МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ ЗАНЯТИЙ ОП.02 Электротехника для обучающихся программы подготовки квалифицированных рабочих, служащих профессия: 23.01.13 Электромонтер тяговой подстанции Москва, 2023 г. 1 Методические указания по выполнению практических/лабораторных занятий разработаны в соответствии с рабочей программой по учебной дисциплине ОП.02 Электротехника по профессии 23.01.13 Электромонтер тяговой подстанции, утвержденного приказом Министерства образования и науки РФ от 02.08.2013 № 846. 2 СОДЕРЖАНИЕ Стр. 1. Пояснительная записка 2. Цели практических/лабораторных занятий 3. Задачи выполнения практических/лабораторных занятий 4. Перечень практических/лабораторных занятий 5. Методика и средства выполнения практических/лабораторных занятий 6. Учебно-методическое и информационное обеспечение учебной дисциплины/ПМ 7. Информационное обеспечение реализации программы ПРИМЕЧАНИЕ: При заполнении данной страница обязательным является нумерация страниц документа. 3 1. ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА Методические указания являются методическим пособием при проведении лабораторных занятий по учебной дисциплине__ОП.02 Электротехника__ по профессии _23.01.13 Электромонтер тяговой подстанции_, утвержденного приказом Министерства образования и науки РФ от 02.08.2013 № 846. Лабораторные занятия проводятся в процессе изучения соответствующих разделов и тем ОП.02 Электротехника. Лабораторные занятия способствуют более глубокому пониманию теоретического материала учебного курса, а также развитию, формированию и становлению различных уровней составляющих профессиональной компетентности студентов. Выполнение обучающимися лабораторных занятий позволяет им понять, где и когда, изучаемые теоретические положения и практические умения, могут быть использованы в будущей практической деятельности электромонтаж устройств и оборудования тяговых подстанций и контактной сети, техническое обслуживание оборудования тяговых подстанций и контактных сетей, техническое обслуживание оборудования тяговых подстанций и контактных сетей на предприятиях при выполнении электромонтажных работ при монтаже устройств тяговых подстанций, воздушных линий контактной сети в соответствии с технологическим процессом, выполнении установочных работ элементной базы и исполнительных механизмов устройств тяговых подстанций , выполнении режимных оперативных переключений в распределительных устройствах, осуществлении контроля состояния релейной защиты устройств автоматики, сигнализации и телемеханики, произведении диагностики состояния устройств и оборудования тяговых подстанций и контактной сети с помощью измерительных приборов, выявлении и устранении причин отдельных неисправностей оборудования подстанций и контактной сети, проверке технологических параметров при помощи контрольноизмерительных и поверочных инструментов при выполнении ремонта оборудования подстанций и контактной сети. 2. Целью лабораторных занятий является: 1. Закрепление теоретических знаний, полученных в рамках теоретического курса. 2. Получение практических навыков в решении практических задач с применением соответствующих методических средств. 3. Задачами выполнения лабораторных занятий по учебной дисциплине ОП.02 Электротехника является: 4 1. Освоение рациональных методов решения задач по ОП.02 Электротехника. 2. Формирование профессиональных компетенций в _выполнении электромонтажных работ при монтаже устройств тяговых подстанций, воздушных линий контактной сети в соответствии с технологическим процессом, выполнении установочных работ элементной базы и исполнительных механизмов устройств тяговых подстанций , выполнении режимных оперативных переключений в распределительных устройствах , осуществлении контроля состояния релейной защиты устройств автоматики, сигнализации и телемеханики, произведении диагностики состояния устройств и оборудования тяговых подстанций и контактной сети с помощью измерительных приборов, выявлении и устранении причин отдельных неисправностей оборудования подстанций и контактной сети, проверке технологических параметров при помощи контрольно-измерительных и поверочных инструментов при выполнении ремонта оборудования подстанций и контактной сети_. 4. Перечень лабораторных занятий № п/п Лабораторное занятие 1 Лабораторное занятие 2 Лабораторное занятие 3 Наименование работы Исследование цепи переменного тока с последовательным соединением активного сопротивления и индуктивности Исследование цепи переменного тока с последовательным соединением активного сопротивления и емкости Трехфазная электрическая цепь при соединении потребителей по схеме «звезда» Количество часов 2 2 2 Лабораторное занятие 4 Трехфазная электрическая цепь при соединении потребителей по схеме «треугольник» 2 Лабораторное занятие 5 Исследование режимов работы однофазного трансформатора 2 Лабораторное занятие 6 Изучение и пробный пуск трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором 2 Лабораторное занятие 7 Исследование режимов работы трехфазного асинхронного двигателя Исследование трехфазного синхронного двигателя Исследование трехфазного синхронного генератора 2 Лабораторное занятие 8 Лабораторное занятие 9 5 2 2 5. Методика и средства выполнения лабораторных занятий Лабораторные задания выполняются студентами самостоятельно, если иное не указано в тексте заданий. Студент внимательно читает текст задания и оформляет свой ответ в соответствии с требованиями задания. При необходимости студенту разрешается использовать записи, сделанные во время теоретического этапа занятий. Вся запись ведется в тетради шариковой или гелевой ручкой синего цвета, таблицы или выделения производятся карандашом. За множественные исправления преподаватель вправе снять 0,5 балла от обще оценки. 5.1. Порядок выполнения лабораторного занятия: записать название работы, ее цель в рабочую тетрадь; выполнить основные задания в соответствии с ходом работы; выполнить индивидуальные задания. 5.2. Этапы выполнения лабораторных занятий. 1. Формулировка цели, задач, основных этапов работы, последовательность и ход решения задачи лабораторного занятия. Определяются содержание и форма представления результатов работы. 2. Изучение обучающимся содержания и объема предстоящего лабораторного занятия. Выполнение задания лабораторного занятия. 3. Порядок выполнения лабораторного занятия. 4. Выполнение этапов работы, предусмотренных заданием лабораторного занятия. 5. Составление и оформление отчета о лабораторном занятии в соответствии с установленными требованиями. Формулирование выводов. 6. По окончании составления отчета обучающийся проверяет его правильность и устраняет ошибки. 7. По завершении полного объема работы, исправления ошибок по замечаниям преподавателя, отчет хранится у преподавателя до окончания изучения данной учебной дисциплины ОП.02 Электротехника. 5.3. Виды лабораторных занятий и задания к ним. (выбрать) Практические занятия заключается в выполнении обучающимися, под руководством преподавателя, комплекса учебных заданий направленных на усвоение теоретических основ учебной дисциплины ОП.02 Электротехника, приобретение практических навыков овладения методами практической работы с применением современных информационных и коммуникационных технологий, других производственных технологий. Выполнение практических занятий обучающиеся производят в рукописном или электронном виде. В результате выполнения лабораторных занятий, предусмотренных программой по учебной дисциплине __ОП.02 Электротехника__, обучающийся должен: Уметь читать электрические схемы и чертежи; 6 собирать простейшие электрические цепи; измерять параметры электрических цепей. Знать основные положения электротехники, регламентирующей выполнение трудовых функций; основные положения электротехники, методы расчета простых электрических цепей; принципы работы типовых электронных устройств; устройство и принцип действия электропитающих установок. Тематика практических занятий соответствует рабочей программе учебной дисциплины _ОП.02 Электротехника_. 5.3. Тематика лабораторных занятий работ и задания к ним. Лабораторная работа №1 Исследование цепи переменного тока с последовательным соединением активного сопротивления и индуктивности Лабораторная работа №2 Исследование цепи переменного тока с последовательным соединением активного сопротивления и емкости Лабораторная работа №3 Трехфазная электрическая цепь при соединении потребителей по схеме «звезда» Лабораторная работа №4 Трехфазная электрическая цепь при соединении потребителей по схеме «треугольник» Лабораторная работа №5 Исследование режимов работы однофазного трансформатора Лабораторная работа №6 Изучение и пробный пуск трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором Лабораторная работа №7 Исследование режимов работы трехфазного асинхронного двигателя Лабораторная работа №8 Исследование трехфазного синхронного двигателя Лабораторная работа №9 Исследование трехфазного синхронного генератора. 6. Учебно-методическое и информационное обеспечение учебной дисциплины ОП.02 Электротехника. Для реализации программы учебной дисциплины/ПМ наименование учебной дисциплины ОП.02 Электротехника предусмотрены следующие специальные помещения: Кабинет учебная аудитория «Электротехника», оснащенный рабочее место преподавателя; рабочие места по количеству обучающихся; наглядные пособия (макеты, плакаты, схемы, демонстрационные стенды). Технические средства обучения: демонстрационный комплекс на базе мультимедийного проектора; многофункциональное устройство. 7 Оснащение лаборатории: демонстрационный комплекс на базе мультимедийного проектора; многофункциональное устройство; лабораторные стенды «Электротехника». 7. Информационное обеспечение реализации программы. Для реализации программы библиотечный фонд образовательной организации предусматривает печатные и/или электронные образовательные и информационные ресурсы, рекомендуемых для использования в образовательном процессе. 7.1. Основные источники 7.1.2. Основные печатные издания 1. Кузнецов Э.В. Электротехника и электроника в 3-х томах [Текст]: Учебник и практикум для СПО. / Авторы составители: Кузнецов Э.В., Куликов Е.А., Культаисов П.С., Лунин В.П. –2-е издание. – Юрайт, 2019 2. Попов В.П. Теория электрических цепей. Сборник задач: Учебное пособие для СПО. – Юрайт, 2019. – 285 с. (Профессиональное образование) Синдеев Ю.Г. Электротехника с основами электроники [Текст]: Учебное пособие. – М.: Феникс, 2019 г. – 407 с. 7.1.4. Дополнительные источники 1. Евдокимов Ф.Е. Теоретические основы электротехники [Текст]: Учебник для СПО. Доп. Министерством образования РФ/ Ф.Е. Евдокимов. – 9-е изд., стереотип. – М.: Академия, 2004. – 560 с. (Среднее профессиональное образование) 2. Ярочкина Г.В. Контрольные материалы по электротехнике [Текст]: Учеб. Пособие для СПО. Доп. Министерством образования РФ/ Г.В. Ярочкина. – М.: Академия, 2010. – 112 с. (Профессиональные дисциплины). 7.1.5. Электронные ресурсы (активная ссылка с датой обращения) 1. http://window.edu.ru/window/catalog Каталог Российского общеобразовательного портала 2. http://electricalschool.info/ - Школа для электрика: устройство, монтаж, наладка, эксплуатация и ремонт электрооборудования 3. http://www.elektroceh.ru/ - Электроцех – сайт для электрика 4. http://electrono.ru/ - Электротехника 5. http://bourabai.ru/toe/ - Теоретические основы электротехники и электроники 6. https://www.electromechanics.ru/ Электромеханика (информационный портал) 8 Лабораторное занятие № 1 Тема лабораторного занятия Исследование цепи переменного тока с последовательным соединением активного сопротивления и индуктивности Цель лабораторного занятия: приобретение навыков определения параметров элементов в цепях переменного тока по результатам измерений, включения в цепь измерительных приборов, измерения токов и напряжений, применения закона Ома в цепи переменного тока В результате выполнения данной работы обучающийся должен уметь:__читать электрические схемы и чертежи; собирать простейшие электрические цепи; измерять параметры электрических цепей__ знать: __основные положения электротехники, регламентирующей выполнение трудовых функций; основные положения электротехники, методы расчета простых электрических цепей__ Перечень оборудования, необходимого для выполнения задания: методические указания для выполнения работы, лабораторный стенд ******* тетрадь, калькулятор Общие теоретические сведения При расчете цепей переменного тока, в отличие о цепей постоянного тока, необходимо учитывать не один, а три простейших пассивных элемента: резистивный, индуктивный и емкостной, которые характеризуются соответственно параметрами: активным сопротивлением R, индуктивностью L (индуктивным сопротивлением XL = ωL) и емкостью сопротивлением Хс = 1/ωС), где ω - угловая частота. В реальной цепи сопротивлением обладают не только резистор или реостат как устройства, предназначенные для использования электрических сопротивлений, но и любой проводник, катушка, конденсатор, обмотка любого электромагнитного элемента и др. Общим свойством всех устройств, обладающих электрическим сопротивлением, является необратимое преобразование электрической энергии в тепловую энергию. При токе i в резисторе, обладающим сопротивлением r за время dt в соответствии с законом Джоуля - Ленца выделяется энергия dw = ri2dt. Тепловая энергия, выделяемая в сопротивлении, полезно используется или рассеивается в пространстве. Но поскольку преобразование электрической энергии в тепловую энергию в пассивном элементе носит необратимый характер, то в схеме замещения во всех случаях, когда необходимо учесть необратимое преобразование энергии, включается сопротивление. В реальном устройстве, например, в электромагните, электрическая энергия может быть преобразована в механическую энергию (притяжение якоря), но в схеме замещения это устройство заменяется сопротивлением, в котором выделяется эквивалентное количество тепловой энергии. И при анализе схемы нам уже безразлично, что в действительности является потребителем энергии электромагнит или электроплитка. 9 В цепях переменного тока сопротивление называют активным, которое из-за явления поверхностного эффекта больше, чем электрическое сопротивление постоянному току. Однако при низких частотах этой разницей обычно пренебрегают. Напряжение, подведенное к активному сопротивлению, по фазе совпадает с током, то есть напряжение и ток одновременно достигают максимальных значений и одновременно переходят через нуль. Если мгновенное значения тока имеет вид i(t)=IMsin2πft, то мгновенное значение напряжения будет uR(t)=UMsin2πft. Индуктивность L характеризует свойство участка цепи или катушки накапливать энергию магнитного поля. В реальной цепи индуктивностью обладают не только индуктивные катушки как элементы цепи, предназначенные для использования их индуктивности, но и провода, и выводы конденсаторов, и реостаты. В целях упрощения обычно считают, что энергия магнитного поля сосредотачивается только в катушках. При протекании переменного тока i(t) через катушку индуктивности, состоящей из w витков, возбуждается переменный магнитный поток Ф(t), который в соответствии с законом электромагнитной индукции наводит в ней же ЭДС самоиндукции eL = -wdФ/dt = - Ldi/dt. Следовательно, индуктивность в цепи переменного тока влияет на величину протекающего тока как сопротивление. Соответствующая расчетная величина называется индуктивным сопротивлением и обозначается XL и измеряется так же, как и активное сопротивление - в Омах. Чем выше частота переменного тока, тем больше ЭДС самоиндукции и тем больше индуктивное сопротивление XL = ωL =2πfL. Величина ω = 2πf называется угловой частотой переменного тока. В цепи постоянного тока в установившемся режиме индуктивность не влияет на режим работы цепи, так как ЭДС самоиндукции равна нулю. Поскольку ЭДС самоиндукции возникает только при изменении тока, то и максимальные значения ЭДС наступают при максимальной скорости изменения тока в катушке, то есть при прохождении тока через нуль. Поэтому на участке цепи с индуктивностью ЭДС самоиндукции по времени отстает от тока на четверть периода или на π/2 электрических радиана. Напряжение на индуктивности, будучи противоположным ЭДС, наоборот, опережает ток на четверть периода или на π/2 электрических радиана. Если по катушке проходит ток, мгновенное значение которого i(t)=IMsin2πft, то мгновенное значение напряжения на индуктивности uL(t)=UMsin(2πft+π/2) = XLIMsin(2πft+π/2). Когда напряжение, изменяясь синусоидально, достигает максимума, ток в это мгновение равен нулю. Если напряжение на зажимах элемента цепи опережает ток на π/2 радиана, то говорят, что такой элемент представляет собой идеальную катушку индуктивности или чисто реактивное индуктивное сопротивление XL. Это сопротивление учитывает реакцию электрической цепи на изменение магнитного поля в индуктивности и является линейной функцией частоты. 10 При включении в цепь переменного тока реальной катушки (рис. 1), обладающей кроме индуктивности L и некоторым значением активного сопротивления R, ток отстает по фазе от напряжения на некоторый угол φ < π/2, который легко определяется из треугольника сопротивлений (рис. 3): tgφ= X L / R . Для такого участка электрической цепи уравнение на основании второго закона Кирхгофа имеет вид: u = uR + uL = Ri + Ldi/dt В напряжении, подведенном к реальной катушке, условно можно выделить две составляющих: падение напряжения R i на активном сопротивлении, обычно называемое активной составляющей приложенного напряжения, и напряжение на идеальной индуктивности uL = Ldi/dt, называемое реактивной составляющей приложенного напряжения. Фазовые соотношения между этими составляющими, приложенным напряжением и протекаемым током обычно иллюстрируются векторной диаграммой для их действующих значений (рис. 2). Из векторной диаграммы видно, что Где - полное электрическое сопротивление реальной катушки. Из треугольника сопротивлений (рис. 3) следует, что R = Zcosφ, XL = Zsimφ, φ = arctg XL/R. Закон Ома для цепи, по которой протекает переменный записывается в виде I=U / Z . RK Рис. 3 Из рассмотренного следует важный вывод: сопротивления в цепи переменного тока складываются в общем случае геометрически. Например, если у катушки R=3 Ома и XL = 4Ома, то Z = 5 Ом. Емкость, измеряемая в фарадах (Ф), характеризует способность элемента электрической цепи или конденсатора накапливать энергию электрического поля. В реальной цепи емкость существует не только в 11 конденсаторах, как элементах предназначенных специально для использования их емкости, но и между проводниками, между витками катушек (межвитковая емкость), между проводом и землей или каркасом электротехнического устройства. Однако в схемах замещения принято, что емкостью обладают только конденсаторы. В конденсаторе, точнее в диэлектрике, разделяющем пластины или проводники конденсатора, может существовать ток электрического смещения, в точности равный току проводимости в проводниках, присоединенных к обкладкам конденсатора: i = dq/dt, где q - заряд на обкладках конденсатора, измеряемый в кулонах и пропорциональный напряжению на конденсаторе UС: q = СUc и при С = const dq = СdUc. Тогда ток, проходящий через конденсатор, i = СdUc/dt, а энергия электрического поля, запасаемая в конденсаторе при возрастании напряжения, W = СUс2/2. Очевидно, что при постоянном напряжении dUс/dt = 0 и постоянный ток через конденсатор проходить не может. При изменении напряжения на обкладках конденсатора через него протекает емкостной ток. Чем быстрее изменяется напряжение, тем больше емкостной ток. Если приложить к конденсатору переменное синусоидальное напряжение, то через конденсатор потечет переменный синусоидальный ток, сдвинутый по фазе на π/2 по отношению к напряжению. Это происходит потому, что емкостной ток достигает максимального значения при максимальном изменении напряжения, т.е. при прохождении напряжения через нуль. Ток при этом опережает напряжение по фазе на п/2. Если мгновенное значение тока, протекаемого через конденсатор i(t)=IMsin2πft, то мгновенное значение напряжения на нем uc(t)=UMsin(2πft - π/2)=ХсIмsin(2πft π/2), где Хс - реактивное емкостное сопротивление. Векторная диаграмма для участка электрической цепи, содержащей конденсатор, изображена на рис. 4. Величина Хс = 1/2πfС = 1/ωC = UCm/Im = Uc/I называется реактивным емкостным сопротивлением. Это сопротивление учитывает реакцию электрической цепи на изменение электрического поля в конденсаторе и является обратно пропорциональной функцией частоты. Закон Ома для участка электрической цепи с рис \ конденсатором I = IC/Хс, где I - действующее значение тока, протекаемого через конденсатор, Uc - действующее значение напряжения на конденсаторе. В электрических цепях переменного тока используют понятия активной, реактивной и полной мощности. Активная мощность Р, измеряемая в ваттах (Вт), равна произведению 12 действующего значения напряжения U на действующее значение ток / и на cosφ, называемый коэффициентом мощности, или произведению квадрата действующего значения тока на активное сопротивление: Р = UIcosφ = I2R. Реактивная мощность Q, измеряемая в вольт- амперах реактивных (ВАр), равна произведению действующего значения напряжения U на действующее значение тока I и на sinφ или произведению квадрата действующего значения тока на реактивное сопротивление: Q = UIsinφ = I2X. Полная мощность S, измеряемая в вольт-амперах (ВА), равна произведению действующего значения тока I на действующее значение напряжения U: S = UI = √𝑃2 + 𝑄2 . Соотношения этих мощностей иллюстрируются треугольником мощностей (рис. 5). Задание: ОПЫТ 1. Исследование катушки индуктивности. 1.1. Ознакомиться с лабораторной установкой (модуль питания, модуль ввода, модуль резисторов, модуль реактивных элементов и модуль мультиметров, компьютер). 1.2. Установить на правом мультиметре режим измерения сопротивления, подключить его выводы параллельно резистору R1 модуля резисторов и включив электропитание стенда (выключатель QF модуля питания) провести измерение значений сопротивления R1. Результаты измерений записать в табл. 1. Таблица 1 Таблица 1 Установлено 5 Ом 10 Ом 20 Ом 30 Ом 40 Ом 50 Ом Измерено 3.3. Аналогично п. 3.2 провести измерение активного сопротивления RK реальной катушки индуктивности ZK. Результат измерения записать в табл.2. 13 Таблица 2 Rк, Ом U, В I, А φ, град. Т, сек. f=1/T, Гц Z=U/I, Xк, Ом L= Ом Xк/2πf, Гн 3.4. Собрать электрическую цепь для исследования катушки индуктивности (рис. 6). Предъявить схему для проверки преподавателю. 3.5. Включить электропитание стенда и источник питания (выключатели QF, SA1 модуля автотрансформатор), модуль ввода и установить заданное преподавателем значение напряжения на автотрансформаторе. Записать в табл. 2 результаты измерений действующих значений напряжения и тока. Снять осциллограммы напряжения и тока в цепи, нарисовав их на одной координатной плоскости, определить по ним амплитуды, период и частоту измеряемого напряжения и тока, а также угол сдвига фаз φ между ними. ОПЫТ 2. Определение емкости конденсатора. 3.6. Собрать электрическую цепь для определения фактической величины емкости конденсатора Сфакт модуля реактивных элементов (рис. 7). Для измерения тока и напряжения использовать цифровые приборы измерительного модуля в режиме измерения переменного тока. 14 После проверки цепи преподавателем включить электропитание (выключатели QF, и SA1 на модуле автотрансформатор), модуль цифровых индикаторов и измерить напряжение и ток в цепи. Результаты занести в табл. 3. Выключить электропитание. Рассчитать величину емкостного сопротивления Хс и величину фактической емкости конденсатора Сфакт, учитывая, что частота напряжения 50 Гц. Таблица 3. Сзад, мкФ U, В I, А Хс= U/I, Сфакт=1/2πfХс, Ом мкФ Указания по технике безопасности: Общее положения: К работе в лаборатории допускаются лица, ознакомленные с данной инструкцией по технике безопасности и правилам поведения. Работа обучающихся в лаборатории разрешается только в присутствии преподавателя (инженера, лаборанта). Во время занятий посторонние лица могут находиться в лаборатории только с разрешения преподавателя. Во время перемен между уроками проводится обязательное проветривание лаборатории с обязательным выходом обучающихся из класса. Помните, что каждый обучающийся в ответе за состояние своего рабочего места и сохранность размещенного на нем оборудования. Перед началом работы необходимо: 1. Изучить правила техники безопасности, действующие в лаборатории, в которой проводятся практические работы. Подробно ознакомиться с техническим описанием лабораторного стенда, обращая внимание на рекомендации по безопасной эксплуатации стенда, к ним 15 относятся: 2. Диапазоны рабочих токов и напряжений на элементах стенда. 3. Последовательность включения и выключения элементов стенда. 4. Безопасное выполнение оперативных переключений. При подготовке к практической работе студенту необходимо: 1) ознакомиться с ее содержанием и, пользуясь рекомендованной литературой и конспектом лекций, изучить теоретические положения, на которых базируется работа; 2) выполнить предварительные расчеты, составить таблицы, нарисовать схемы, указанные в задании; 3) изучить схему оборудования и продумать методику выполнения практической работы; 4) ответить на контрольные вопросы. При выполнении лабораторной работы необходимо: 1) ознакомиться с рабочим местом, проверить наличие необходимых соединительных проводов; 2) произвести сборку схемы в режиме выключенного питания; 3) после разрешения преподавателя включить питание и приступить к выполнению работы; 4) в ходе работы и по ее окончанию полученные данные представлять на проверку преподавателю; 5) схему разбирать только после проверки преподавателем результатов опыта (перед разборкой не забудьте выключить источник питания); 6) по окончании работы привести в порядок рабочее место. Работа на лабораторном стенде требует соблюдения мер безопасности при его эксплуатации, а также выполнение определенных требований для обеспечения работоспособности самого стенда, а именно: 1. Запрещается подключать цепи двигателей агрегата к сторонним источникам питания, не предусмотренным составом стенда, так как это может привести перегреву обмоток высокими токами и преждевременному старению изоляции электрических машин. 2. Запрещается перегружать элементы стенда повышенными токами и напряжениями. Для модулей, содержащих активную нагрузку в виде добавочных сопротивлений, в техническом описании приведены таблицы с допускаемыми номиналами токовых нагрузок, категорически запрещается их превышать. 3. Для измерительных приборов и датчиков запрещается превышать измеряемый диапазон: нельзя допускать зашкаливания стрелочных приборов. 4. При срабатывании защиты или возникновении сигнала о защите в одном или нескольких модулей необходимо незамедлительно прекратить выполнение практической работы и обесточить лабораторный стенд. При следующем включении необходимо ликвидировать причину, вызвавшую срабатывании защиты. 16 Сборку и разборку схемы, переключение проводов, а также оперативные переключения, не оговоренные в методических указаниях к работе, необходимо выполнять исключительно при выключенном питании. Технология выполнения работы: повторить теоретический материал, выполнить заданные опыты, выполнить расчетные задания. Требования к отчету: отчёт должен содержать а) наименование работы и цель работы; б) электрические схемы опытов; в) осциллограммы и таблицы с результатами опытов и вычислений; г) расчетные соотношения; д) построенные в масштабе векторные диаграммы реальной катушки и конденсатора; е) выводы по работе. Контрольные вопросы: 1. В каких единицах измеряется ток, напряжение, сопротивление? 2. Что такое Ом, Ампер, Вольт? 3. Что такое «полное сопротивление»? 4. Что такое «активное сопротивление»? 5. Что такое «реактивное сопротивление» и как оно определяется? 6. Какая связь между полным, активным и реактивным сопротивленими цепи переменного тока? 7. Как формулируется закон Ома для цепи переменного тока? 8. Может ли через конденсатор протекать постоянный ток? 9. Каковы углы сдвига фаз между напряжением и током на резисторе, реальной катушке и конденсаторе? Основные и дополнительные источники, электронные ресурсы: Основная литература 1. Кузнецов Э.В. Электротехника и электроника в 3-х томах [Текст]: Учебник и практикум для СПО. / Авторы составители: Кузнецов Э.В., Куликов Е.А., Культаисов П.С., Лунин В.П. –2-е издание. – Юрайт, 2017 2. Попов В.П. Теория электрических цепей. Сборник задач: Учебное пособие для СПО. – Юрайт, 2017. – 285 с. (Профессиональное образование) 3. Синдеев Ю.Г. Электротехника с основами электроники [Текст]: Учебное пособие. – М.: Феникс, 2017 г. – 407 с. Дополнительная литература 1. Евдокимов Ф.Е. Теоретические основы электротехники [Текст]: Учебник для СПО. Доп. Министерством образования РФ/ Ф.Е. Евдокимов. – 9-е изд., стереотип. – М.: Академия, 2004. – 560 с. (Среднее профессиональное образование) 2. Ярочкина Г.В. Контрольные материалы по электротехнике [Текст]: Учеб. Пособие для СПО. Доп. Министерством образования РФ/ Г.В. Ярочкина. – М.: Академия, 2010. – 112 с. (Профессиональные дисциплины) 17 Интернет-ресурсы: 1. http://window.edu.ru/window/catalog Каталог Российского общеобразовательного портала 2. http://electricalschool.info/ - Школа для электрика: устройство, монтаж, наладка, эксплуатация и ремонт электрооборудования 3. http://www.elektroceh.ru/ - Электроцех – сайт для электрика 4. http://electrono.ru/ - Электротехника 5. http://bourabai.ru/toe/ - Теоретические основы электротехники и электроники 6. https://www.electromechanics.ru/ Электромеханика (информационный портал) 18 Лабораторное занятие № 2 Тема лабораторного занятия Исследование цепи переменного тока с последовательным соединением активного сопротивления и емкости Цель лабораторного занятия: приобретение навыков сборки простых электрических цепей, измерения напряжений на отдельных участках цепи, изучение свойств цепей при последовательном соединении активных и реактивных элементов, знакомство с явлением резонанса напряжений, построение векторных диаграмм В результате выполнения данной работы обучающийся должен уметь:__читать электрические схемы и чертежи; собирать простейшие электрические цепи; измерять параметры электрических цепей__ знать: __основные положения электротехники, регламентирующей выполнение трудовых функций; основные положения электротехники, методы расчета простых электрических цепей__ Перечень оборудования, необходимого для выполнения задания: методические указания для выполнения работы, лабораторный стенд ******* тетрадь, калькулятор Общие теоретические сведения Электрическая цепь синусоидального переменного тока с последовательным соединением резистора с активным сопротивлением R, реальной катушки индуктивности с полным сопротивлением ZK конденсатора с емкостным сопротивлением Хс (рис. 1) описывается уравнением, записанным по второму закону Кирхгофа для мгновенных значений напряжений на этих элементах: uc + uc + uc + uc = u(t) или в геометрической форме для векторов действующих значений этих напряжений Последнее соотношение говорит о том, что вектор действующего значения напряжения, приложенного к такой цепи, равен геометрической сумме векторов напряжений на отдельных её участках (рис. 2). 19 Из анализа векторной диаграммы для такой цепи следует, что величина входного напряжения где URK, ULK - соответственно активная и реактивная составляющие напряжения на катушке, RK, XL- активное и реактивное индуктивное сопротивление катушки индуктивности. Следовательно, действующее значение тока в этой цепи на основании закона Ома можно определить как где сопротивление цепи с последовательным соединением резистора, реальной катушки индуктивности и конденсатора, которое легко определяется из многоугольника сопротивлений (рис. 3). Угол сдвига фаз между входным синусоидальным напряжением U и потребляемым такой цепью током I определяется из треугольника сопротивлений tg φ = (ωL - 1/ωC)/(R + RK). Если ωL > 1/ωC и угол φ > 0, вся цепь ведет себя как цепь с активным сопротивлением и идеальной индуктивностью. Говорят, что в этом случае цепь носит активно-индуктивный характер. Если ωL 1/ωC и угол φ 0, вся цепь ведет себя как цепь с активным сопротивлением и емкостью. Говорят, что в этом случае цепь носит активноемкостной характер. Если в цепи реактивные сопротивления равны (ωL = 1/ωС), то угол φ = 0. При этом реактивная составляющая напряжения на индуктивности и напряжение на конденсаторе полностью себя компенсируют. Цепь ведет себя, как будто реактивные сопротивления в ней отсутствуют и ток достигает наибольшего значения, поскольку ток ограничивается только эквивалентным активным сопротивлением цепи R э = R + Rк. 20 Это означает, что в цепи имеет место резонанс, называемый в данном случае резонансом напряжений. Резонанс напряжений можно получить либо изменением частоты источника питания, либо подбором значения величины С = 1/(ω02L, где - резонансная частота цепи. Задание: Ознакомиться с лабораторной установкой (компьютер, модуль ввода, модуль питания, модуль резисторов, модуль реактивных элементов). В соответствии со схемой по рис. 4 нарисовать электрическую схему исследуемой цепи. Собрать электрическую цепь (рис. 4), установив заданные преподавателем значения сопротивления резистора R1 и емкости конденсатора С. Подключить собранную цепь к источнику питания - 12 В (модуль автотрансформатора). Подсоединить параллельно конденсатору дополнительный проводник (исключив этим конденсатор из цепи). Включить электропитание стенда (выключатель QF и SA1 модуля автотрансформатор), модуль ввода. Установить максимальное значение напряжения 12 В на входе цепи (ручка автотрансформатора). Произвести измерения указанных в таблице 1 величин в цепи с последовательным соединением резистора R1 и индуктивной катушки ZK. По осциллограммам определить угол сдвига фаз φ между приложенным на входе цепи напряжением и током и сделать вывод о характере цепи. Результаты измерений занести в табл. 1. Зарисовать осциллограммы, нарисовав их на одной координатной плоскости, Остановить программу. Выключить источник переменного напряжения (SA1). Таблица 1. Схема ZK, R R, ХС R, ZK, ХС1 R, ZK, ХС2 R, ZK, ХС3 U, В I, А + φ, град. UR, В UK, В UС, В Удалить проводник, включенный параллельно конденсатору. Подсоединить дополнительный проводник параллельно индуктивной катушке (исключив этим вместо конденсатора индуктивную катушку из цепи). Предъявить схему для проверки преподавателю. 21 Включить источник электропитания и произвести измерения указанных в таблице 1 величин для цепи с последовательным соединением резистора R и конденсатора С. По осциллограммам определить угол сдвига фаз φ между приложенным на входе цепи напряжением U и током I и сделать вывод о характере цепи. Результаты измерений занести в табл. 1. Зарисовать осциллограммы, нарисовав их на одной координатной плоскости. Выключить электропитание, убрать дополнительный проводник. В цепи с последовательным соединением резистора R1, индуктивной катушки ZK и конденсатора С изменяя величину емкости конденсатора с помощью переключателя SA1 модуля реактивных элементов, добиться наименьшего угла сдвига фаз, т.е. обеспечить состояние цепи близкое к резонансу напряжений. По осциллограмме определить угол сдвига фаз φ между приложенным на входе цепи напряжением U и током I и сделать вывод о характере цепи. Зарисовать осциллограммы. Результаты измерений занести в табл. 1. Уменьшая и увеличивая величину емкосги конденсатора С (от резонансного значения) провести измерения указанных в табл. 1 величин для двух состояний цепи. По осциллограммам угол сдвига фаз φ между 22 приложенным на входе цепи напряжением U и током I и сделать вывод о характере цепи. Зарисовать осциллограммы. Выключить электропитание стенда. Для цепи с последовательным соединением трех элементов (R, ZK, С) по результатам измерений определить величины, указанные в табл. 2. Таблица 2. S, ВА SR, ВА SK, ВА SC, ВА P, Вт PR, Вт PK, Вт QK, ВАр QC, ВАр R, Ом X, Ом Z, Ом По результатам измерений построить для исследованных цепей в масштабе векторные диаграммы. Сделать вывод о применении 2-го закона Кирхгофа в цепях переменного тока. Указания по технике безопасности: Общее положения: К работе в лаборатории допускаются лица, ознакомленные с данной инструкцией по технике безопасности и правилам поведения. Работа обучающихся в лаборатории разрешается только в присутствии преподавателя (инженера, лаборанта). Во время занятий посторонние лица могут находиться в лаборатории только с разрешения преподавателя. Во время перемен между уроками проводится обязательное проветривание лаборатории с обязательным выходом обучающихся из класса. Помните, что каждый обучающийся в ответе за состояние своего рабочего места и сохранность размещенного на нем оборудования. Перед началом работы необходимо: 1. Изучить правила техники безопасности, действующие в лаборатории, в которой проводятся практические работы. Подробно ознакомиться с техническим описанием лабораторного стенда, обращая внимание на рекомендации по безопасной эксплуатации стенда, к ним относятся: 2. Диапазоны рабочих токов и напряжений на элементах стенда. 3. Последовательность включения и выключения элементов стенда. 4. Безопасное выполнение оперативных переключений. При подготовке к практической работе студенту необходимо: 1. ознакомиться с ее содержанием и, пользуясь рекомендованной литературой и конспектом лекций, изучить теоретические положения, на которых базируется работа; 2. выполнить предварительные расчеты, составить таблицы, нарисовать схемы, указанные в задании; 3. изучить схему оборудования и продумать методику выполнения практической работы; 4. ответить на контрольные вопросы. 23 При выполнении лабораторной работы необходимо: 1. ознакомиться с рабочим местом, проверить наличие необходимых соединительных проводов; 2. произвести сборку схемы в режиме выключенного питания; 3. после разрешения преподавателя включить питание и приступить к выполнению работы; 4. в ходе работы и по ее окончанию полученные данные представлять на проверку преподавателю; 5. схему разбирать только после проверки преподавателем результатов опыта (перед разборкой не забудьте выключить источник питания); 6. по окончании работы привести в порядок рабочее место. Работа на лабораторном стенде требует соблюдения мер безопасности при его эксплуатации, а также выполнение определенных требований для обеспечения работоспособности самого стенда, а именно: 1. Запрещается подключать цепи двигателей агрегата к сторонним источникам питания, не предусмотренным составом стенда, так как это может привести перегреву обмоток высокими токами и преждевременному старению изоляции электрических машин. 2. Запрещается перегружать элементы стенда повышенными токами и напряжениями. Для модулей, содержащих активную нагрузку в виде добавочных сопротивлений, в техническом описании приведены таблицы с допускаемыми номиналами токовых нагрузок, категорически запрещается их превышать. 3. Для измерительных приборов и датчиков запрещается превышать измеряемый диапазон: нельзя допускать зашкаливания стрелочных приборов. 4. При срабатывании защиты или возникновении сигнала о защите в одном или нескольких модулей необходимо незамедлительно прекратить выполнение практической работы и обесточить лабораторный стенд. При следующем включении необходимо ликвидировать причину, вызвавшую срабатывании защиты. Сборку и разборку схемы, переключение проводов, а также оперативные переключения, не оговоренные в методических указаниях к работе, необходимо выполнять исключительно при выключенном питании. Технология выполнения работы: повторить теоретический материал, выполнить заданные опыты, выполнить расчетные задания. Требования к отчету: отчёт должен содержать Отчет по работе должен содержать: а) наименование работы и цель работы; б) схему исследуемой цепи; в) осциллограммы; г) таблицы с результатами опытов и вычислений; в) расчетные соотношения; 24 е) ж) векторные диаграммы; выводы по работе. Контрольные вопросы: 1. Что такое активная, реактивная и полная мощности в цепи переменного тока? 2. Какая взаимосвязь между полной, активной и реактивной мощностями? 3. Что такое «коэффициент мощности»? 4. Как вычислить полное сопротивление катушки, если известны её активное сопротивление, индуктивность и частота сети? 5. Как вычислить полное сопротивление цепи с последовательным соединением резистора, реальной катушки и конденсатора? 6. От чего зависит угол сдвига фаз между напряжением и током на участке электрической цепи переменного тока? 7. Что такое «треугольник сопротивлений»? 8. Чему равны реактивное сопротивление цепи и реактивная мощность цепи при резонансе? Каков при этом характер цепи? Основные и дополнительные источники, электронные ресурсы: Основная литература 1. Кузнецов Э.В. Электротехника и электроника в 3-х томах [Текст]: Учебник и практикум для СПО. / Авторы составители: Кузнецов Э.В., Куликов Е.А., Культаисов П.С., Лунин В.П. –2-е издание. – Юрайт, 2017 2. Попов В.П. Теория электрических цепей. Сборник задач: Учебное пособие для СПО. – Юрайт, 2017. – 285 с. (Профессиональное образование) 3. Синдеев Ю.Г. Электротехника с основами электроники [Текст]: Учебное пособие. – М.: Феникс, 2017 г. – 407 с. Дополнительная литература 1. Евдокимов Ф.Е. Теоретические основы электротехники [Текст]: Учебник для СПО. Доп. Министерством образования РФ/ Ф.Е. Евдокимов. – 9-е изд., стереотип. – М.: Академия, 2004. – 560 с. (Среднее профессиональное образование) 2. Ярочкина Г.В. Контрольные материалы по электротехнике [Текст]: Учеб. Пособие для СПО. Доп. Министерством образования РФ/ Г.В. Ярочкина. – М.: Академия, 2010. – 112 с. (Профессиональные дисциплины) Интернет-ресурсы: 1. http://window.edu.ru/window/catalog Каталог Российского общеобразовательного портала 2. http://electricalschool.info/ - Школа для электрика: устройство, монтаж, наладка, эксплуатация и ремонт электрооборудования 3. ttp://www.elektroceh.ru/ - Электроцех – сайт для электрика 25 4. http://electrono.ru/ - Электротехника 5. http://bourabai.ru/toe/ - Теоретические основы электротехники и электроники 6. https://www.electromechanics.ru/ Электромеханика (информационный портал) 26 Лабораторное занятие № 3 Тема лабораторного занятия Трехфазная электрическая цепь при соединении потребителей по схеме «звезда» Цель лабораторного занятия: ознакомиться с трехфазными системами, измерением фазных и линейных токов и напряжений. Проверить основные соотношения между токами и напряжениями симметричного и несимметричного трехфазного потребителя. Выяснить роль нейтрального провода в четырехпроводной трехфазной цепи. Научиться строить векторные диаграммы напряжений и токов для трехфазной цепи В результате выполнения данной работы обучающийся должен уметь:__читать электрические схемы и чертежи; собирать простейшие электрические цепи; измерять параметры электрических цепей__ знать: __основные положения электротехники, регламентирующей выполнение трудовых функций; основные положения электротехники, методы расчета простых электрических цепей__ Перечень оборудования, необходимого для выполнения задания: методические указания для выполнения работы, лабораторный стенд ******* тетрадь, калькулятор Общие теоретические сведения Трехфазная система переменного тока имеет ряд преимуществ по сравнению с постоянным током и однофазным переменным током и поэтому получила широкое применение. Чаще всего электрическая энергия вырабатывается, передается и распределяется между потребителями трехфазными системами. Подавляющее большинство электродвигателей является двигателями трехфазного переменного тока. Чтобы в трехфазной системе можно было одновременно пользоваться двумя различными напряжениями (например, 380 В - для питания электродвигателей и 220 В - для питания электрических ламп и других однофазных потребителей) применяют четырехпроводную систему электроснабжения. Четырехпроводная линия трехфазной системы имеет четыре провода: три линейных, по которым протекают линейные токи IА, IВ. IС и один нулевой (нейтральный) провод, предназначенный для поддержания одинаковых значений фазных напряжений на всех трех фазах потребителя. По нулевому проводу может протекать уравнительный ток I0, называемый нулевым или нейтральным током. Такая система соединения обмоток трехфазного генератора и приемников (потребителей) называется «звездой» и показана на рис. 1. 27 При соединении в звезду ток IА, протекаемый по фазе источника питания, равен току, протекаемому по линейному проводу фазы А. Этот же ток протекает и по фазе А потребителя. Следовательно, при соединении в звезду фазный ток IФ равен линейному току IЛ: IЛ = IФ. Напряжение между линейными проводами, называемое линейным напряжением (например, UAB), оказывается в √3 раз больше, чем фазное напряжение источника питания UА, UВ или UС: IЛ = √3IФ. Если трехфазная система симметричная (все сопротивления и мощности фазных потребителей одинаковы), то по всем трем фазам протекают одинаковые по величине токи, сдвинутые по фазе относительно друг друга на 120°. Ток в нейтральном проводе при этом равен нулю. Напряжения на всех фазах потребителя также отличаются друг от друга только по начальной фазе на 120° (рис. 2). При включении в разных фазах различных по мощности потребителей (несимметричная нагрузка), токи каждой фазы (в каждом линейном проводе) отличаются друг от друга не только начальной фазой, но и величиной. По нейтральному проводу при этом протекает ток, вектор которого на основании первого закона Кирхгофа равен геометрической сумме векторов фазных токов (рис. 3) IА + IВ + IС = I0 Обрыв нейтрального провода несимметричной нагрузке приводит к изменению напряжений на всех фазах потребителей и появлению напряжения смещения нейтрали UnN (рис. 4). Положение точки «n» на векторной диаграмме при измеренных значениях напряжений на фазах потребителей UAП, UВП и UCП может быть определено методом засечек (рис. 28 5) или рассчитано аналитически. Задание: Ознакомиться с виртуальной лабораторной установкой (компьютер, модуль ввода, модуль питания, модуль трехфазного трансформатора, модуль резисторов). Собрать схему для измерения линейных напряжений на выходе трехфазного трансформатора в режиме холостого хода. Для этого подключить датчики напряжения с модуля ввода-вывода на выход трехфазного трансформатора в соответствии со схемой по рис. 6. Включить электропитание стенда (выключатель QF модуля питания). Включить модуль трехфазного трансформатора и модуль ввода вывода. Провести измерения линейных напряжений Uаb. Ubc Ucа. Зафиксироватьполученные значения в табл. 1. Выключить питание модулей и стенда. Выполнить исследование трехфазной цепи с потребителем, соединенным по схеме «звезда» с общим проводом и без него. Для этого, ориентируясь на рис. 7 собрать схему эксперимента и предъявить для проверки преподавателю. Начертить принципиальную схему эксперимента. Включить модуль питания стенда (выключатель QF), модуль ввода. Включить модуль трехфазного трансформатора (выключатель QF1). Измерить фазные напряжения Uа, Ub, Uc трехфазного источника питания (трехфазного трансформатора) в режиме холостого хода. Результаты измерений занести в табл. 1. 29 Таблица 1. Линейные напряжения Uаb, В Ubc, В Ucа, В Фазные напряжения Uа, В Ub, В Uc, В Рассчитано UЛср/UФср В соответствии с программой действий (табл. 2) измерять для каждого случая фазные токи IА, IВ, IС, ток в нейтральном проводе I0 величину межузлового напряжения UnN. Результаты измерений занести в табл.2. Примечание: для имитации обрыва линейного провода, в тренажере необходимо убрать проводник от фазы «А» до датчика тока ДТ1. Для переключения с четырехпроводной цепи на трехпроводную необходимо полностью отключить датчик тока ДТ4 (датчик тока в нейтральном проводе). 30 Цепь Токи нагрузки, А IА IВ IС Ток в нейтральном проводе, А I0 Таблица 2. Межузловое напряжение, В UnN Нейтральный провод включен, нагрузка симметричная Нейтральный провод выключен, нагрузка симметричная Обрыв линейного провода в четырехпроводной цепи Обрыв линейного провода в трехпроводной цепи Нейтральный провод включен, нагрузка несимметричная Нейтральный провод выключен, нагрузка несимметричная Для всех проведенных опытов построить в масштабе векторные диаграммы. Сравнить влияние нейтрального провода на работу трехфазной системы при симметричной и несимметричной нагрузке и сделать вывод о его роли в трехфазных цепях. 31 Указания по технике безопасности: Общее положения: К работе в лаборатории допускаются лица, ознакомленные с данной инструкцией по технике безопасности и правилам поведения. Работа обучающихся в лаборатории разрешается только в присутствии преподавателя (инженера, лаборанта). Во время занятий посторонние лица могут находиться в лаборатории только с разрешения преподавателя. Во время перемен между уроками проводится обязательное проветривание лаборатории с обязательным выходом обучающихся из класса. Помните, что каждый обучающийся в ответе за состояние своего рабочего места и сохранность размещенного на нем оборудования. Перед началом работы необходимо: 1. Изучить правила техники безопасности, действующие в лаборатории, в которой проводятся практические работы. Подробно ознакомиться с техническим описанием лабораторного стенда, обращая внимание на рекомендации по безопасной эксплуатации стенда, к ним относятся: 2. Диапазоны рабочих токов и напряжений на элементах стенда. 3. Последовательность включения и выключения элементов стенда. 4. Безопасное выполнение оперативных переключений. При подготовке к практической работе студенту необходимо: 1. ознакомиться с ее содержанием и, пользуясь рекомендованной литературой и конспектом лекций, изучить теоретические положения, на которых базируется работа; 2. выполнить предварительные расчеты, составить таблицы, нарисовать схемы, указанные в задании; 3. изучить схему оборудования и продумать методику выполнения практической работы; 4. ответить на контрольные вопросы. При выполнении лабораторной работы необходимо: 1. ознакомиться с рабочим местом, проверить наличие необходимых соединительных проводов; 2. произвести сборку схемы в режиме выключенного питания; 3. после разрешения преподавателя включить питание и приступить к выполнению работы; 4. в ходе работы и по ее окончанию полученные данные представлять на проверку преподавателю; 5. схему разбирать только после проверки преподавателем результатов опыта (перед разборкой не забудьте выключить источник питания); 6. по окончании работы привести в порядок рабочее место. 32 Работа на лабораторном стенде требует соблюдения мер безопасности при его эксплуатации, а также выполнение определенных требований для обеспечения работоспособности самого стенда, а именно: 1. Запрещается подключать цепи двигателей агрегата к сторонним источникам питания, не предусмотренным составом стенда, так как это может привести перегреву обмоток высокими токами и преждевременному старению изоляции электрических машин. 2. Запрещается перегружать элементы стенда повышенными токами и напряжениями. Для модулей, содержащих активную нагрузку в виде добавочных сопротивлений, в техническом описании приведены таблицы с допускаемыми номиналами токовых нагрузок, категорически запрещается их превышать. 3. Для измерительных приборов и датчиков запрещается превышать измеряемый диапазон: нельзя допускать зашкаливания стрелочных приборов. 4. При срабатывании защиты или возникновении сигнала о защите в одном или нескольких модулей необходимо незамедлительно прекратить выполнение практической работы и обесточить лабораторный стенд. При следующем включении необходимо ликвидировать причину, вызвавшую срабатывании защиты. Сборку и разборку схемы, переключение проводов, а также оперативные переключения, не оговоренные в методических указаниях к работе, необходимо выполнять исключительно при выключенном питании. Технология выполнения работы: повторить теоретический материал, выполнить расчетные задания. Требования к отчету: отчёт должен содержать а) наименование работы и цель работы; б) технические данные электроизмерительных приборов; в) схему эксперимента с включенными измерительными приборами; г) таблицы с результатами эксперимента; д) векторные диаграммы для всех проведенных опытов; е) вывод о роли нейтрального провода в трехфазной цепи при соединении потребителя по схеме звезда. Контрольные вопросы: 1. Какое соединение называется звездой? 2. Каково соотношение между фазным и линейным напряжениями трехфазного источника питания при соединении его обмоток по схеме звезда? 3. Какое соотношение между фазными и линейными токами при соединении в звезду? 4. Как определить величину тока в нейтральном проводе, если известны токи потребителя? 5. Для чего применяют нейтральный провод? 6. К каким зажимам следует подключить вольтметр, чтобы измерить 33 фазное и линейное напряжение? 7. Какая трехфазная нагрузка называется симметричной? 8. Почему при несимметричной нагрузке обрыв нейтрального провода является аварийным режимом? Основные и дополнительные источники, электронные ресурсы: Основная литература 1. Кузнецов Э.В. Электротехника и электроника в 3-х томах [Текст]: Учебник и практикум для СПО. / Авторы составители: Кузнецов Э.В., Куликов Е.А., Культаисов П.С., Лунин В.П. –2-е издание. – Юрайт, 2017 2. Попов В.П. Теория электрических цепей. Сборник задач: Учебное пособие для СПО. – Юрайт, 2017. – 285 с. (Профессиональное образование) 3. Синдеев Ю.Г. Электротехника с основами электроники [Текст]: Учебное пособие. – М.: Феникс, 2017 г. – 407 с. Дополнительная литература 1. Евдокимов Ф.Е. Теоретические основы электротехники [Текст]: Учебник для СПО. Доп. Министерством образования РФ/ Ф.Е. Евдокимов. – 9-е изд., стереотип. – М.: Академия, 2004. – 560 с. (Среднее профессиональное образование) 2. Ярочкина Г.В. Контрольные материалы по электротехнике [Текст]: Учеб. Пособие для СПО. Доп. Министерством образования РФ/ Г.В. Ярочкина. – М.: Академия, 2010. – 112 с. (Профессиональные дисциплины) Интернет-ресурсы: 1. http://window.edu.ru/window/catalog Каталог Российского общеобразовательного портала 2. http://electricalschool.info/ - Школа для электрика: устройство, монтаж, наладка, эксплуатация и ремонт электрооборудования 3. http://www.elektroceh.ru/ - Электроцех – сайт для электрика 4. http://electrono.ru/ - Электротехника 5. http://bourabai.ru/toe/ - Теоретические основы электротехники и электроники 6. https://www.electromechanics.ru/ Электромеханика (информационный портал) 34 Лабораторное занятие № 4 Тема лабораторного занятия Трехфазная электрическая цепь при соединении потребителей по схеме «треугольник» Цель лабораторного занятия: исследовать особенности работы трехфазной цепи при соединении симметричного и несимметричного потребителей треугольником, усвоить построение векторных диаграмм по результатам эксперимента В результате выполнения данной работы обучающийся должен уметь:__читать электрические схемы и чертежи; собирать простейшие электрические цепи; измерять параметры электрических цепей__ знать: __основные положения электротехники, регламентирующей выполнение трудовых функций; основные положения электротехники, методы расчета простых электрических цепей__ Перечень оборудования, необходимого для выполнения задания: методические указания для выполнения работы, лабораторный стенд ******* тетрадь, калькулятор Общие теоретические сведения Потребители электрической энергии от источника, как и источники электрической энергии, могут быть соединены в треугольник (рис. 1). Следует помнить, что схема включения обмоток трехфазного генератора не предопределяет схему соединения нагрузки. Так, при соединении фаз генератора в звезду нагрузка может быть соединена в звезду с нейтральным проводом, в звезду без нейтрального провода или в треугольник. При соединении в треугольник симметричной трехфазной нагрузки линейные напряжения оказываются равными фазным напряжениям UФ = UЛ, а линейные токи в √3 раз больше, чем токи в фазах потребителя: IЛ = √ 3 IЛ . При этом все фазные токи равны по величине и отличаются друг от друга по фазе на 120°. То же самое относится и к линейным токам (рис. 2). 35 При несимметричной нагрузке связь между линейными и фазными токами выражается уравнениями, записанными на основании первого закона Кирхгофа в комплексной или векторной форме: При соединении в треугольник нулевой провод отсутствует, но все фазные потребители в этом случае должны быть рассчитаны на номинальное линейное напряжение. Задание: Ознакомиться с виртуальной лабораторной установкой (компьютер, модуль ввода, модуль цифровых индикаторов, модуль питания, модуль трехфазного трансформатора, модуль резисторов) В соответствии со схемой по рис. 3 нарисовать принципиальную электрическую схему исследуемой цепи. Собрать электрическую цепь (рис. 3) 36 Переключатели SA1, SA2, SA3 модуля резисторов установить в позицию «∞». После проверки схемы преподавателем включить модуль питания стенда (выключатели QF), модуль ввода и модуль цифровых индикаторов. Включить модуль трехфазного трансформатора (выключатель QF1). Измерить линейные напряжения UAВ, UBC, UCA трехфазного источника питания (трехфазного трансформатора) в режиме холостого хода. Результаты измерений занести в табл. 1. Выключить модуль трехфазного трансформатора. Таблица 1. UАВ, В UВС, В UСА, В Установить заданные преподавателем одинаковые значения сопротивлений резисторов (симметричную нагрузку). Включить модуль трехфазного трансформатора. Измерить фазные и линейные токи. Результаты занести в табл. 2. Разомкнуть поочередно линейный провод фазы «А» и фазы «В» (убрать провода, идущие от источника напряжения к амперметру на модуле цифровых индикаторов) и провести измерения фазного и линейных токов. Результаты занести в табл. 2. Выключить нагрузку в фазе потребителя «АВ» (убрать провод, идущий от амперметра PA1 модуля цифровых индикаторов к датчику тока ДТ1) и провести измерения фазного и линейных токов. Результаты занести в табл. 2. По указанию преподавателя изменить нагрузку в фазах потребителя так, чтобы в каждой фазе были включены различные значения сопротивлений. Результаты записать в табл. 2. Таблица 2. Режим нагрузки IА Ток нагрузки, А IС IАВ IВ IВС IСА Симметричная нагрузка Обрыв линейного провода «А» Обрыв линейного провода «Б» Обрыв фазы потребителя «АВ» Несимметричная нагрузка Для всех опытов построить в масштабе векторные диаграммы. Сравнить результаты измерений линейных и фазных токов при соединении в треугольник при симметричной и несимметричной нагрузке. 37 Проанализировать влияние обрыва линейного провода на режим работы потребителей. Сравнить режимы работы при включении потребителей в звезду и треугольник при симметричной и несимметричной нагрузке.. Указания по технике безопасности: Общее положения: К работе в лаборатории допускаются лица, ознакомленные с данной инструкцией по технике безопасности и правилам поведения. Работа обучающихся в лаборатории разрешается только в присутствии преподавателя (инженера, лаборанта). Во время занятий посторонние лица могут находиться в лаборатории только с разрешения преподавателя. Во время перемен между уроками проводится обязательное проветривание лаборатории с обязательным выходом обучающихся из класса. Помните, что каждый обучающийся в ответе за состояние своего рабочего места и сохранность размещенного на нем оборудования. Перед началом работы необходимо: 5. Изучить правила техники безопасности, действующие в лаборатории, в которой проводятся практические работы. Подробно ознакомиться с техническим описанием лабораторного стенда, обращая внимание на рекомендации по безопасной эксплуатации стенда, к ним относятся: 6. Диапазоны рабочих токов и напряжений на элементах стенда. 7. Последовательность включения и выключения элементов стенда. 8. Безопасное выполнение оперативных переключений. При подготовке к практической работе студенту необходимо: 5. ознакомиться с ее содержанием и, пользуясь рекомендованной литературой и конспектом лекций, изучить теоретические положения, на которых базируется работа; 6. выполнить предварительные расчеты, составить таблицы, нарисовать схемы, указанные в задании; 7. изучить схему оборудования и продумать методику выполнения практической работы; 8. ответить на контрольные вопросы. При выполнении лабораторной работы необходимо: 7. ознакомиться с рабочим местом, проверить наличие необходимых соединительных проводов; 8. произвести сборку схемы в режиме выключенного питания; 9. после разрешения преподавателя включить питание и приступить к выполнению работы; 10. в ходе работы и по ее окончанию полученные данные 38 представлять на проверку преподавателю; 11. схему разбирать только после проверки преподавателем результатов опыта (перед разборкой не забудьте выключить источник питания); 12. по окончании работы привести в порядок рабочее место. Работа на лабораторном стенде требует соблюдения мер безопасности при его эксплуатации, а также выполнение определенных требований для обеспечения работоспособности самого стенда, а именно: 5. Запрещается подключать цепи двигателей агрегата к сторонним источникам питания, не предусмотренным составом стенда, так как это может привести перегреву обмоток высокими токами и преждевременному старению изоляции электрических машин. 6. Запрещается перегружать элементы стенда повышенными токами и напряжениями. Для модулей, содержащих активную нагрузку в виде добавочных сопротивлений, в техническом описании приведены таблицы с допускаемыми номиналами токовых нагрузок, категорически запрещается их превышать. 7. Для измерительных приборов и датчиков запрещается превышать измеряемый диапазон: нельзя допускать зашкаливания стрелочных приборов. 8. При срабатывании защиты или возникновении сигнала о защите в одном или нескольких модулей необходимо незамедлительно прекратить выполнение практической работы и обесточить лабораторный стенд. При следующем включении необходимо ликвидировать причину, вызвавшую срабатывании защиты. Сборку и разборку схемы, переключение проводов, а также оперативные переключения, не оговоренные в методических указаниях к работе, необходимо выполнять исключительно при выключенном питании. Технология выполнения работы: повторить теоретический материал, выполнить заданные опыты, выполнить расчетные задания.. Требования к отчету: отчёт должен содержать а) наименование работы и цель работы; б) технические данные электроизмерительных приборов; в) схему эксперимента с включенными измерительными приборами; г) таблицы с результатами эксперимента; д) векторные диаграммы для всех проведенных опытов; е) выводы по работеы. Контрольные вопросы: 1. Каким образом три однофазных потребителя соединяют в треугольник? 2. Куда следует подключать вольтметр, чтобы измерить фазное и линейное напряжение трехфазного потребителя? 3. В каком соотношении находятся фазные и линейные напряжения симметричного потребителя, соединенного в треугольник? 39 4. Какое соотношение между фазными и линейными токами симметричного потребителя, соединенного в треугольник? 5. Как отразится отключение одной фазы потребителя на режим работы других фаз и на режим работы всей трехфазной цепи, соединенной в треугольник? Основные и дополнительные источники, электронные ресурсы: Основная литература 1. Кузнецов Э.В. Электротехника и электроника в 3-х томах [Текст]: Учебник и практикум для СПО. / Авторы составители: Кузнецов Э.В., Куликов Е.А., Культаисов П.С., Лунин В.П. –2-е издание. – Юрайт, 2017 2. Попов В.П. Теория электрических цепей. Сборник задач: Учебное пособие для СПО. – Юрайт, 2017. – 285 с. (Профессиональное образование) 3. Синдеев Ю.Г. Электротехника с основами электроники [Текст]: Учебное пособие. – М.: Феникс, 2017 г. – 407 с. Дополнительная литература 1. Евдокимов Ф.Е. Теоретические основы электротехники [Текст]: Учебник для СПО. Доп. Министерством образования РФ/ Ф.Е. Евдокимов. – 9-е изд., стереотип. – М.: Академия, 2004. – 560 с. (Среднее профессиональное образование) 2. Ярочкина Г.В. Контрольные материалы по электротехнике [Текст]: Учеб. Пособие для СПО. Доп. Министерством образования РФ/ Г.В. Ярочкина. – М.: Академия, 2010. – 112 с. (Профессиональные дисциплины) Интернет-ресурсы: 1. http://window.edu.ru/window/catalog Каталог Российского общеобразовательного портала 2. http://electricalschool.info/ - Школа для электрика: устройство, монтаж, наладка, эксплуатация и ремонт электрооборудования 3. http://www.elektroceh.ru/ - Электроцех – сайт для электрика 4. http://electrono.ru/ - Электротехника 5. http://bourabai.ru/toe/ - Теоретические основы электротехники и электроники 6. https://www.electromechanics.ru/ Электромеханика (информационный портал) 40 Лабораторное занятие № 5 Тема лабораторного занятия Исследование режимов работы однофазного трансформатора Цель лабораторного занятия: ознакомиться с устройством, принципом действия, характеристиками и методами исследования трансформатора В результате выполнения данной работы обучающийся должен уметь:__читать электрические схемы и чертежи; собирать простейшие электрические цепи; измерять параметры электрических цепей__ знать: __основные положения электротехники, регламентирующей выполнение трудовых функций; основные положения электротехники, методы расчета простых электрических цепей__ Перечень оборудования, необходимого для выполнения задания: методические указания для выполнения работы, лабораторный стенд ******* тетрадь, калькулятор Общие теоретические сведения 41 42 43 44 45 Указания по технике безопасности: Общее положения: К работе в лаборатории допускаются лица, ознакомленные с данной инструкцией по технике безопасности и правилам поведения. Работа обучающихся в лаборатории разрешается только в присутствии преподавателя (инженера, лаборанта). Во время занятий посторонние лица могут находиться в лаборатории только с разрешения преподавателя. 46 Во время перемен между уроками проводится обязательное проветривание лаборатории с обязательным выходом обучающихся из класса. Помните, что каждый обучающийся в ответе за состояние своего рабочего места и сохранность размещенного на нем оборудования. Перед началом работы необходимо: 1. Изучить правила техники безопасности, действующие в лаборатории, в которой проводятся практические работы. Подробно ознакомиться с техническим описанием лабораторного стенда, обращая внимание на рекомендации по безопасной эксплуатации стенда, к ним относятся: 2. Диапазоны рабочих токов и напряжений на элементах стенда. 3. Последовательность включения и выключения элементов стенда. 4. Безопасное выполнение оперативных переключений. При подготовке к практической работе студенту необходимо: 1. ознакомиться с ее содержанием и, пользуясь рекомендованной литературой и конспектом лекций, изучить теоретические положения, на которых базируется работа; 2. выполнить предварительные расчеты, составить таблицы, нарисовать схемы, указанные в задании; 3. изучить схему оборудования и продумать методику выполнения практической работы; 4. ответить на контрольные вопросы. При выполнении лабораторной работы необходимо: 1. ознакомиться с рабочим местом, проверить наличие необходимых соединительных проводов; 2. произвести сборку схемы в режиме выключенного питания; 3. после разрешения преподавателя включить питание и приступить к выполнению работы; 4. в ходе работы и по ее окончанию полученные данные представлять на проверку преподавателю; 5. схему разбирать только после проверки преподавателем результатов опыта (перед разборкой не забудьте выключить источник питания); 6. по окончании работы привести в порядок рабочее место. Работа на лабораторном стенде требует соблюдения мер безопасности при его эксплуатации, а также выполнение определенных требований для обеспечения работоспособности самого стенда, а именно: 1. Запрещается подключать цепи двигателей агрегата к сторонним источникам питания, не предусмотренным составом стенда, так как это может привести перегреву обмоток высокими токами и преждевременному старению изоляции электрических машин. 2. Запрещается перегружать элементы стенда повышенными токами 47 и напряжениями. Для модулей, содержащих активную нагрузку в виде добавочных сопротивлений, в техническом описании приведены таблицы с допускаемыми номиналами токовых нагрузок, категорически запрещается их превышать. 3. Для измерительных приборов и датчиков запрещается превышать измеряемый диапазон: нельзя допускать зашкаливания стрелочных приборов. 4. При срабатывании защиты или возникновении сигнала о защите в одном или нескольких модулей необходимо незамедлительно прекратить выполнение практической работы и обесточить лабораторный стенд. При следующем включении необходимо ликвидировать причину, вызвавшую срабатывании защиты. Сборку и разборку схемы, переключение проводов, а также оперативные переключения, не оговоренные в методических указаниях к работе, необходимо выполнять исключительно при выключенном питании. Технология выполнения работы: повторить теоретический материал, выполнить заданные опыты, выполнить расчетные задания. Основные и дополнительные источники, электронные ресурсы: Основная литература 1. Кузнецов Э.В. Электротехника и электроника в 3-х томах [Текст]: Учебник и практикум для СПО. / Авторы составители: Кузнецов Э.В., Куликов Е.А., Культаисов П.С., Лунин В.П. –2-е издание. – Юрайт, 2017 2. Попов В.П. Теория электрических цепей. Сборник задач: Учебное пособие для СПО. – Юрайт, 2017. – 285 с. (Профессиональное образование) 3. Синдеев Ю.Г. Электротехника с основами электроники [Текст]: Учебное пособие. – М.: Феникс, 2017 г. – 407 с. Дополнительная литература 1. Евдокимов Ф.Е. Теоретические основы электротехники [Текст]: Учебник для СПО. Доп. Министерством образования РФ/ Ф.Е. Евдокимов. – 9-е изд., стереотип. – М.: Академия, 2004. – 560 с. (Среднее профессиональное образование) 2. Ярочкина Г.В. Контрольные материалы по электротехнике [Текст]: Учеб. Пособие для СПО. Доп. Министерством образования РФ/ Г.В. Ярочкина. – М.: Академия, 2010. – 112 с. (Профессиональные дисциплины) Интернет-ресурсы: 1. http://window.edu.ru/window/catalog Каталог Российского общеобразовательного портала 2. http://electricalschool.info/ - Школа для электрика: устройство, монтаж, наладка, эксплуатация и ремонт электрооборудования 3. http://www.elektroceh.ru/ - Электроцех – сайт для электрика 48 4. http://electrono.ru/ - Электротехника 5. http://bourabai.ru/toe/ - Теоретические основы электротехники и электроники 6. https://www.electromechanics.ru/ Электромеханика (информационный портал) 49 Лабораторное занятие № 6 Тема практического занятия Изучение и пробный пуск трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором Цель лабораторного занятия: знакомство с устройством, схемами включения, принципом действия, приобретение навыков по управлению трехфазным асинхронным двигателем. В результате выполнения данной работы обучающийся должен уметь:__читать электрические схемы и чертежи; собирать простейшие электрические цепи; измерять параметры электрических цепей__ знать: __основные положения электротехники, регламентирующей выполнение трудовых функций; основные положения электротехники, методы расчета простых электрических цепей__ Перечень оборудования, необходимого для выполнения задания: методические указания для выполнения работы, лабораторный стенд ******* тетрадь, калькулятор Общие теоретические сведения 50 51 52 53 54 55 Указания по технике безопасности: Общее положения: К работе в лаборатории допускаются лица, ознакомленные с данной инструкцией по технике безопасности и правилам поведения. Работа обучающихся в лаборатории разрешается только в присутствии преподавателя (инженера, лаборанта). Во время занятий посторонние лица могут находиться в лаборатории только с разрешения преподавателя. Во время перемен между уроками проводится обязательное проветривание лаборатории с обязательным выходом обучающихся из класса. Помните, что каждый обучающийся в ответе за состояние своего рабочего места и сохранность размещенного на нем оборудования. Перед началом работы необходимо: 1. Изучить правила техники безопасности, действующие в лаборатории, в которой проводятся практические работы. Подробно ознакомиться с техническим описанием лабораторного стенда, обращая внимание на рекомендации по безопасной эксплуатации стенда, к ним относятся: 2. Диапазоны рабочих токов и напряжений на элементах стенда. 3. Последовательность включения и выключения элементов стенда. 4. Безопасное выполнение оперативных переключений. При подготовке к практической работе студенту необходимо: 1. ознакомиться с ее содержанием и, пользуясь рекомендованной литературой и конспектом лекций, изучить теоретические положения, на которых базируется работа; 2. выполнить предварительные расчеты, составить таблицы, нарисовать схемы, указанные в задании; 3. изучить схему оборудования и продумать методику выполнения практической работы; 4. ответить на контрольные вопросы. При выполнении лабораторной работы необходимо: 1. ознакомиться с рабочим местом, проверить наличие необходимых соединительных проводов; 2. произвести сборку схемы в режиме выключенного питания; 3. после разрешения преподавателя включить питание и приступить к выполнению работы; 4. в ходе работы и по ее окончанию полученные данные представлять на проверку преподавателю; 5. схему разбирать только после проверки преподавателем результатов опыта (перед разборкой не забудьте выключить источник питания); 6. по окончании работы привести в порядок рабочее место. 56 Работа на лабораторном стенде требует соблюдения мер безопасности при его эксплуатации, а также выполнение определенных требований для обеспечения работоспособности самого стенда, а именно: 1. Запрещается подключать цепи двигателей агрегата к сторонним источникам питания, не предусмотренным составом стенда, так как это может привести перегреву обмоток высокими токами и преждевременному старению изоляции электрических машин. 2. Запрещается перегружать элементы стенда повышенными токами и напряжениями. Для модулей, содержащих активную нагрузку в виде добавочных сопротивлений, в техническом описании приведены таблицы с допускаемыми номиналами токовых нагрузок, категорически запрещается их превышать. 3. Для измерительных приборов и датчиков запрещается превышать измеряемый диапазон: нельзя допускать зашкаливания стрелочных приборов. 4. При срабатывании защиты или возникновении сигнала о защите в одном или нескольких модулей необходимо незамедлительно прекратить выполнение практической работы и обесточить лабораторный стенд. При следующем включении необходимо ликвидировать причину, вызвавшую срабатывании защиты. Сборку и разборку схемы, переключение проводов, а также оперативные переключения, не оговоренные в методических указаниях к работе, необходимо выполнять исключительно при выключенном питании. Технология выполнения работы: повторить теоретический материал, выполнить заданные опыты, выполнить расчетные задания. Основные и дополнительные источники, электронные ресурсы: Основная литература 1. Кузнецов Э.В. Электротехника и электроника в 3-х томах [Текст]: Учебник и практикум для СПО. / Авторы составители: Кузнецов Э.В., Куликов Е.А., Культаисов П.С., Лунин В.П. –2-е издание. – Юрайт, 2017 2. Попов В.П. Теория электрических цепей. Сборник задач: Учебное пособие для СПО. – Юрайт, 2017. – 285 с. (Профессиональное образование) 3. Синдеев Ю.Г. Электротехника с основами электроники [Текст]: Учебное пособие. – М.: Феникс, 2017 г. – 407 с. Дополнительная литература 1. Евдокимов Ф.Е. Теоретические основы электротехники [Текст]: Учебник для СПО. Доп. Министерством образования РФ/ Ф.Е. Евдокимов. – 9-е изд., стереотип. – М.: Академия, 2004. – 560 с. (Среднее профессиональное образование) 57 2. Ярочкина Г.В. Контрольные материалы по электротехнике [Текст]: Учеб. Пособие для СПО. Доп. Министерством образования РФ/ Г.В. Ярочкина. – М.: Академия, 2010. – 112 с. (Профессиональные дисциплины) Интернет-ресурсы: 1. http://window.edu.ru/window/catalog Каталог Российского общеобразовательного портала 2. http://electricalschool.info/ - Школа для электрика: устройство, монтаж, наладка, эксплуатация и ремонт электрооборудования 3. http://www.elektroceh.ru/ - Электроцех – сайт для электрика 4. http://electrono.ru/ - Электротехника 5. http://bourabai.ru/toe/ - Теоретические основы электротехники и электроники 6. https://www.electromechanics.ru/ Электромеханика (информационный портал) 58 Лабораторное занятие № 7 Тема практического занятия Исследование режимов работы трехфазного асинхронного двигателя Цель лабораторного занятия: изучение характеристик асинхронного двигателя при номинальном напряжении под нагрузкой. В результате выполнения данной работы обучающийся должен уметь:__читать электрические схемы и чертежи; собирать простейшие электрические цепи; измерять параметры электрических цепей__ знать: __основные положения электротехники, регламентирующей выполнение трудовых функций; основные положения электротехники, методы расчета простых электрических цепей__ Перечень оборудования, необходимого для выполнения задания: методические указания для выполнения работы, лабораторный стенд ******* тетрадь, калькулятор Общие теоретические сведения 59 60 61 62 63 Указания по технике безопасности: Общее положения: К работе в лаборатории допускаются лица, ознакомленные с данной инструкцией по технике безопасности и правилам поведения. Работа обучающихся в лаборатории разрешается только в присутствии преподавателя (инженера, лаборанта). Во время занятий посторонние лица могут находиться в лаборатории только с разрешения преподавателя. Во время перемен между уроками проводится обязательное проветривание лаборатории с обязательным выходом обучающихся из класса. Помните, что каждый обучающийся в ответе за состояние своего рабочего места и сохранность размещенного на нем оборудования. Перед началом работы необходимо: 1. Изучить правила техники безопасности, действующие в лаборатории, в которой проводятся практические работы. Подробно ознакомиться с техническим описанием лабораторного стенда, обращая внимание на рекомендации по безопасной эксплуатации стенда, к ним относятся: 2. Диапазоны рабочих токов и напряжений на элементах стенда. 3. Последовательность включения и выключения элементов стенда. 4. Безопасное выполнение оперативных переключений. При подготовке к практической работе студенту необходимо: 1. ознакомиться с ее содержанием и, пользуясь рекомендованной литературой и конспектом лекций, изучить теоретические положения, на которых базируется работа; 2. выполнить предварительные расчеты, составить таблицы, нарисовать схемы, указанные в задании; 3. изучить схему оборудования и продумать методику выполнения практической работы; 5. ответить на контрольные вопросы. При выполнении лабораторной работы необходимо: 1. ознакомиться с рабочим местом, проверить наличие необходимых соединительных проводов; 2. произвести сборку схемы в режиме выключенного питания; 3. после разрешения преподавателя включить питание и приступить к выполнению работы; 4. в ходе работы и по ее окончанию полученные данные представлять на проверку преподавателю; 5. схему разбирать только после проверки преподавателем результатов опыта (перед разборкой не забудьте выключить источник питания); 6. по окончании работы привести в порядок рабочее место. 64 Работа на лабораторном стенде требует соблюдения мер безопасности при его эксплуатации, а также выполнение определенных требований для обеспечения работоспособности самого стенда, а именно: 1. Запрещается подключать цепи двигателей агрегата к сторонним источникам питания, не предусмотренным составом стенда, так как это может привести перегреву обмоток высокими токами и преждевременному старению изоляции электрических машин. 2. Запрещается перегружать элементы стенда повышенными токами и напряжениями. Для модулей, содержащих активную нагрузку в виде добавочных сопротивлений, в техническом описании приведены таблицы с допускаемыми номиналами токовых нагрузок, категорически запрещается их превышать. 3. Для измерительных приборов и датчиков запрещается превышать измеряемый диапазон: нельзя допускать зашкаливания стрелочных приборов. 4. При срабатывании защиты или возникновении сигнала о защите в одном или нескольких модулей необходимо незамедлительно прекратить выполнение практической работы и обесточить лабораторный стенд. При следующем включении необходимо ликвидировать причину, вызвавшую срабатывании защиты. Сборку и разборку схемы, переключение проводов, а также оперативные переключения, не оговоренные в методических указаниях к работе, необходимо выполнять исключительно при выключенном питании. Технология выполнения работы: повторить теоретический материал, выполнить заданные опыты, выполнить расчетные задания. Основные и дополнительные источники, электронные ресурсы: Основная литература 1. Кузнецов Э.В. Электротехника и электроника в 3-х томах [Текст]: Учебник и практикум для СПО. / Авторы составители: Кузнецов Э.В., Куликов Е.А., Культаисов П.С., Лунин В.П. –2-е издание. – Юрайт, 2017 2. Попов В.П. Теория электрических цепей. Сборник задач: Учебное пособие для СПО. – Юрайт, 2017. – 285 с. (Профессиональное образование) 3. Синдеев Ю.Г. Электротехника с основами электроники [Текст]: Учебное пособие. – М.: Феникс, 2017 г. – 407 с. Дополнительная литература 1. Евдокимов Ф.Е. Теоретические основы электротехники [Текст]: Учебник для СПО. Доп. Министерством образования РФ/ Ф.Е. Евдокимов. – 9-е изд., стереотип. – М.: Академия, 2004. – 560 с. (Среднее профессиональное образование) 65 2. Ярочкина Г.В. Контрольные материалы по электротехнике [Текст]: Учеб. Пособие для СПО. Доп. Министерством образования РФ/ Г.В. Ярочкина. – М.: Академия, 2010. – 112 с. (Профессиональные дисциплины) Интернет-ресурсы: 1. http://window.edu.ru/window/catalog Каталог Российского общеобразовательного портала 2. http://electricalschool.info/ - Школа для электрика: устройство, монтаж, наладка, эксплуатация и ремонт электрооборудования 3. http://www.elektroceh.ru/ - Электроцех – сайт для электрика 4. http://electrono.ru/ - Электротехника 5. http://bourabai.ru/toe/ - Теоретические основы электротехники и электроники 6. https://www.electromechanics.ru/ Электромеханика (информационный портал) 66 Лабораторное занятие № 8 Тема практического синхронного двигателя занятия Исследование трехфазного Цель лабораторного занятия: ознакомление с асинхронным пуском трехфазного синхронного двигателя (СД) и исследование его рабочих свойств путем снятия опытных характеристик. В результате выполнения данной работы обучающийся должен уметь:__читать электрические схемы и чертежи; собирать простейшие электрические цепи; измерять параметры электрических цепей__ знать: __основные положения электротехники, регламентирующей выполнение трудовых функций; основные положения электротехники, методы расчета простых электрических цепей__ Перечень оборудования, необходимого для выполнения задания: методические указания для выполнения работы, лабораторный стенд ******* тетрадь, калькулятор Общие теоретические сведения 1. Изучить схему рис. 2.7.1, состав блоков стенда, используемых в работе с СД, используемую измерительную и регистрирующую аппаратуру, а также принцип нагружения СД. 2. Собрать схему согласно рис. 2.7.1. 3. Осуществить асинхронный пуск. 4. Снять рабочие характеристики СД. 5. Снять U-образные характеристики СД. 6. Провести опыт регулирования реактивной мощности СД. 7. Составить отчет. Пояснения к работе 1. В данной работе роль синхронного двигателя выполняет асинхронный электродвигатель с фазным ротором М1 (рис. 2.7.1), роторная цепь которого подключена к регулируемому источнику постоянного тока тиристорного регулятора напряжения (ТРН). Постоянный ток в роторной цепи Iвс. измеряется амперметром РА1 модуля измерительного постоянного тока. Подключение роторной цепи осуществляется через переключатель SA3 ТРН. В верхнем положении SA3 цепь ротора замкнута накоротко, а в нижнем – подключается к выходу выпрямителя В1 модуля ТРН. Статорная обмотка АД через модуль измерителя мощности подключается к модулю питания перемычками. Напряжение и ток статора подключаются к датчикам напряжения и тока. Нагрузка СД создается двигателем постоянного тока (ДПТ) М2, работающим в режиме нагрузочной машины. Якорная цепь ДПТ запитывается от модуля тиристорного преобразователя (ТП). Обмотка возбуждения двигателя М2 получает питание от регулируемого выпрямителя 67 В2 модуля ТРН. На модуле ТП расположено индикаторное устройство на базе четырехстрочного жидкокристаллического индикатора (ЖКИ) для одновременной индикации напряжения Uп и тока якоря Iп, тока возбуждения Iв и частоты вращения ДПТ. 2. Сборка схемы заключается в установке соединений между клеммами модулей в соответствии со схемой рис. 2.7.1. ТИРИСТОРНЫЙ РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ МОДУЛЬ ПИТАНИЯ ~380В Сеть ИНДИКАЦИЯ ~Uр, B ~Iр, A QF2 СИЛОВАЯ ЧАСТЬ A B C N ДН ДТ ~220В ~220В ТИРИСТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ИНДИКАЦИЯ УПРАВЛЕНИЕ Uп= 2 n= 0 “В” 150 185 220 4 Iв= “А” 3 1 Iп= Торможение 5 Перегрузка Uов ВЫБОР РЕЖИМА Сброс Разрешение SB1 Режим SA1 П СИЛОВОЙ МОДУЛЬ SA2 АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ НМ XS1 A1 СИЛОВАЯ ЧАСТЬ XS2 к ДТ B1 ~220В M1 RS C1 ТП Uтп Uу ДАТЧИКИ ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ ДТ XS3 XS4 XS6 XS7 XS8 ДН ДН ДТ ОВ XS5 ~220В Uов ДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА XS9 НАГРУЗОЧНАЯ МАШИНА Вперед 2 3 SA3 XS11 XS12 XS13 RP2 1 0 1 M2 LM 5 5 0 n, об/мин 4 Назад 3 к ДТ 4 Стоп 2 RP1 M, Н.м XS10 XS14 ДАТЧИК СКОРОСТИ XS15 МОДУЛЬ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ A B ПЧН А4 А1 А3 (U C) (IC) (nC) M3 Z X1 Рис. 2.7.1. Схема асинхронного пуска СД и снятия рабочих характеристик Перед подачей питания на стенд необходимо установить в исходные положения потенциометры и переключатели модулей, для этого: – в модуле ТРН переключатели SA1 перевести в нижнее положение «Стоп», SA2 – в положение «50В», SA3 – в верхнее положение, SA4 – в положение «185» (напряжение обмотки возбуждения ДПТ), потенциометр RP1 – в нулевое положение; 68 – в модуле ТП переключатели SA1 «Разрешение» установить в нижнее положение, SA2 – в положение «НМ», SA3 – в средне положение «Стоп», потенциометры RP1, RP2 – в нулевые положения; – загрузить программное обеспечение (включить персональный компьютер и дождаться загрузки «Windows»; на рабочем столе найти папку «Стенд Электропривод» и войти в нее; загрузить программу «LabDrive»; выбрать работу №3 и загрузить ее; установить развертку «1 с» или «3с» и нажать кнопку «Пуск»). 3. Особенность пуска СД заключается в том, что при асинхронном пуске нужно ротор СД разогнать до скорости, близкой к синхронной 0 и обмотку возбуждения (ротора) подключить к источнику напряжения постоянного тока для создания тока возбуждения Iвс. Опробование работы схемы проводится в следующей последовательности: включить автомат QF1 модуля питания стенда. При этом получают питание все измерительные и усилительные устройства стенда; включить автомат QF2 модуля питания, происходит разгон двигателя до подсинхронной скорости, амперметр РА1 совершает низкочастотные колебания вблизи нуля; - переключатель SA1 модуля ТРН перевести в верхнее положение «Пуск», переключатель SA3 – в нижнее положение, изменяя положение движка потенциометра RР1 ТРН, наблюдать изменение тока ротора Iвс по прибору РА1 и вход в синхронизм СД. После того, как СД втянется в синхронизм, можно снимать его рабочие характеристики. 4. Рабочие характеристики СД. Рабочие характеристики представляют собой зависимости Ic, Р1, М2, и cos = f(Р2) при Uc = и Iв.сд = const. Снятие характеристик проводят следующим образом: на холостом ходу нагрузочного генератора постоянного тока (переключатель SA1 модуля добавочных сопротивлений №2 в положение «») устанавливают такой ток возбуждения СД, при котором ток статора минимальный (cos = 1). Если не удается достичь такого положения, то устанавливают Iв.сд = 4 А и его поддерживают постоянным. Возбуждая ГПТ, нагружают его до Iя 1,2Iян. Данные опыта заносят в табл. 2.7.1 69 Таблица 2.7.1 Со стороны СД Данные опыта Uф Iф= Iс Рф Iв.сд сosφ Р1 рэл1 В А А Вт В т В т Расчетные данные Рст Рэм Мэм.сд М0 М2 Р2 В т В т В т Нм Н м Н м % Со стороны ГПТ Данные опыта Uя Iя iв В А А 1/с См Расчетные данные Мэм.гпт Iяо М0 М2 Нм А Нм Нм Р2 Вт 5. U-образные характеристики СД. U-образные характеристики представляют собой зависимости тока статора Iс и cos от тока возбуждения Iв.сд. После снятия рабочих характеристик, не останавливая СД, нагрузить генератор постоянного тока такой нагрузкой, при которой Iс Iс.ном. Изменением положения потенциометра RР1 тиристорного регулятора напряжения отыскать такое значение тока возбуждения Iв.сд, при котором ток статора Iс будет иметь минимальное значение. cos Обозначим его Iв.сн. уменьшая и увеличивая ток возбуждения от тока Iв.сн изменять ток статора до достижения им номинального значения. Повторить снятие этих же зависимостей еще для двух значений нагрузки СД. 0 Iвсн Iв.сд Оценить , как изменяется характер Рис. 2.7.2. U – образные характеристики U – зависимости и значение Iв.сн с изменением образные характеристики СД нагркзки. Данные опыта заносят в табл. 2.7.2. 70 Таблица 2.7.2 Uс В Iс А Рф Вт Iв.сд А cos = Pф U Ф Iф cos При снятии U – образных характеристик с уменьшением тока возбуждения СД может выпасть из синхронизма. Возрастают токи статора, и СД следует отключить от сети автоматами QF2 и QF1. Если СД при снятии U – образных характеристик не выпал из синхронизма, то можно продолжить исследование, а именно, регулирование реактивной мощности. В случае, если СД выпал из синхронизма следует снова произвести асинхронный пуск СД (см. п. 3 пояснения к работе) и провести опыт по регулированию реактивной мощности. 6. Регулирование реактивной мощности СД. Синхронный двигатель в режиме перевозбуждения способе н отдавать в сеть реактивную мощность, т.е. работать в режиме синхронного компенсатора. Запустить СД асинхронным пуском и с помощью генератора постоянного тока нагрузить СД до номинального тока статора при cos = 1, о чем можно судить по минимуму тока статора при изменении тока возбуждения СД. Затем уменьшают нагрузку генератора постоянного тока, разгружая СД от активной мощности вплоть до холостого хода, поддерживая ток статора постоянным, равным номинальному значению, путем увеличения тока возбуждения. Результаты опыта записывают в табл. 2.7.3 Таблица 2.7.3 Данные опыта Расчетные данные Uф Iф Рф Iв.сд Р1 сosφ sinφ Q В А Вт А Вт Вар По опытным и расчетным данным построить зависимости Iф= Iс, сosφ, Iв.сд и Q = f(Р1). 71 7. Расчет и построение рабочих характеристик СД: Iс, Р1, М2, и сosφ= f(Р2) Расчетные данные рабочих характеристик находятся по данным табл. 2.7.1. следующим образом: Р1 – полная активная мощность, подводимая к СД, Вт: сosφ – коэффициент мощности СД: сosφ = P1 ; m1 U ф I ф рэл.1 – электрические потери в обмотке статора: рэл.1 = Iс m1Iс2r1; рст – потери в стали при напряжении Uф = Uс; r1– принимается из Приложения 3, а потери в стали из данных, которые получены при исследовании асинхронного двигателя; Рэм – электромагнитная мощность СД: Рэм = Р1 - рэл.1 - рст; Мэм – электромагнитный (полный) момент, развиваемый СД, Нм: Р эм ; ω 0 Мэм = 0 – синхронная угловая частота вращения; М0 – момент холостого хода СД, Нм: p мех.сд ; 0 М0 = Рмех.сд – принимаются из Приложения 3; механические потери рмех.ад; М2 – полезный момент на СД, Нм: М2 = Мэм – М0; Р2 – полезная мощность на валу СД, Вт: Р2 = М20; – КПД синхронного двигателя: = P2 100%. P1 Полезную мощность на валу СД можно определить также со стороны ГПТ: Мэм.гпт – электромагнитный момент ГПТ, Нм: Мэм.гпт = СмIя; М0.гпт –момент холостого хода ГПТ, Нм: М0.гпт = СмIя0; См, Iя0 – принимаются из Приложения 5 для соответствующей частоты вращения и тока возбуждения ГПТ; М2 – полезный момент на СД, Нм: 72 М2 = Мэм.гпт – М0.гпт; Р2 – полезная мощность на валу СД, Вт: Р2 = М20. 8. Расчет и построение характеристик регулирования реактивной мощности Iс, сosφ, Iв.сд и Q = (Р1) Р1 – активная мощность, подводимая СД из сети: Р1 = m1 Рф; сosφ – коэффициент мощности СД: сosφ = Pф UфIф ; Q – реактивная мощность СД, которая может отдаваться в сеть или потребляться из сети: Q = (m1U ф I ф ) 2 Р1 . Определить, в данном опыте СД потребляет или отдает в сеть реактивную мощность. Требования к отчету Отчет должен содержать: а) наименование и цель работы; б) таблицы опытных и расчетных данных рабочих характеристик СД и их графические зависимости; в) U-образные характеристики СД; г) характеристики регулирования реактивной мощности. Контрольные вопросы 1. По каким признакам можно определить, что двигатель втянулся в синхронизм? 2. По каким признакам следует переключателем SA3 тиристорного регулятора напряжения включать ток возбуждения СД? 3. По каким приборам можно определить что СД работает в режиме идеального холостого хода? 4. Почему при регулировании тока возбуждения меняется величина тока статора СД? 5. Что такое выпадение СД из синхронизма, при каких условиях и каковы внешние признаки выпадения из синхронизма? 6. При каких условиях СД работает с отстающим током статора, а при каких с опережающим? 7. Как зависит ток статора и cos от тока возбуждения? 73 Указания по технике безопасности: Общее положения: К работе в лаборатории допускаются лица, ознакомленные с данной инструкцией по технике безопасности и правилам поведения. Работа обучающихся в лаборатории разрешается только в присутствии преподавателя (инженера, лаборанта). Во время занятий посторонние лица могут находиться в лаборатории только с разрешения преподавателя. Во время перемен между уроками проводится обязательное проветривание лаборатории с обязательным выходом обучающихся из класса. Помните, что каждый обучающийся в ответе за состояние своего рабочего места и сохранность размещенного на нем оборудования. Перед началом работы необходимо: 1. Изучить правила техники безопасности, действующие в лаборатории, в которой проводятся практические работы. Подробно ознакомиться с техническим описанием лабораторного стенда, обращая внимание на рекомендации по безопасной эксплуатации стенда, к ним относятся: 2. Диапазоны рабочих токов и напряжений на элементах стенда. 3. Последовательность включения и выключения элементов стенда. 4. Безопасное выполнение оперативных переключений. При подготовке к практической работе студенту необходимо: 1. ознакомиться с ее содержанием и, пользуясь рекомендованной литературой и конспектом лекций, изучить теоретические положения, на которых базируется работа; 2. выполнить предварительные расчеты, составить таблицы, нарисовать схемы, указанные в задании; 3. изучить схему оборудования и продумать методику выполнения практической работы; 4. ответить на контрольные вопросы. При выполнении лабораторной работы необходимо: 1. ознакомиться с рабочим местом, проверить наличие необходимых соединительных проводов; 2. произвести сборку схемы в режиме выключенного питания; 3. после разрешения преподавателя включить питание и приступить к выполнению работы; 4. в ходе работы и по ее окончанию полученные данные представлять на проверку преподавателю; 5. схему разбирать только после проверки преподавателем результатов опыта (перед разборкой не забудьте выключить источник питания); 6. по окончании работы привести в порядок рабочее место. 74 Работа на лабораторном стенде требует соблюдения мер безопасности при его эксплуатации, а также выполнение определенных требований для обеспечения работоспособности самого стенда, а именно: 1. Запрещается подключать цепи двигателей агрегата к сторонним источникам питания, не предусмотренным составом стенда, так как это может привести перегреву обмоток высокими токами и преждевременному старению изоляции электрических машин. 2. Запрещается перегружать элементы стенда повышенными токами и напряжениями. Для модулей, содержащих активную нагрузку в виде добавочных сопротивлений, в техническом описании приведены таблицы с допускаемыми номиналами токовых нагрузок, категорически запрещается их превышать. 3. Для измерительных приборов и датчиков запрещается превышать измеряемый диапазон: нельзя допускать зашкаливания стрелочных приборов. 4. При срабатывании защиты или возникновении сигнала о защите в одном или нескольких модулей необходимо незамедлительно прекратить выполнение практической работы и обесточить лабораторный стенд. При следующем включении необходимо ликвидировать причину, вызвавшую срабатывании защиты. Сборку и разборку схемы, переключение проводов, а также оперативные переключения, не оговоренные в методических указаниях к работе, необходимо выполнять исключительно при выключенном питании. Технология выполнения работы: повторить теоретический материал, выполнить заданные опыты, выполнить расчетные задания. Основные и дополнительные источники, электронные ресурсы: Основная литература 1. Кузнецов Э.В. Электротехника и электроника в 3-х томах [Текст]: Учебник и практикум для СПО. / Авторы составители: Кузнецов Э.В., Куликов Е.А., Культаисов П.С., Лунин В.П. –2-е издание. – Юрайт, 2017 2. Попов В.П. Теория электрических цепей. Сборник задач: Учебное пособие для СПО. – Юрайт, 2017. – 285 с. (Профессиональное образование) 3. Синдеев Ю.Г. Электротехника с основами электроники [Текст]: Учебное пособие. – М.: Феникс, 2017 г. – 407 с. Дополнительная литература 1. Евдокимов Ф.Е. Теоретические основы электротехники [Текст]: Учебник для СПО. Доп. Министерством образования РФ/ Ф.Е. Евдокимов. – 9-е изд., стереотип. – М.: Академия, 2004. – 560 с. (Среднее профессиональное образование) 2. Ярочкина Г.В. Контрольные материалы по электротехнике [Текст]: Учеб. Пособие для СПО. Доп. Министерством образования РФ/ Г.В. Ярочкина. – М.: Академия, 2010. – 112 с. (Профессиональные дисциплины) 75 Интернет-ресурсы: 1. http://window.edu.ru/window/catalog Каталог Российского общеобразовательного портала 2. http://electricalschool.info/ - Школа для электрика: устройство, монтаж, наладка, эксплуатация и ремонт электрооборудования 3. http://www.elektroceh.ru/ - Электроцех – сайт для электрика 4. http://electrono.ru/ - Электротехника 5. http://bourabai.ru/toe/ - Теоретические основы электротехники и электроники 6. https://www.electromechanics.ru/ Электромеханика (информационный портал) 76 Лабораторное занятие № 9 Тема практического синхронного генератора занятия Исследование трехфазного Цель лабораторного занятия: практически ознакомиться с устройством и работой генератора переменного тока, научиться снимать его основные характеристики. В результате выполнения данной работы обучающийся должен уметь:__читать электрические схемы и чертежи; собирать простейшие электрические цепи; измерять параметры электрических цепей__ знать: __основные положения электротехники, регламентирующей выполнение трудовых функций; основные положения электротехники, методы расчета простых электрических цепей__ Перечень оборудования, необходимого для выполнения задания: методические указания для выполнения работы, лабораторный стенд ******* тетрадь, калькулятор Общие теоретические сведения Синхронным генератором называется электрическая машина, у которой скорость вращения ротора жестко связана с числом пар полюсов и частотой тока.: n=(f·60)/p Синхронный однофазный генератор имеет технические данные: UН = 115 В, IН = 5 А, PН = 575 Вт. 77 Схема подключения Синхронный генератор приводится в движение асинхронным трехфазным электродвигателем с короткозамкнутым ротором, вращающимся с постоянной скоростью (n = 1420 об/мин). На статоре генератора расположена обмотка возбуждения, создающая неподвижное магнитное поле, в котором вращается ротор с двумя обмотками: 1 – основной однофазной присоединенной к контактным кольцам и питающей током внешнюю цепь 2 – дополнительной, присоединенной к коллектору и питающей постоянным током обмотку возбуждения генератора. Величина тока возбуждения IВ регулируется с помощью реостата возбуждения RВ , расположенного на столе. 78 Эксплуатационные свойства электрических машин характеризуются кривыми (графиками) называемыми характеристиками. Основные характеристики генератора: Характеристика холостого хода выражает зависимость ЭДС E от тока возбуждения IВ при выключенной нагрузке (I=0) и неизменной скоростью вращения (n=const), т.е. IВ=f(I) при U=const и n=const. Внешняя характеристика выражает зависимость U на зажимах генератора от I нагрузки при неизменных IВ и n, т.е. U=f(I) при IВ=const и n=const. Порядок выполнения работы 1. Ознакомиться с приборами и машинами необходимыми для выполнения работы и записать технические данные приборов и генератора. 2. Собрать схему и показать ее руководителю. 3. Для снятия характеристики холостого хода выключить нагрузку на ламповом реостате и ввести полностью ползунковый реостат, включить кнопкой асинхронный двигатель. 4. Изменять ток возбуждения IВ от 0 до 2 А через 0,4 А ползунковым реостатом и при этом измерять величину ЭДС E по вольтметру. 5. Полученные данные занести в таблицу: № изм. IВ , А E, В I, А n, об/мин 1 2 3 4 5 6 6. Для снятия регулировочной характеристики установить напряжение U=100 В и поддерживать его неизменным с помощью ползункового реостата. 7. Изменять нагрузку от 0 до номинальной IН, включая по одной группе ламп тумблерами и измеряя при этом I и IВ. 8. Полученные данные занести в таблицу 79 № изм. IВ , А U, В I, А n, об/мин 1 2 3 4 5 6 9. Для снятия внешней характеристики выключить нагрузку, установить напряжение U=100 В, измерить ток возбуждения IВ и поддерживать этот ток неизменным при помощи ползункового реостата. 10. Измерять нагрузку от 0 до номинальной, включая по одной группе ламп и измеряя при этом I и U. 11. Выключить ток и остановить двигатель. 12. Вычислить для каждого опыта ∆U, P по формулам: ∆U = [(U0 – U) / U0]·100%, где U0=100 В P=I·U; 13. Полученные данные занести в таблицу: № изм. IВ , А U, В I, А n, об/мин ∆U, % P, Вт 1 2 3 4 5 6 14. Выбрать соответствующий масштаб и построить по полученным данным три характеристики: E=f(IВ) при IЯ=0 и n=const; IВ=f(I) при U=const и n=const; 80 U = f(I) при IВ=const и n=const. Приборная таблица Номинальные № Наименование Тип изм. значения или пределы измерений Заводской Цена Класс или деления точности инвентарный номер 15. Сделать выводы по работе. Домашнее задание Оформить работу в соответствии с методическими рекомендациями Условно-графические обозначения изображать в соответствии с ГОСТ Изучить рекомендованную литературу Подготовить лабораторную работу к защите Требования к отчету Отчет должен содержать: 1. Название и номер работы; 2. Цель работы; 3. Перечень материального обеспечения; 4. Электрическую схему соединения; 5. Расчетные формулы и вычисления; 6. Таблицу с результатами измерения и вычислений; 7. Характеристики работы генератора переменного тока; 8. Выводы и заключения. Контрольные вопросы 1. Принцип работы синхронных машин. 2. Устройство явнополюсного генератора. 3. Применение генераторов переменного тока По каким приборам можно определить что СД работает в режиме идеального холостого хода? 81 Указания по технике безопасности: Общее положения: К работе в лаборатории допускаются лица, ознакомленные с данной инструкцией по технике безопасности и правилам поведения. Работа обучающихся в лаборатории разрешается только в присутствии преподавателя (инженера, лаборанта). Во время занятий посторонние лица могут находиться в лаборатории только с разрешения преподавателя. Во время перемен между уроками проводится обязательное проветривание лаборатории с обязательным выходом обучающихся из класса. Помните, что каждый обучающийся в ответе за состояние своего рабочего места и сохранность размещенного на нем оборудования. Перед началом работы необходимо: 1. Изучить правила техники безопасности, действующие в лаборатории, в которой проводятся практические работы. Подробно ознакомиться с техническим описанием лабораторного стенда, обращая внимание на рекомендации по безопасной эксплуатации стенда, к ним относятся: 2. Диапазоны рабочих токов и напряжений на элементах стенда. 3. Последовательность включения и выключения элементов стенда. 4. Безопасное выполнение оперативных переключений. При подготовке к практической работе студенту необходимо: 1. ознакомиться с ее содержанием и, пользуясь рекомендованной литературой и конспектом лекций, изучить теоретические положения, на которых базируется работа; 2. выполнить предварительные расчеты, составить таблицы, нарисовать схемы, указанные в задании; 3. изучить схему оборудования и продумать методику выполнения практической работы; 4. ответить на контрольные вопросы. При выполнении лабораторной работы необходимо: 1. ознакомиться с рабочим местом, проверить наличие необходимых соединительных проводов; 2. произвести сборку схемы в режиме выключенного питания; 3. после разрешения преподавателя включить питание и приступить к выполнению работы; 4. в ходе работы и по ее окончанию полученные данные представлять на проверку преподавателю; 5. схему разбирать только после проверки преподавателем результатов опыта (перед разборкой не забудьте выключить источник питания); 6. по окончании работы привести в порядок рабочее место. 82 Работа на лабораторном стенде требует соблюдения мер безопасности при его эксплуатации, а также выполнение определенных требований для обеспечения работоспособности самого стенда, а именно: 1. Запрещается подключать цепи двигателей агрегата к сторонним источникам питания, не предусмотренным составом стенда, так как это может привести перегреву обмоток высокими токами и преждевременному старению изоляции электрических машин. 2. Запрещается перегружать элементы стенда повышенными токами и напряжениями. Для модулей, содержащих активную нагрузку в виде добавочных сопротивлений, в техническом описании приведены таблицы с допускаемыми номиналами токовых нагрузок, категорически запрещается их превышать. 3. Для измерительных приборов и датчиков запрещается превышать измеряемый диапазон: нельзя допускать зашкаливания стрелочных приборов. 4. При срабатывании защиты или возникновении сигнала о защите в одном или нескольких модулей необходимо незамедлительно прекратить выполнение практической работы и обесточить лабораторный стенд. При следующем включении необходимо ликвидировать причину, вызвавшую срабатывании защиты. Сборку и разборку схемы, переключение проводов, а также оперативные переключения, не оговоренные в методических указаниях к работе, необходимо выполнять исключительно при выключенном питании. Технология выполнения работы: повторить теоретический материал, выполнить заданные опыты, выполнить расчетные задания. Основные и дополнительные источники, электронные ресурсы: Основная литература 1. Кузнецов Э.В. Электротехника и электроника в 3-х томах [Текст]: Учебник и практикум для СПО. / Авторы составители: Кузнецов Э.В., Куликов Е.А., Культаисов П.С., Лунин В.П. –2-е издание. – Юрайт, 2017 2. Попов В.П. Теория электрических цепей. Сборник задач: Учебное пособие для СПО. – Юрайт, 2017. – 285 с. (Профессиональное образование) 3. Синдеев Ю.Г. Электротехника с основами электроники [Текст]: Учебное пособие. – М.: Феникс, 2017 г. – 407 с. Дополнительная литература 1. Евдокимов Ф.Е. Теоретические основы электротехники [Текст]: Учебник для СПО. Доп. Министерством образования РФ/ Ф.Е. Евдокимов. – 9-е изд., стереотип. – М.: Академия, 2004. – 560 с. (Среднее профессиональное образование) 2. Ярочкина Г.В. Контрольные материалы по электротехнике [Текст]: Учеб. Пособие для СПО. Доп. Министерством образования РФ/ Г.В. Ярочкина. – М.: Академия, 2010. – 112 с. (Профессиональные дисциплины) 83 Интернет-ресурсы: 1. http://window.edu.ru/window/catalog Каталог Российского общеобразовательного портала 2. http://electricalschool.info/ - Школа для электрика: устройство, монтаж, наладка, эксплуатация и ремонт электрооборудования 3. http://www.elektroceh.ru/ - Электроцех – сайт для электрика 4. http://electrono.ru/ - Электротехника 5. http://bourabai.ru/toe/ - Теоретические основы электротехники и электроники 6. https://www.electromechanics.ru/ Электромеханика (информационный портал) 84
