансный режим работы цепи:
XL = 2×π×f×L
XC =
L = 0,96 Гн
𝟏
𝟐×𝛑×𝐟×𝐂
Емкость для нерезонансного режима выставляется максимальной (20…25
мкФ), чтобы выполнить соотношение XL ≠ XC.
b. Резонансный режим работы цепи:
Z = √𝑹𝟐 + (𝑿𝑳 − 𝑿𝑪 )𝟐
I=
𝑼вх
𝒁
Падение напряжения на резисторе: UR =I × RR
Напряжение на реальной катушке: UL =I × RL
Полное сопротивление реальной катушки: 𝐙𝐋 = √𝐑𝟐𝐋 + 𝐗 𝟐𝐋
Падение напряжения на конденсаторах: UС =I × XС
Результирующее падение напряжения на катушке и конденсаторах:
ULC = UL - UC
P = U × I × cos φ
cos φ =
𝑹
𝒁
1.2.Сделать выводы, обратив особое внимание на признаки резонанса
напряжений. Объяснить, почему при отсутствии или очень малой величины активного сопротивления резонанс напряжений приведет к короткому замыканию в
цепи.
2. По рассчитанным значениям тока и напряжений (UR, UL, UC, ULC), выбрав
масштаб, построить векторную диаграмму для любого режима (см. рисунок 7.2.).
Сравнить модуль полного напряжения с величиной напряжения на зажимах цепи
и сделать выводы.
Указание к работе: для установления резонанса напряжения в цепи, т.е. выполнения XL = XC,
надо варьировать полной емкостью включенных конденсаторов и добиться UL ≈ UC.
27
1
Рисунок 7.2. Образец векторной диаграммы.
Пример оформления отчета
Таблица 7.1.
Режим работы С,
цепи
мкФ
R,
Ом
U,
В
Измерить
I, UR, UC, UL,
А В
В
В
ULC,
В
P,
Вт
Вычислить
I, UR, UC, UL, ULC,
А В
В
В
В
P, Вт
Нерезонансный
Резонансный
Контрольные вопросы
1.
Определить напряжение сети, в которую должен быть включен кон-
денсатор емкостью 3,9 мкФ, чтобы при частоте 50 Гц ток в нем составил 210 мА.
2.
В электрическую цепь с напряжением U = 100 В последовательно
включены: сопротивление 5 Ом, катушка индуктивности с активным сопротивлением 3 Ом и индуктивным сопротивлением 4 Ом и конденсатор с емкостным сопротивлением 10 Ом. Определите ток в цепи и напряжения на отдельных элементах цепи. Нарисовать электрическую схему и векторную диаграмму.
3.
К электрической цепи, содержащей R, L, C, приложено напряжение u
= Umsinωt. Какие величины влияют на амплитуду тока в цепи?
28
Лабораторная работа №8
Тема работы: анализ работы разветвленной цепи переменного тока с активным и индуктивным характером нагрузки.
Цель работы: установить зависимость полного тока цепи от токов в ветвях
с построением векторной диаграммы напряжения и токов и определением cos φ
всей цепи; научиться вычислять все виды сопротивления катушки индуктивности.
Спецификация оборудования:
1. Предохранитель плавкий на 5 А.
2. Катушка индуктивности ПСМ 0,16 У3, S = 0,16 кВА
3. Вольтметр Э583 на 150 В с классом точности 0,5
4. Амперметр Э525 со шкалой до 1 А (класс точности 0,5)
5. Резистор 1ПЭВ R = 560 Ом, P = 100 Вт
6. Реостат с RMAX = 500 Ом, IН = 0,2 А
7. Блок с лампами накаливания (у каждой PН = 25 Вт, UН = 220 В)
3 шт.
1 шт.
1 шт.
3 шт.
1 шт.
1 шт.
1 шт.
Ход работы:
1. Выполнить электросборку по схеме (Рисунок 8.1.).
2. Полностью ввести реостат, т.е. установить его ползунком максимально
сопротивление.
3. Дать напряжение в сборку и снять показания приборов.
4. Ползунок реостата переместить на ½ длины намотки, снять показания
приборов, обратив внимание, что во всех режимах из-за сдвига фаз I ≠ I1 + I2, т.к.
арифметическое сложение величин токов заменяется геометрическим сложением
векторов тока.
Рисунок 8.1. Принципиальная схема сборки.
5. Выполнить расчет сопротивлений RL, XL, ZL катушки индуктивности.
29
Полное сопротивление II ветви: Z2 = √(𝑅𝑅 + 𝑅𝐿 )2 + 𝑋𝐿2
Z2 =
𝑈
𝐼2
ZL =
𝑈3
𝑅𝑅 =
𝐼2
𝒁𝑳 =
√𝑅𝐿2 + 𝑋𝐿2
𝑼𝟐
𝑰𝟐
𝑍22 = 𝑅𝑅2 + 2 × 𝑅𝑅 × 𝑅𝐿 + 𝑅𝐿2 + 𝑋𝐿2
𝑅𝑅2 + 2 × 𝑅𝑅 × 𝑅𝐿 + 𝑅𝐿2 + 𝑋𝐿2 − 𝑍22 = 0
𝑍𝐿2 = 𝑅𝐿2 + 𝑋𝐿2
𝑅𝐿2 + 𝑋𝐿2 − 𝑍𝐿2 = 0
𝑅𝑅2 + 2 × 𝑅𝑅 × 𝑅𝐿 − 𝑍22 + 𝑍𝐿2 = 0
(𝐙𝟐𝟐 − 𝐙𝐋𝟐 − 𝐑𝟐𝐑 )
𝐑𝐋 =
𝟐 × 𝐑𝐑
𝐗 𝐋 = √(𝐙𝐋𝟐 − 𝐑𝟐𝐋 )
6. Построить в масштабе векторную диаграмму данной цепи для одного из
режимов (см. рисунок 8.2.), используя формулы:
Ia1=I1 ×
cos φ1
Ia2=I2×
cos φ2
т.к. φ1
= 0, то
cos φ2 =
𝑹𝟐
𝒁𝟐
Ia1 = I1
Ip2=I2 ×
sin φ2
Iр1 = 0
sin φ2 = √(𝟏 − 𝒄𝒐𝒔𝟐 𝝋𝟐 ),
где цифры в индексах параметров указывают номер параллельной ветви.
7. Сравнить величины cosφ всей цепи для обоих режимов, используя формулу:
cos 𝜑 =
гдеIa = Ia1 + Ia2
𝐼𝑎
,
𝐼
I = √𝑰𝟐𝒂 + 𝑰𝟐𝒑
Рисунок 8.2. Образец векторной диаграммы для нерезонансного режима.
30
Ip = Ip2
Пример оформления отчета
Таблица 8.1.
Режим работы цепи
Реостат введен полностью
Реостат введен наполовину
U, В
U1, В
U2, В
U3, В
I, А
I1, А
I2, А
Контрольные вопросы
1.
Известны сопротивления катушек индуктивности R1 = 40 Ом, XL1 = 30
Ом, R2 = 80 Ом, XL2 = 60 Ом, общее напряжение U = 50 В. Определить активную
составляющую тока цепи, реактивную составляющую тока цепи и ток в неразветвленной части цепи.
2.
Известны сопротивления катушек индуктивности R1 = 30 Ом, XL1 = 40
Ом, R2 = 80 Ом, XL2 = 60 Ом, U = 100 В. Определить полную проводимость цепи,
ток цепи и активную мощность.
31
Лабораторная работа №9
Тема работы: исследование работы разветвленной цепи с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями.
Цель работы: изучить явления, происходящие в разветвленной цепи переменного тока, содержащей реальную катушку и конденсаторную батарею; выяснить условия, при которых наступает резонанс токов; выявить пути повышения
коэффициента мощности (cos 𝜑).
Спецификация оборудования:
1. Вольтметр Э533 до 150 В с классом точности 0,5
2. Амперметр Э525 со шкалой до 1 А (класс точности 0,5)
3. Амперметр Э514 со шкалой до 2 А (класс точности 0,5)
4. Ваттметр Д5004 до 3000 Вт
5. ЛАТР с диапазоном 0…250 В
6. Блок «резистор-конденсатор-катушка»
1 шт.
2 шт.
1 шт.
3 шт.
1 шт.
1 шт.
Ход работы:
1. Выполнить электросборку по схеме (Рисунок 9.1.) и ознакомиться с её
элементами.
2. Напряжение на вводе (~127В) поддерживать неизменным с помощью
ЛАТРа.
3. Изменяя емкость конденсаторной батареи (С1…10), добиться резонанса
токов, который проявляется минимальной разностью показаний амперметров А2
и А3; причем амперметр А1 покажет минимальный ток, а ток в катушке (IL) станет близок по значению току I, т.к. реальная катушка, кроме индуктивного, обладает и активным сопротивлением (если бы активное сопротивление в цепи отсутствовало, то ток I равнялся бы 0).1
Рисунок 9.1. Принципиальная схема сборки.
32
4. Проделать опыт для нерезонансного режима, уменьшая или увеличивая
емкость конденсаторов против резонансного значения.
5. По полученным измерениям произвести вычисления, используя следующие формулы:
𝑹𝑳 =
𝑷
𝑰𝟐𝑳
𝑿𝑪 =
𝑿𝑳 = √𝒁𝟐𝑳 − 𝑹𝟐𝑳
𝑸 = 𝑺 × 𝐬𝐢𝐧 𝝋
𝟏
𝟐× 𝝅×𝒇×С
𝒁𝑳 =
𝑼
𝑰𝑳
𝐬𝐢𝐧 𝝋 = √(𝟏 − 𝐜𝐨𝐬𝟐 𝝋)
𝒇 = 50 Гц
𝑺=𝑼 ×𝑰
𝐜𝐨𝐬 𝝋 =
𝑷
𝑺
6. Сделать заключение о путях повышения коэффициента мощности (cos φ).
7. Построить векторную диаграмму для нерезонансного режима, используя
нижеследующие формулы и рисунок 9.2.
𝑰 = 𝑰𝒂 + 𝑰𝒑
𝑰𝒂 = 𝑰𝒂𝒍 + 𝑰𝒂𝒄
𝑰𝒑 = 𝑰𝒑𝒍 − 𝑰𝒑𝒄
𝑰𝒂𝒍 = 𝑰𝒍 × 𝐜𝐨𝐬 𝝋𝒍
𝑰𝒂𝒄 = 𝑰𝒄 × 𝐜𝐨𝐬 𝝋𝒄
𝐜𝐨𝐬 𝝋𝒄 = 𝟎
𝑰𝒑𝒍 = 𝑰𝒍 × 𝐬𝐢𝐧 𝝋𝒍
𝑰𝒑𝒄 = 𝑰𝒄 × 𝐬𝐢𝐧 𝝋𝒄
𝐬𝐢𝐧 𝝋𝒄 = 𝟏
𝑰𝒑𝒄 = 𝑰𝒄
𝐜𝐨𝐬 𝝋 =
𝑰𝒂
𝑰
Рисунок 9.2. Образец векторной диаграммы для нерезонансного режима работы цепи.
Для установления режима резонанса токов надо добиться XL = XC, где индуктивное сопротивление XL будет постоянным для обоих режимов цепи, поэтому резонансную емкость Cp легко
1
1
найти из формулы XC = XL = 2𝜋×𝑓×𝐶 , т.е. Cp= 2𝜋×𝑓×𝑋 . После этого можно задаться нерезонанс1
𝑝
𝐿
ной емкостью, используя соотношение С<Cp или С >Cp.
33
Пример оформления отчета
Таблица 9.1.
Режим работы цепи
C,
мкФ
Измерить
U, I, IС,
В А А
IL,
А
Вычислить
P, RL, XС, XL, S,
Q,
cos φ
Вт Ом Ом Ом ВА ВАр
Нерезонансный (XL ≠ XC)
Резонансный (XL = XC)
Контрольные вопросы
1.
В электрической цепи известны сопротивления R1 = 30 Ом, XL1 = 40
Ом, R2 = 30 Ом, XC2 = 40 Ом. Напряжение U = 100 В. Определить активную проводимость всей цепи g, полную проводимость всей цепи y, общий ток цепи I.
2.
Как можно получить резонанс токов в идеальном колебательном кон-
туре с постоянной индуктивностью и емкостью?
3.
Чему равна активная мощность идеального контура при резонансе то-
4.
Катушка имеет активное сопротивление R = 10 Ом и индуктивность L
ков?
= 0,0159 Гн. Напряжение U = 120 В. Определить емкость, которую необходимо
подключить параллельно катушке, чтобы в контуре получить резонанс токов на
частоте f = 50 Гц. Определить общий ток контура.
34
Лабораторная работа №10
Тема работы: исследование работы трехфазной цепи переменного тока с
соединением фаз в «треугольник».
Цель работы: изучить влияние режима нагрузки, а также состояния линий
и фаз на параметры работы трехфазной цепи с соединением фаз в «треугольник»,
научить подтверждать измеренные значения линейных токов построением векторных диаграмм при несимметричной нагрузке фаз.
Спецификация оборудования:
1. Трехфазный блок с лампами накаливания (PН = 40 Вт, UН = 225 В)
2. Вольтметр Э535 до 250 В с классом точности 0,5
3. Амперметр Э514 со шкалой до 2,5 А (класс точности 0,5)
4. Амперметр Э525 со шкалой до 1 А (класс точности 0,5)
5. Выключатель автоматический АЕ202Б-10Н-00У3-А
1 шт.
1 шт.
3 шт.
1 шт.
1 шт.
Ход работы:
1. Выполнить электросборку по схеме (Рисунок 10.1.) и ознакомиться с её
элементами.
2. Установить симметричную нагрузку в фазах, подать напряжение в сборку, снять показания приборов, обратив внимание на равенство IФ, IЛ, равенство
UФ, а также на то, что IЛ = IФ × √3.
3. Установить несимметричную нагрузку в фазах, обратив внимание на сохранение равенства UФ, а также на то, что IЛ ≠ IФ × √3, т.к. при несимметричной
нагрузке IЛ1…3 приходится находить по векторной диаграмме согласно формул
геометрического сложения IЛ1 = IAB – ICA, IЛ2 = IBC – IAB, IЛ3 = ICA – IBC.
4. Восстановить симметричную нагрузку фаз и отключить полностью
нагрузку в фазе AX. Сравнить показания приборов с теми же параметрами режима №1 (симметричная нагрузка в фазах), сделать выводы.
35
5. Восстановить симметричную нагрузку фаз и отсоединить линию L1 от
источника ЭДС; сравнить показания приборов с аналогичными параметрами режима №3 (с фазы AX снята вся нагрузка), сделать выводы.
Рисунок 10.1. Принципиальная электросхема сборки.
6. Для режима №2 (в фазе AX отключены 2 лампы) построить в самостоятельно выбранных масштабах тока и напряжения векторную диаграмму по указанному ниже образцу (рисунок 10.2)
Рисунок 10.2. Образец векторной диаграммы для режима №2.
36
Пример оформления отчета
Таблица 10.1.
IФ1, IФ2, IФ3, IЛ1,
А
А
А
А
Режим нагрузки фаз
1.
2.
3.
4.
IЛ2,
А
IЛ3,
А
UФ1,
В
UФ2,
В
UФ3,
В
Симметричная нагрузка в фазах.
В фазе AXотключены 2 лампы.
С фазы AX снята вся нагрузка.
Обрыв линейного провода L1.
Контрольные вопросы
1. Обмотки трехфазного генератора соединены треугольником. С чем соединено начало второй обмотки?
2. Обмотки трехфазного генератора соединены треугольником. С чем соединено начало третьей обмотки?
3. Симметричная нагрузка трехфазной цепи соединена треугольником. Линейное напряжение равно 380 В. Чему равно фазное напряжение?
4. При соединении обмоток трехфазного генератора треугольником неправильно включены все его обмотки (начала обмоток перепутаны с их концами).
Чему равна результирующая э.д.с. в контуре?
5. Обмотки симметричного трехфазного генератора с фазными э.д.с. 220 В
соединены треугольником. Каждая обмотка имеет активное сопротивление R =
0,3 Ом и индуктивное XL = 0,4 Ом. Определить ток в обмотках в режиме холостого хода при неправильно включенной первой обмотке.
6. В трехфазную сеть с линейным напряжением UL = 220 В включен приемник, фазы которого имеют активное сопротивление R = 30 Ом и индуктивное XL =
40 Ом. Определить фазный и линейный токи, активную мощность и cos φ.
7. Каждая обмотка трехфазного двигателя рассчитана на напряжение 220 В.
Указать линейное напряжение трехфазной сети, в которую можно включить двигатель.
37
Лабораторная работа №11
Тема работы: исследование работы трехфазной цепи переменного тока с
соединением фаз в «звезду».
Цель работы: научиться измерять линейные и фазные напряжения и токи
при различных режимах нагрузки фаз, соединенных в «звезду»; понять роль нулевого провода; научиться подтверждать построением векторных диаграмм измеренные значения тока в нулевом проводе.
Спецификация оборудования:
1. Трехфазный блок с лампами накаливания (PН = 40 Вт, UН = 225 В)
2. Вольтметр Э535 до 250 В с классом точности 0,5
3. Амперметр Э514 со шкалой до 0,5 А (класс точности 0,5)
4. Амперметр Э525 со шкалой до 1 А (класс точности 0,5)
5. Выключатель автоматический АЕ202Б-10Н-00У3-А
1 шт.
1 шт.
1 шт.
3 шт.
1 шт.
Ход работы:
1. По схеме (Рисунок 11.1.) выполнить соединение приемников активной
электроэнергии в «звезду».
2. После того, как преподаватель примет сборку, произвести необходимые
измерения.
3. Измеренные величины тока в нулевом проводе IN в режимах 2 (симметричная нагрузка с нулевым проводом), 4 (несимметричная нагрузка с нулевым
проводом) и 6 (фаза AX без нагрузки и с нулевым проводом) подтвердить построением векторных диаграмм в самостоятельно принятых масштабах (образец диаграммы для режима 4 см. на рисунке 11.2.), используя формулу геометрического
сложения:IN = IA + IB+ IC.
4. Для вычисления мощности фаз и всей цепи использовать следующие
формулы:
Мощность каждой фазы:
PA = PФ1 = UA· IA · cos φA;
PB = PФ2 = UB· IB · cos φB;
PC = PФ3 = UC· IC · cos φC
Учитывая, что лампы накаливания являются приемниками активной электроэнергии, можно принять cos φA = cos φB = cos φC =1
Мощность всей цепи для любого режима работы можно считать по формуле:
P = PA + PB+ PC
38
Рисунок 11.1. Принципиальная электросхема сборки.
Пример Рисунок 11.2. Образец векторной диаграммы для режима №4.
ния отчета
оформле-
Таблица 11.1.1
Режим нагрузки трехфазной цепи
1.Симметричная нагрузка
без нулевого провода.
2.Симметричная нагрузка
с нулевым проводом.
3.Несимметричная
нагрузка без нулевого
провода.
4.
Несимметричная
IN,
А
IЛ1,
А
IЛ2,
А
IЛ3,
А
Измерить
UЛ1, UЛ2, UЛ3, UФ1,
В
В
В
В
-
-
39
UФ2,
В
UФ3,
В
PФ1,
Вт
Вычислить
PФ2, PФ3, P,
Вт
Вт
Вт
нагрузка с нулевым проводом.
5. Фаза AX без нагрузки
и без нулевого провода.
6. Фаза AX без нагрузки
и с нулевым проводом.
-
Контрольные вопросы
1. Сколько соединительных проводов подходит к трехфазному генератору,
обмотки которого соединены звездой?
2. Обмотки трехфазного генератора соединены звездой с нулевым проводом. Какие приемники можно подключить к генератору, ели фазное напряжение
генератора равно 127 В?
3. Каждая фаза приемника энергии, соединенного звездой, состоит из активного и индуктивного сопротивлений. Известны токи фаз и углы сдвига: IA = IB
= 5 A, IC = 7 A, φA = φB = φC = 45º. Определить ток I0 в нулевом проводе графическим методом.
4. Три активных сопротивления rA = rB = rC = 127 Ом и включены в трехфазную сеть с линейным напряжением U л = 220 В. Определить линейные токи IA, IB,
IC при наличии нулевого провода и активную мощность цепи.
Для установления режимов 3 и 4 выполнять следующее соотношение мощностей по фазам:
PA>PB>PC, т.е. PФ1>PФ2>PФ3.
1
40
Лабораторная работа №12
Тема работы: измерение мощности в трехфазной цепи переменного тока.
Цель работы: научиться измерять и вычислять мощность, потребляемую
трехфазным приемником при симметричной и несимметричной нагрузке фаз, соединенных в «звезду».
Спецификация оборудования:
1. 3-фазный блок с резисторами ПЭВ 1001 (PН = 100 Вт, RН = 430Ом)
2. Вольтметр Э515 до 250 В с классом точности 0,5
3. Амперметр Э514 со шкалой до 1 А (класс точности 0,5)
4. Ваттметр Д50042 до 3000 Вт
1 шт.
1 шт.
3 шт.
3 шт.
Ход работы:
1. Выполнить по схеме №1 (рисунок 12.1.) сборку с 3-проводной системой
питания 3-фазной нагрузки.
Рисунок 12.1. Принципиальная электросхема сборки №1.
2. Установить симметричную нагрузку фаз и измерить мощность приемника
методом двух ваттметров.
3. Установить несимметричную нагрузку фаз, оставив в них разное число
резисторов (2-1-0); измерить мощность цепи методом двух ваттметров.1
41
4. Выполнить сборку по схеме №2 (рисунок 12.2.) с 4-проводной системой
питания 3-фазной нагрузки.
Рисунок 12.2. Принципиальная электросхема сборки №2.
5. Установить симметричную нагрузку фаз и измерить мощность приемника
методом одного ваттметра, утроив его показания: P = 3 × P1, где P1 - показание
одного ваттметра.
6. Установить несимметричную нагрузку фаз, оставив в них разное число
резисторов (2-1-0); измерить мощность цепи методом трех ваттметров.
P = P1 + P2 + P3, где P1, P2, P3 – показания соответственно I, II, и III ваттметров.
7. При расчете мощности фазы использовать формулу PФ = UФ × IФ.
При расчете мощности по п.п. 2-3 использовать формулу P = P1 + P2, где P1 и P2 – показания
соответственно I и II ваттметров. Если у какого-либо из них показание будет <0, то надо изменить направление тока в любой его обмотке, поменяв провода на ее клемме и для определения
мощности цепи из показания одного прибора вычесть показание другого.
1
42
Пример оформления отчета
Таблица 12.1.
Режим нагрузки трехфазной цепи
1.Симметричная
нагрузка
при
проводном питании
2.Несимметричная
нагрузка
при
проводном питании
3.Симметричная
нагрузка
при
проводном питании
4.Несимметричная
нагрузка
при
проводном питании
UФ1,
В
IФ1,
А
P1,
Вт
Измерить
UФ2, IФ2, P2,
В
А
Вт
UФ3,
В
IФ3,
А
P3,
Вт
PФ1,
Вт
Вычислить
PФ2, PФ3, P,
Вт
Вт
Вт
3344-
Контрольные вопросы
1. Активная симметричная трехфазная нагрузка соединена по схеме «треугольник». Линейное напряжение 100 В, фазный ток 5 А. Найти потребляемую
мощность.
2. Трехфазный генератор работает на симметричную нагрузку. Коэффициент мощности 0,8. Полное сопротивление фазы 10 А. Определить активную мощность, потребляемую нагрузкой.
3. Полезная мощность, потребляемая трехфазной нагрузкой, S = 1000 В•А.
Реактивная мощность Q = 600 Вар. Определить коэффициент мощности.
4. В чем заключается роль нулевого провода при неравномерной нагрузке
фаз?
5. Допустим ли в нулевом проводе выключатель или плавкий предохранитель?
Лабораторная работа №13
Тема работы: исследование работы однофазного трансформатора в режимах холостого хода, номинальной нагрузки и испытательного короткого замыкания.
Цель работы: изучить устройство и принцип работы однофазного трансформатора, испытать его в режимах холостого хода, рабочей нагрузки и испыта43
тельного короткого замыкания, чтобы определить коэффициент трансформации,
коэффициент полезного действия, потери в меди и в стали, cos φ.
Спецификация оборудования:
1. 3-фазный блок с резисторами ПЭВ 1001 (PН = 100 Вт, RН = 430 Ом)
2. Вольтметр Э515 до 250 В с классом точности 0,5
3. Амперметр Э514 со шкалой до 1 А (класс точности 0,5)
4. Ваттметр Д50042 до 1200 Вт
5. Амперметр Э526 со шкалой до 5 А (класс точности 0,5)
6. Блок с однофазным трансформатором (PН = 160 В·А, U1 = 220 В, U2 = 110 В)
7. Лабораторный автотрансформатор (ЛАТР) с диапазоном 0…250В
1 шт.
2 шт.
1 шт.
2 шт.
1 шт.
1 шт.
1 шт.
Ход работы:
1. Собрать схему№1 испытания трансформатора на холостом ходу (Рисунок
13.1.) и подать на зажимы первичной обмотки поочередно напряжение 127 В и
220 В. Результаты измерений занести в таблицу 13.1.Определить в режиме холостого хода коэффициент трансформации (kT) и потери мощности в стали магнитопровода (Pст). Определить при обоих напряжениях:
cos φ1 =
𝑷𝟏
𝑺
,
S = U1 · Iх.х.
2. Собрать схему№2 испытания трансформатора в режиме короткого замыкания (Рисунок 13.2.).1По паспортным данным вычислить:
I1Н =
𝑺Н
𝑼𝟏Н
Рисунок 13.1. Схема №1. Режим холостого хода.
44
Рисунок 13.2. Схема №2. Режим испытательного короткого замыкания.
3. На вводе в сборку полностью ввести ЛАТР и реостат, плавно увеличивая
U1Н от 0, довести его до такого значения (UКЗ), при котором ток в первичной обмотке станет равным ранее вычисленному номинальному значению. Результаты
измерений занести в таблицу 13.2, помня, что в режиме короткого замыкания
определяют UКЗ, а также потери в меди (в обмотках) PМ. Затем определить cos φ1
=
𝐏КЗ
𝐒
, где S = U1 · I1.
4. Выполнить сборку согласно схеме №3 (Рисунок 13.3.). Увеличивая
нагрузку, снять показания приборов и занести их в таблицу №13.3. Подсчитать
к.п.д. трансформации для каждого режима нагрузки:
𝜼=
𝑼𝟐 × 𝑰𝟐
𝑼𝟏 × 𝑰𝟏
Рисунок 13.3. Схема №3. Режим рабочей нагрузки.
45
5. Построить в самостоятельно выбранных масштабах внешнюю характеристику трансформатора по образцу (Рисунок 13.4.).
U2, B
I2 , A
Рисунок 13.4. Образец графика внешней характеристики трансформатора.
6. Для каждого режима нагрузки определить cos φ2 =
𝐏𝟐
𝐒
,
где P2 - показания ваттметра,
S = U2 · I2.
Пример оформления отчета
Таблица 13.1. Режим испытания трансформатора на холостом ходу.
U1, В
127
220
IХ.Х., А
Измерить
P1 = PСТ., Вт
Вычислить
kТ
U2, В
Таблица 13.2. Режим испытательного короткого замыкания.
UКЗ = U1, В
Измерить
PКЗ = PМ, Вт
U2, В
0
Вычислить
I1Н, А
Таблица 13.3. Режим рабочей нагрузки.
Режим нагрузки трансформатора
Включен 1 резистор.
Включены 2 резистора.
Включены 3 резистора.
Включены 4 резистора.
Включены 6 резисторов.
U1, В
Измерить
I1, А U2, В I2, А P2, кВт
Вычислить
к.п.д. (𝛈)
Контрольные вопросы
1.
Перечислить параметры трансформатора, которые можно определить
по опыту короткого замыкания.
46
2.
В схему (Рисунок 13.5.) подключить вольтметр, амперметр и ваттметр
для проведения опыта холостого хода.
Рисунок 13.5.
ЛАТРом перед сборкой отрегулировать по вольтметру U1 = 0; при работе ток по А2 (I2) не
должен превышать значение I2Н = SН/UН; вторично вычислить kтуже через от ношение токов
(I2/I1), сравнив получившееся значение с первоначальным (см. п. 1).
1
47
Лабораторная работа №14
Тема работы: испытание однофазного понижающего трансформатора в
режиме повышающего.
Цель работы: убедиться в обратимости процесса трансформации, определить коэффициент полезного действия и cos φ в режиме повышения напряжения.
Спецификация оборудования:
1. Блок с лампами накаливания (PН = 15 Вт, PН = 40 Вт, PН = 60 Вт, UН = 220B)
2. Вольтметр Э515 до 250 В с классом точности 0,5
3. Амперметр Э514 со шкалой до 1 А (класс точности 0,5)
4. Ваттметр Д50042 до 1200 Вт
5. Амперметр Э526 со шкалой до 2 А (класс точности 0,5)
6. Блок с однофазным трансформатором (PН = 160 В·А, U1 = 220 В, U2 = 110 В)
7. Лабораторный автотрансформатор (ЛАТР) РНО с диапазоном 0…250 В (I = 9А)
1 шт.
1 шт.
1 шт.
2 шт.
1 шт.
1 шт.
1 шт.
Ход работы:
1. Собрать схему испытания трансформатора в режиме повышения напряжения (Рисунок 14.1.). Используя из работы №13 значение I1Н, установить его с
помощью ЛАТРа по амперметру A2, помня, что первичная обмотка стала теперь
вторичной.
2. По формуле P2 = U2 · I2 (где U2 и I2 – показания вольтметра и амперметра
в цепи нагрузки трансформатора) определить номинальную нагрузку трансформатора, которую перевести в эквивалентную мощность ламп накаливания.
3. Подключить к трансформатору такое число ламп накаливания, суммарная
мощность которых соответствовала бы рассчитанной мощности P2. Убедиться,
что лампы горят в полный накал, так как напряжение U2 совпадает с номинальным напряжением ламп.
4. Сравнить показания ваттметра с рассчитанной мощностью P2. Сделать
вывод: эти величины должны быть равны.
48
Рисунок 14.1. Принципиальная
электросхема сборки.
5. Определить коэффициент мощности трансформатора по формуле:
cos φ =
𝐏𝟐
𝐒
,
где S – полная мощность трансформатора (определяется по заводским данным).
6. Определить коэффициент полезного действия (к.п.д.) трансформатора по
формуле:
η=
𝐏𝟐
𝐏𝟏
=
𝐏𝟐
𝐔𝟏 × 𝐈𝟏
где U1 и I1 – показания вольтметра и амперметра в цепи первичной обмотки
трансформатора.
Пример оформления отчета
В качестве отчета по проделанной работе привести расчеты и письменно
ответить на контрольные вопросы.
Контрольные вопросы
1. Написать формулы для действующего значения э.д.с. первичной обмотки
трансформатора, коэффициента трансформации.
2. Как изменится магнитный поток в сердечнике трансформатора при увеличении тока нагрузки в три раза?
3. Определить напряжение сети, в которую можно включить однофазный
трансформатор с вторичным напряжением 400 В и коэффициентом трансформации 20,5.
4. Максимальный магнитный поток в сердечнике однофазного трансформатора равен 0,001 Вб. При холостом ходе замерено напряжение на вторичной обмотке, равное 220 В. Число витков первичной обмотки 495. Частота сети 50 Гц.
Определить коэффициент трансформации и напряжение питающей сети.
5. В чем принципиальное различие трансформатора и автотрансформатора?
6. Для чего сердечник трансформатора собирают из тонких листов трансформаторной стали, изолированной друг от друга?
7. Можно ли использовать повышающий трансформатор для понижения
напряжения сети?
49
Лабораторная работа №15
Тема работы: измерение сопротивления проводников различными методами.
Цель работы: научиться измерять несколькими способами электрическое
сопротивление проводниковых материалов и приемников электрической энергии
(на примере резисторов).
Спецификация оборудования:
1. Вольтметр Э533 с пределом измерения до 150 В
2. Амперметр Э514 с пределом измерения до 1А
3. Клещи токоизмерительные 266С, R = 20 кОм
4. МультиметрDT890B+, 2 кОм
5. Резистор ПЭВ – 100, (Rн = 390 Ом, 100 Вт)
1 шт.
1 шт.
1 шт.
1 шт.
2 шт.
Ход работы:
1. В зависимости от уровня измеряемой величины выбирается одна из двух
схем (Рисунок 15.1.). Левая – для измерения очень малых сопротивлений и правая
– для измерения больших сопротивлений, где сопротивление прибора берется по
его паспорту или измеряется мультиметром.
2. Дать напряжение в сборку, измерить сопротивление резисторов при их
последовательном и параллельном соединении методом вольтметра-амперметра,
𝐔
используя формулу Rx = ; данные занести в таблицу 15.1.
𝐈
3. Снять напряжение со сборки, ознакомиться с внешним устройством и
пользованием комбинированными приборами Ц4324 и 266С, измерить с их помощью сопротивление резисторов при обоих вариантах соединения, результаты
занести в таблицу 15.1.
4. Сравнив значения сопротивлений RX, полученные разными методами при
одинаковом способе соединения, сделать выводы.
50
Рисунок 15.1. Слева - схема для условия Rx<<rприб; справа - схема для условия Rx>>rприб
Пример оформления отчета
Таблица 15.1.
Соединение резисторов для измерения RX
Параллельное
Последовательное
Rx измерено методом
амперметра-вольтметра
токов. клещами 266С
U, В
I, А RX, Ом
тестером
Ц4324
Действительное значение
Rx, Ом
Примечание: действительное значение RX при параллельном соединении резисторов находится по формуле Rx =
𝑅1 × 𝑅2
𝑅1 + 𝑅2
, при последовательном - Rx=R1+ R2,где
R1, R2-сопротивления резисторов по паспорту или по обозначению на корпусе.
Контрольные вопросы
1.
Какой метод измерения Rx точнее – амперметром – вольтметром или
мультиметром (при одинаковых классах точности указанных приборов) и почему?
2.
Почему при измерении Rx мультиметром или тестером цепь необхо-
димо заранее обесточить?
51
Лабораторная работа №16
Тема работы: поиск скрытых обрывов в электроцепи с помощью измерительных и индикационных приборов.
Цель работы: научиться пользоваться вольтметром, омметром, одно- и 2полюсными индикаторами напряжения для обнаружения мест скрытых обрывов в
электроцепи.
Спецификация оборудования:
1. Блок с магнитным пускателем и кнопками управления ПМБ-000М, U = 220B
2. Приставка двигательно-генераторная 4AX71A2У3, UН = 220В, PН=0,75 кВт
3. Мультиметр DT890B+, 2 кОм
4. Лампа переносная контрольная УН-1, UРАБ = 90-500В
5. Индикатор напряжения ИНО1М, U=110-500В
1 шт.
1 шт.
1 шт.
1 шт.
1 шт.
Ход работы:
1. Выполнить сборку согласно схеме (Рисунок 16.1.) и подключить ее к источнику 3~220В, убедившись, что 3-фазный приемник (двигатель) не включается.
2. Обратить внимание на то, что контакты КМ1…3 магнитного пускателя
разомкнуты, т. е. на их выходные клеммы не проходит напряжение, в чем легко
убедиться с помощью вольтметра; значит катушка пускателя КМ не запитана –
вольтметр, замкнутый на клеммы 6 и 7, покажет 0.
3. Отсутствие напряжения на клеммах 6 и 7 дополнительно установить 2полюсным индикатором напряжения HL2.
52
Рисунок 16.1. Принципиальная электросхема сборки.
4. Убедившись, что обрыв находится в цепи управления (это та часть схемы,
которая запитывается от точек 1 и 8), мысленно разбить ее на участки (1-2, 2-3, 34, 4-5, 5-6, 6-7, 7-8) и начать проверку каждого участка, используя измерительные
и индикационные приборы.
5. Для проверки цепи с помощью омметра надо обязательно снять напряжение со сборки, чтобы не испортить прибор. Правило включения омметра см. на
схеме (рисунок 16.1. на примере участка 2-3).
6. Для проверки цепи с помощью вольтметра и 2-полюсного индикатора
напряжения на сборку вновь подается напряжение. Правило их включения см. на
схеме (рисунок 16.1. на примере проверки участка 4-5), т.е. вольтметр и 2полюсный индикатор напряжения включаются в цепь так, чтобы ток проходил
единственным маршрутом – через прибор и проверяемый участок. Пусковую
кнопку при проверке не нажимать.
7. Провод 7-8 отсоединить от линии L3, пусковую кнопку не нажимать и
53
начать поиск обрыва однополюсным индикатором напряжения, касаясь им точек
1,2,3 и т.д. Затем провод 7-8 соединить с линией L3 и отсоединить от линии L1
провод 1-2, пусковую кнопку не нажимать и начать поиск обрыва однополюсным
индикатором напряжения, касаясь им точек 8, 7, 6 и т.д.
8. Результаты проверок сопоставить с содержанием таблицы 16.1., уяснив
признаки обрыва на участке 4-5 при пользовании каждым из указанных приборов.
Таблица 16.1.
Обозначение участков
электроцепи
(см. схему)
Опорная
т.8
Опорная
т.1
Показание измерительного
прибора (мультиметра)
Омметр (снять
Вольтметр
напряжение с
(В)
ввода!)
Состояние индикационного прибора
2-полюсный
Однополюсный
индикатор
индикатор
напряжения
напряжения
1-2
≈220
0
Горит
Горит
2-3
≈220
0
Горит
Горит
3-4
≈220
0
Горит
Горит
4-5
0
∞
Не горит
Не горит
5-6
0
0
Не горит
Не горит
6-7
0
RН катушки
КМ
Не горит
Не горит
7-8
0
0
Не горит
Не горит
8-7
≈220
0
Горит
Не горит
7-6
≈220
RН катушки
КМ
Горит
Не горит
6-5
≈220
0
Горит
Не горит
5-4
0
∞
Не горит
Не горит
4-3
0
0
Не горит
Горит
3-2
0
0
Не горит
Горит
2-1
0
0
Не горит
Горит
Под опорной точкой понимать неизменное место контакта проверяемой цепи с одним из проводов измерительного прибора или индикационного прибора.
54
Пример оформления отчета
Отчет должен содержать название работы, ее цель, спецификацию оборудования, схему сборки, таблицу 16.1., вывод и ответы на контрольные вопросы.
Контрольные вопросы
1. Расшифровать условные обозначения на шкалах электро-измерительных
приборов лабораторного стенда.
2. Как включаются в электрическую цепь вольтметр и амперметр?
3. Объяснить принцип действия приборов магнитоэлектрической и электромагнитной систем.
4. Объяснить, почему сопротивление амперметра должно быть мало, а вольтметра велико.
5. Перечислить достоинства и недостатки приборов магнитоэлектрической
и электромагнитной систем.
6. Какие погрешности бывают при измерениях электрических величин?
55
Лабораторная работа №17
Тема работы: измерение сопротивления электроизоляции статорных обмоток асинхронного двигателя и обмоток однофазного трансформатора.
Цель работы: научиться пользоваться электронным мегаомметром Ф4101/2
и мегаомметром М4100/3 с ручным приводом для испытания качества электроизоляции статорных обмоток асинхронного двигателя переменного тока и обмоток трансформатора.
Спецификация оборудования:
1. Мегаомметр электронный Ф4101/2, Uисп = 1000В; Rmax = 2000 МОм
2. Мегаомметр М4100/3 ручного привода 0…500 мОм
3. Электродвигатель 4АА712У3 трехфазный асинхронный с короткозамкнутым
ротором UН = 220В, IН = 5,85 А
4. Трансформатор ОСН 1-0,16×3 трехфазный понижающий UН = 220В, S = 160 ВА
1 шт.
1 шт.
1 шт.
1 шт.
Ход работы:
1. Мегаомметр Ф4101/2 подключают к источнику ~220В, закрепляют на соответствующих клеммах прибора штатные провода.
2. Проверяемые участки цепи
обесточивают и прибор поочередно
замыкают на выводы смежных обмоток по схеме №1 (Рисунок 17.1.). Затем проверяют сопротивление изоляции между каждой обмоткой и оболочкой статора (в месте контакта с
оболочкой должен быть чистый металл).
3. По схеме №2 (Рисунок 17.2.)
проверяют
обмотки
сопротивление
каждой
трансформатора
относи-
тельно магнитопровода.
4. Затем те же измерения
Рисунок 17.1. Схема №1.
(см. п.п. 2…3) проводят мегаом-
метром М4100/3 с ручным приводом.
56
Пояснения к схемам:
1 – основные клеммы
2 – индикация ЭДС источника постоянного тока
3 – коррекция пределов измерения
4 – кнопки измерения
5 – клемма экрана
6 – переключатель испытательного напряжения
U, V, W – выводы обмоток
Рисунок 17.2. Схема №2.
Пример оформления отчета
Результаты измерений занести в таблицу 17.1. и сделать выводы о качестве
изоляции, помня, что минимальное ее сопротивление, разрешающее ее эксплуатацию до следующей контрольной проверки, должно составлять не менее 10 МОм.
Таблица 17.1.
Сопротивление изоляции (МОм)
Измеренное при- Измеренное прибором Ф4101/2
бором М4100/3
Наименование проверяемой электроцепи
Между статорными обмотками U и V эл-ля
Между статорными обмотками V и W эл-ля
Между статорными обмотками U и W эл-ля
Между обмоткой U и оболочкой статора
Между обмоткой V и оболочкой статора
Между обмоткой W и оболочкой статора
57
Между перв. и втор.обмотками транс-ра
Между перв. обм. тр-ра и магнитопроводом
Между втор.обм. тр-ра и магнитопроводом
Заключение: состояние электроизоляции статорных обмоток_____________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
__________________________состояние электроизоляции обмоток трансформатора____________________________________________________________________
______________________________________________________________________
_________________________________________
Контрольные вопросы
1. Перечислить виды электрической изоляции.
2. Назвать приборы для измерения качества электрической изоляции.
3. Какими параметрами характеризуется качество электрической изоляции?
4. Объяснить методику периодического контроля изоляции.
5. Как производится измерение сопротивления изоляции относительно земли под рабочим напряжением?
6. Какая зависимость сопротивления изоляции от приложенного напряжения?
7. Какова величина испытательного напряжения при контроле изоляции?
58
Лабораторная работа №18
Тема работы: испытание генератора постоянного тока с параллельным возбуждением.
Цель работы: изучить внешний вид генератора постоянного тока с параллельным возбуждением, научиться собирать электросхему его включения и снимать его основные характеристики.
Спецификация оборудования:
1. Приставка двигательно-генераторная П12, UН = 220В; PН = 1 кВт, скорость вращения 3000 об/мин
2. Вольтметр Э533 до 250В, класс точности 0,5
3. Амперметр Э537 до 0,5А, класс точности 0,5
4. Амперметр Э365-1 до 5А, класс точности 1,5
5. Блок с 9-ю лампами накаливания PН = 25 Вт, UН = 220 В
6. Реостат возбуждения с RН = 200 Ом, IН = 1 А
1 шт.
1 шт.
1 шт.
1 шт.
1 шт.
1 шт.
Ход работы:
1. Выполнить сборку по схеме (Рисунок 18.1.), используя в качестве первичного двигателя генератора трехфазный асинхронный электромотор с короткозакнутым ротором (в составе двигательно-генераторной приставки), обмотки которого надо соединить в Δ (направление вращения должно соответствовать стрелке на генераторе).
2. Снять характеристику холостого хода E = f (IB) при IН, для чего:
2.1.
Полностью ввести реостат возбуждения (RRB);
2.2.
Запустить первичный двигатель;
2.3.
Постепенно выводя реостат, снять 6 значений ЭДС и IВ. Если генера-
тор не возбуждается, выяснить причину и устранить её.1
Рисунок 18.1. Принципиальная электросхема сборки.
3.
Снять внешнюю характеристику генератора U = f (IН), для чего запу59
стить первичный двигатель и возбудить генератор до E = 100 В при отключенной
нагрузке. Характеристику снять при следующих условиях:
А) IВ = const, для чего реостатом поддерживать IВ = 0,3 А;
Б) RВ = const, для чего реостат в период снятия характеристики не трогать.
Затем постепенно увеличивать нагрузку и произвести замеры по обоим условиям.
4. Снять регулировочную характеристику генератора IВ = f (IН), для чего запустить первичный двигатель, установить реостатом на генераторе U = 110 В, постепенно увеличивать нагрузку, поддерживая реостатом U = 110 В.
Пример оформления отчета
Результаты измерений п. 2 занести в таблицу 18.1. и по полученным данным
построить графическую характеристику по образцу (рисунок 18.2.)
Таблица 18.1.
Ток возбуждения – IВ, мА
ЭДС генератора – E, В
E, B
IB, мА
Рисунок 18.2. Образец графической характеристики холостого хода.
Результаты измерений п. 3 занести в таблицы 18.2. и 18.3. По данным этих
таблиц построить внешние характеристики генератора для обоих случаев (рисунок 18.3.).
Таблица 18.2.
Режим нагрузки генератора
Включена одна лампа накаливания
Включены три лампы накаливания
Включено пять ламп накаливания
Включено семь ламп накаливания
Включено девять ламп накаливания
IВ, мА
200
200
200
200
200
60
IН, А
U, В
Таблица 18.3.
Режим нагрузки генератора
Включена одна лампа накаливания
Включены три лампы накаливания
Включено пять ламп накаливания
Включено семь ламп накаливания
Включено девять ламп накаливания
U, B
IВ, мА
IН, А
U, В
IB= const
RB= const
IН, А
Рисунок 18.3. Образец графиков внешней характеристики генератора для двух условий работы.
Результаты измерений п. 4 занести в таблицу 18.4. По данным этой таблицы
построить регулировочную характеристику по образцу (Рисунок 18.3.).
Таблица 18.4.
Режим нагрузки генератора
Включена одна лампа накаливания
Включены три лампы накаливания
Включено пять ламп накаливания
Включено семь ламп накаливания
Включено девять ламп накаливания
U, В
110
110
110
110
110
IН, А
IB, мА
Рисунок 18.4. Образец графика внешней характеристики генератора.
61
IВ, мА
Контрольные вопросы
1. Устройство и принцип действия генератора постоянного тока.
2. Классификация генераторов по способу возбуждения.
3. Объяснить назначение коллектора в генераторе.
4. В чем заключается принцип самовозбуждения?
1
Примечание: причины не возбуждения генератора:
1. Ток в обмотке возбуждения направлен на ослабление магнитного поля – изменить провода на клеммах этой обмотки;
2. Неправильное направление вращения вала первичного двигателя – изменить 2 любых
фазных провода на клемном щитке асинхронного мотора;
3. Обрыв в цепи возбуждения – поверь плотность контакта в реостате и щеток на коллекторе;
4. Наличие короткого замыкания во внешней цепи или пуск под значительной нагрузкой –
проверить отсутствие нагрузки в цепи;
5. Потеря остаточного магнетизма – для восстановления остаточной магнитной индукции в
статоре пропустить кратковременный постоянный то по обмотке возбуждения.
62
Лабораторная работа №19
Тема работы: испытание двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением.
Цель работы: изучить внешний вид генератора постоянного тока с параллельным возбуждением, осуществить его пуск и реверсирование, снять его рабочие характеристики.
Спецификация оборудования:
1. Приставка двигательно-генераторная П12, UН = 220В; PН = 1 кВт, скорость вращения 3000 об/мин
2. Вольтметр Э533 до 250 В, класс точности 0,5
3. Амперметр Э537 до 0,5 А, класс точности 0,5
4. Амперметр Э365-1 до 5 А, класс точности 1,5
5. Амперметр Э526 до 2,5 А, класс точности 0,5
6. Блок с 9-ю лампами накаливания PН = 25 Вт, UН = 220 В
7. Реостат возбуждения с RН = 200 Ом, IН = 1 А
8. Тахометр электронный ЭТЭ 30 UН = 9 В
9. Реостат пусковой с RН = 100 Ом, IН = 0,6 А
1 шт.
1 шт.
1 шт.
1 шт.
1 шт.
1 шт.
1 шт.
1 шт.
1 шт.
Ход работы:
1. По схеме (Рисунок 19.1.) выполнить сборку, используя в качестве приводимого механизма асинхронный мотор М2 с короткозамкнутым ротором (в составе приставки), в статорные обмотки которого подается постоянный ток, регулируемый включением разного числа ламп накаливания.
2. Уяснить, что при некоторых условиях двигатель параллельного возбуждения M1 может пойти «вразнос», например, это происходит при обрыве цепи
возбуждения, т.к. магнитный поток резко уменьшается (формула скорости вращения n =
𝑈
𝐶𝐸 ×Ф
, где Ф – магнитный поток).
63
Рисунок 19.1. Принципиальная электросхема сборки.
3. Запустить двигатель М1, для чего:
3.1.
Полностью вывести реостат возбуждения RRB, придав ему R = 0;
3.2.
Полностью ввести пусковой реостат RRП, придав ему RMAX;
3.3.
Дать в сборку постоянный ток при U = 220В и по мере разгона мотора
М1 полностью вывести пусковой реостат RRП, избегая его перегрева.
4. Снять рабочие характеристики двигателя М1 при различном числе включенных ламп накаливания – это изменяет ток динамического торможения IДТ и
соответственно меняет механическую нагрузку на валу двигателя постоянного тока.
5. По справочному графику M = f (IДТ) (см. приложение 3) определить величину момента вращения на валу двигателя М2 при разных режимах динамического торможения вала двигателя.
6. По снятым параметрам вычислить:
6.1.
Мощность, потребляемую двигателем постоянного тока М1
P1 = U × I;
6.2.
Полезную мощность двигателя М1
P2 = 0,103 × M × n;
64
6.3.
К.п.д. двигателя М1:
𝛈=
𝐏𝟐
𝐏𝟏
× 𝟏𝟎𝟎%
7. Выполнить реверс мотора М1 двумя способами:
А) изменением направления тока в обмотке возбуждения;
Б) изменением направления тока в обмотке якоря.
Пример оформления отчета
Показания приборов и данные расчетов занести в таблицу 19.1. и на основании данных таблицы построить в самостоятельно выбранных масштабах графики
рабочих характеристик двигателя постоянного тока М1 по образцу (рисунок 19.2.)
Таблица 19.1.
Режим нагрузки
генератора
U, В
Включена одна лампа
накаливания
Включены три лампы
накаливания
Включено пять ламп
накаливания
Включено семь ламп
накаливания
Включено девять ламп
накаливания
I, A
Измерено
IДТ, А n, об/мин
М, Н·м
Вычислено
P1, Вт P2, Вт 𝛈, %
Рисунок 19.2. Образец графика рабочих характеристик.
65
Контрольные вопросы
1. На чем основан принцип работы двигателя постоянного тока?
2. Как устроен двигатель постоянного тока?
3. В чем состоит особенность пуска двигателя?
4. Для чего используется пусковой резистор и из каких соображений выбирают его сопротивление?
5. Какой вид имеет механическая характеристика двигателя постоянного
тока с параллельным (независимым) возбуждением?
6. Какой вид имеют рабочие характеристики двигателя?
7. Как можно регулировать частоту вращения двигателя?
8. Как изменить направление вращения якоря?
9. При каких обстоятельствах двигатель идет ”в разнос”?
10.
Какими достоинствами обладает двигатель и каковы его недостатки?
11.
Где применяются двигатели с параллельным (независимым) возбуж-
дением?
66
Лабораторная работа №20
Тема работы: исследование работы 3-фазных асинхронных двигателей с
короткозамкнутым ротором.
Цель работы: изучить внешний вид 3-фазного асинхронного двигателя с
короткозамкнутым ротором, осуществить его пуск и снятие рабочие характеристики, приобрести навыки маркировки выводов статорных обмоток и уметь анализировать параметры работы двигателя в аварийных режимах.
Спецификация оборудования:
1. Приставка двигательно-генераторная 4АА71Ф273, UН = 220В;
PН = 0,75 кВт, скорость вращения 3000 об/мин
2. Вольтметр Э533 до 250В, класс точности 0,5
3. Амперметр Э537 до 0,5А, класс точности 0,5
4. Амперметр Э365-1 до 5А, класс точности 1,5
5. Ваттметр Д5004 до 3000Вт, класс точности 2,5
6. Блок одинаковых резисторовПЭВ-100, PН = 100 Вт, RН = 390 Ом
7. МультиметрDT890+, R = 200 Ом, U = 200В
8. Тахометр электронный ЭТЭ 30 UН = 9В
1 шт.
1 шт.
1 шт.
4 шт.
1 шт.
1 шт.
1 шт.
1 шт.
Ход работы:
1. Для выявления парности выводов статорных обмоток замыкать омметр на
две разных клеммы мотора по схеме №1 (Рисунок 20.1.) до тех пор, пока прибор
не покажет небольшое сопротивление. Найденные таким образом пары выводов
обозначаются номерами фаз, помня, что обмотка в фазе AX обозначается U, в фазу BY – V, в фазе CZ – W.
2. Соединить последовательно обмотки U и V, подать на них напряжение
220В не дольше 30 с., а на обмотку W замкнуть вольтметр – если он покажет небольшое напряжение по схеме №2 (Рисунок 20.2.), значит, обмотки соединены
разноименными выводами, а если вольтметр покажет «0», то обмотки соединены
одноименными выводами.
67
Рисунок 20.2. Схема №2.
Рисунок 20.1. Схема №1.
3. Промаркировать начала обмоток U1 и V1, а концы их – U2 и V2.
4. Рассоединить обмотки U и V, соединить последовательно обмотки V и W,
обмотку U замкнуть на вольтметр и повторить опыт по пункту 2, после чего промаркировать выводы обмотки W.
5. Соединить фазы (статорные обмотки) двигателя на «треугольник» и выполнить остальные соединения по схеме№3 (рисунок 20.3.), подать напряжение в
сборку и изменить параметры. Найти следующие параметры:
5.1.
Полезную мощность, снимаемую с вала мотора P2 = 0,103 × M × n, где
момент М определяется по справочному графику M = f (IЯ) (см. приложение 4);
5.2.
Коэффициент мощности cos φ = P1/S, где P1 – активная мощность,
подводимая к мотору, P1 = 3 × PPW, где PPW – показание ваттметра, S – полная подводимая мощность S = 3 × UФ1 × IФ1, где UФ1 и IФ1 - показания вольтметра и амперметра;
5.3.
К.п.д. мотора 𝛈 =
𝐏𝟐
𝐏𝟏
× 𝟏𝟎𝟎%.
68
Рисунок 20.3. Схема №3.
6. Откинуть линию L1, убедившись в снижении оборотов, появлении гула и
в повышении тока в обмотках.
7. Восстановить линию L1 и оборвать фазу AX, откинув провод от клеммы
U2 и убедиться в снижении оборотов, появлении гула и в повышении тока в обмотках.
8. Осуществить реверс двигателя переменного тока переброской двух линейных проводов на клеммном щитке мотора.
Пример оформления отчета
Показания приборов и данные расчетов занести в таблицу 20.1.
Таблица 20.1.
Режим нагрузки
электродвигателя переменного тока
Нагрузки нет
Включен один резистор
Включены три резистора
Включено пять резисторов
Включено семь резисторов
Включено девять резисторов
U,
В
I,
A
Измерено
P1,
n,
Вт об/мин
69
Вычислено
IЯ,
A
М,
Н·м
P2 ,
Вт
cos φ
𝛈, %
Контрольные вопросы
1. Объяснить устройство и принцип работы трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.
2. Перечислить способы пуска в ход асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором.
3. Каких значений может достигать кратность пускового начального тока
при прямом включении двигателя в сеть?
4. Объяснить, чем вызвана необходимость пуска двигателя при пониженном
напряжении.
5. Как зависят пусковой ток и пусковой момент двигателя от напряжения?
6. В каком случае возможно применение способа пуска двигателя переключением со звезды на треугольник?
7. Что означают два значения напряжения и два значения тока, указанные в
паспортных данных двигателя?
8. Во сколько раз уменьшаются начальные пусковые токи и момент при
пуске двигателя переключением со звезды на треугольник?
9. Почему изменяется скольжение асинхронного двигателя с изменением
нагрузки?
10. Как определяется к.п.д. двигателя косвенным методом?
11. Какая мощность называется электромагнитной?
12. Перечислить виды потерь мощности в асинхронном двигателе. От чего
эти потери зависят?
13. Как определяются электрические потери в короткозамкнутой обмотке
ротора?
14. Почему при обрыве одной фазы питающей сети и неизменной нагрузке
на валу частота вращения двигателя снижается?
70
Лабораторная работа №21
Тема работы: анализ работы схемы релейно-контакторного управления 3фазным нереверсивным асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором.
Цель
работы:
практически
изучить
аппараты
в
схеме
релейно-
контакторного управления электродвигателями, приобрести навыки в сборке и
проверке схем ручного управления трехфазными приемниками.
Спецификация оборудования:
1. Блок с магнитным пускателем и кнопками управления, UН.К.= 220В;
UН. ПУСК.= 380В, IН = 1,75 А
2. Приставка двигательно-генераторная АОЛ-21-4, UН= 220В;
PН= 0,45кВт
3. Реле электротепловое ТРН-10А, IН = 2 А
4. Амперметр Э365-1 до 5А, класс точности 1,5
1 шт.
1 шт.
1 шт.
4 шт.
Ход работы:
1. Выполнить сборку по схеме (Рисунок 21.1.), соединив статорные обмотки
мотора М в «треугольник».
2. Откинуть один из проводов, идущих от контактора КМ4, включить автомат на вводе QF, нажать пусковую кнопку SB2 и убедиться, что двигатель М запускается, а при отпускании этой кнопки – отключается.
3. Сняв напряжение, закрепить откинутый ранее провод на соответствующей клемме контакта KM4 и вновь запустить двигатель, убедившись, что он продолжает работать и при отпущенной кнопке SB2.
4. Проверить легкость включения двигателя с помощью стартовой кнопки
SB1.
5. Вновь запустить двигатель и сравнить показания амперметра A в момент
включения и после завершения разгона.
6. С помощью преподавателя проверить надежность отключения двигателя
при срабатывании электротеплового реле KK.
71
Рисунок 21.1. Принципиальная электросхема сборки.
Пример оформления отчета
Отчет должен содержать название работы, ее цель, спецификацию оборудования, схему сборки.
Контрольные вопросы
1. В силу каких причин пусковой ток двигателя заметно выше рабочего тока?
2. Сколько времени длится пуск двигателя, т.е. период его разгона до номинальной скорости?
3. Объяснить, почему для соединения обмоток статора выбрана схема «треугольник».
72
Лабораторная работа №22
Тема работы: испытание релейно-контакторной схемы управления однофазным реверсивным двигателем.
Цель работы: практически ознакомиться со структурой схемы управления
реверсивным двигателем и провести ее испытание.
Спецификация оборудования:
1. Выключатель автоматический АП50-3МТ, Iотсечки = 2,5А,IН = 2,5А;
2. Пускатель магнитный реверсивный на базе двух пускателей ПМЕ-071,
= 500В, UН. кат. = 220В
3. Двигатель однофазный асинхронный с короткозамкнутым ротором
4. Реле электротепловое ТРН (IН = 25 А)
5. Конденсатор бумажный типа МБГЧ емкостью 3,6 мкФ и UН = 300В
6. Станция управления трехкнопочная
1 шт.
Uн. пуск.
1 шт.
1 шт.
1 шт.
1 шт.
1 шт.
Ход работы:
1. Изучить электросхему и внешний вид реверсивного пускателя KM (Рисунок 22.1.).1
2. Выяснить по электросхеме принцип реверса однофазного двигателя М.
3. После сборки осуществить попеременный пуск мотора М в обоих
направлениях с помощью кнопок SB2 и SB3, убедившись, что реверс (смена
направления вращения) возможен только после отключения двигателя стоповой
кнопкой SB1.
Рисунок 22.1. Принципиальная электросхема сборки.
73
Пример оформления отчета
Отчет должен содержать название работы, ее цель, спецификацию оборудования, схему сборки.
Контрольные вопросы
1. Как следует поступить, если напряжение на вводе в схему 380В, а катушки КМ1 и КМ2 реверсивного пускателя рассчитаны на UН = 220В?
2. Каково назначение размыкающих контактов КМ1.3 и КМ2.3?
3. Какова роль конденсатора С в схеме однофазного двигателя М?
4. В чем заключается неисправность, если при нажатии пусковой кнопки
SB2 или SB3 мотор включается, а при отпускании этой кнопки он выключается?
Примечание: монтировать только провода, изображенные сплошными линиями (провода,
изображенные штриховыми линиями уже имеются в стенде). КК – электротепловое реле (аппарат защиты).
74
1
Лабораторная работа №23
Тема работы: анализ работы и снятие параметров люминесцентной лампы
ЛБ40.
Цель работы: познакомиться с конструкцией газоразрядной люминесцентной лампы и комплектующими ее аппаратами, установить напряжение зажигания
лампы и номинальную емкость компенсирующего конденсатора.
Спецификация оборудования:
1. Лампа люминесцентная ЛБ40, PН = 40 Вт
2. Дроссель ТУ16-545, cos φ = 0,5, IН = 0,465 А
3. Стартер ZTE, UН = 40 В
4. Блок конденсаторов, С = 4 мкФ, UН = 300В
5. Вольтметр Э533 до 250В, класс точности 0,5
6. Клещи токовые, R = 20 кОм
7. Мультиметр DT890Вт, 2 кОм
1 шт.
1 шт.
1 шт.
1 шт.
1 шт.
1 шт.
1 шт.
Ход работы:
1. На выполненную и проверенную преподавателем электросборку (Рисунок
23.1.) без конденсаторов подать указанное напряжение.
Рисунок 23.1. Принципиальная электросхема для проверки годности люминесцентных ламп.
Пояснения к элетросхеме: приборы А1 и А2 заменяются токовыми клещами. XS-XP – штепсельный разъем, LL – дроссель (катушка большой индуктивности), SK –стартер (неоновая лампа на биметаллической пластине).
2. Установить емкости конденсаторов (1 мкФ, 2,5 мкФ, 4 мкФ, 5 мкФ) и
вновь снять показания приборов.
3. Измерить активное сопротивление дросселя, рассчитать активное сопротивление лампы, определить активную составляющую полного тока и найти величину cos φ цепи для каждого режима по формулам:
4.
75
P = 𝑰𝟐𝟐 × 𝑹л
𝑷
𝑹л = 𝟐
𝑰𝟐
Ia = Ia1 + Ia2
Активная мощность лампы
Активное сопротивление лампы
Активная составляющая тока
Ia1 и Ia2 – активные составляющие тока в параллельных ветвях
Ia1 = I1 × cos𝝋𝟏 = 𝐈𝟏 × 𝐜𝐨𝐬(−𝟗𝟎°) = 𝟎
Ia2 = I2 × cos𝝋𝟐
𝑼
𝑹 +𝑹
cos𝝋𝟐 = Л𝒁 𝑳
𝒁𝟐 =
𝟐
𝑰𝟐
Коэффициент мощности для каждого режима:
𝑰
cos𝝋 = 𝑰𝒂
𝐼𝑎 − величина постоянная независимо от режима.
5. По формулам определить оптимальную емкость конденсаторов для обес-
печения cos𝜑= 0,9.
𝟏
С = 𝟐 ×𝝅 × 𝒇 × 𝑿
Оптимальная емкость конденсаторов
𝑪
т.к. в первой параллельной нет активного сопротивления, то 𝑰𝟏 = 𝑰𝒑𝟏
IP = - Ip1 + Ip2,
откуда –Ip1 = Ip – Ip2
𝐈
I = 𝐜𝐨𝐬𝐚 𝛗 =
𝐈𝐚
𝟎.𝟗
𝑿𝑪 =
= 𝟏. 𝟏𝟏 × 𝐈𝐚
𝑼
𝑰𝟏
Ip = √(𝑰𝟐 − 𝑰𝟐𝒂 )
𝟐
𝐈𝐩𝟐 = √𝐈𝟐𝟐 − 𝐈𝐚𝟐
Пример оформления отчета
Показания приборов и данные расчетов занести в таблицу 23.1.
Таблица 23.1.1
Режим работы лампы
Лампа работает без конденсатора
Лампа работает с конденсатором 1 мкФ
Лампа работает с конденсатором 2,5 мкФ
Лампа работает с конденсатором 4 мкФ
Лампа работает с конденсатором 5 мкФ
E, B
I, A
I2 , A
cos φ
Контрольные вопросы
1. Объяснить вольтамперную характеристику люминесцентной лампы.
2. Каков состав газового наполнения? Назначения компонент газового состава.
3. Схема включения люминесцентной лампы. Возможные варианты стартеров зажигания и принцип действия каждого варианта.
Пояснения к таблице: I, I2 – показания токовых клещей в местах расположения амперметров
соответственно А1 и А2 (Рисунок 23.1.).
1
76
Заключение
Лабораторные занятия являются эффективным способом изучения материала, дают возможность обучающимся применить свои знания на практике и непосредственно увидеть результат своей работы. Визуальная оценка хода работы
позволит надежно усвоить и запомнить изучаемый материал.
Используемые для выполнения лабораторных работ стенды сделаны таким
образом, что минимизируют затраты рабочего времени на освоение производственных операций.
Лабораторный практикум позволяет приобрести высокий уровень навыков
работы с электрооборудованием, что необходимо в профессиональной деятельности техника-механика при реализации видов профессиональной деятельности
разного уровня сложности.
Включение в практикум современных методов исследования, позволяет
значительно усилить фундаментальную техническую подготовку, способствует
пониманию сущности рассматриваемых явлений, их практического использования.
Настоящая версия лабораторного практикума не является окончательной,
она содержит возможности расширения и модернизации.
77
Список литературы
1. Иванов И.И., Соловьев Г.И., Фролов В.Я. Электротехника и основы электроники, Санкт-Петербург: Издательство «Лань», 2012 г. – 736 с.
2. Огорелков Б.И., Попов А.П. Общая электротехника, Омск: ОмГТУ, 2008
г. – 228 с.
3. Синдеев Ю.Г. Электротехника с основами электроники, Ростов-на-Дону:
Издательство «Феникс», 2005 г. – 368 с.
4. Афанасьева Н.А., Булат Л.П. Электротехника и электроника, СанктПетербург: СПбГУНиПТ, 2010 г. – 181 с.
5. Лукоянычев В.Г. Электротехника, Барнаул, 2012 г. – 83 с.
6. Федорченко А.А., Синдеев Ю.Г. Электротехника с основами электроники. М.: Дашков и Ко, 2007 г. – 416 с.
7. Лоторейчук Е.А. Теоретические основы электротехники. М. : Форум:
Инфра-М, 2008 г. - 316 с.
8. Катаенко Ю. К. Электротехника : учеб. пособие. М. : Дашков и К° ; Ростов н/Д : Академцентр, 2010 г. - 287 с.
9. Касаткин А.С., Немцов М.В. Электротехника. М.: Энергоатомиздат, 2009
г. – 440 с.
Интернет-ресурсы
1. electrolibrary.info- Электронная электротехническая библиотека.
2. electrik.org - Электронные книги по электротехнике.
3. almih.narod.ru - Библиотека. Все для электрика.
78
Приложение 1
Основные правила охраны труда
На первом занятии в лаборатории электротехники обучающиеся под руководством преподавателя проходят обязательный инструктаж на рабочем месте по
охране труда и правилам поведения в кабинете электротехники и расписываются
в журнале.
Сборку выполняется только при снятом со стенда напряжении, о чем свидетельствуют погасшие сигнальные лампы и устойчивое нижнее положение рычажка автомата или положение рукоятки выключателя на режиме «Откл.».
Сборка начинается от источника ЭДС (на стенде клеммы L1…3, «+» и «-»,
0…250В, ~0…250В), сначала выполнив последовательную цепь, а потом параллельные цепи.
Ползунки реостатов и ЛАТРа ставить на максимальное сопротивление за
исключением специально оговоренных случаев.
Напряжение в сборку подавать только с разрешения преподавателя.
Любая неисправность, замеченная в сборке или в стенде (треск, искрение,
сильное гудение, запах перегретой изоляции) требует немедленного отключения
стенда (автоматом QF или пакетным выключателем QS) и предупреждения об
этом преподавателя.
79
Приложение 2
Значения удельных сопротивлений некоторых материалов.
Удельное электрическое сопротивление,
Ом·мм2/ м
Среднее значение температурного
коэффициента сопротивления от 0
до 100°С, град−1
Медь
0,0175
0,004
Алюминий
0,029
0,004
0,13-0,25
0,006
0,42
0,000006
0,4-0,5
0,000005
Нихром
1,1
0,00015
Хромаль
1,3
0,00004
Фехраль
1,4
0,00028
Материал
Сталь
Манганин
Константан
80
Приложение 3
Справочный график M = f (IДТ).
81
Приложение 4
Справочный график M = f (IЯ).
82