ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ

Электроника
ТВЕРДОТЕЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА
Генератор сигналов специальной формы
Изучение статических характеристик
полевых транзисторов
Основные параметры полевого транзистора
Изучение оптоэлектронных приборов
оптопара (оптрон)
Вольтамперная характеристика
Классификация изделий микроэлектроники.
Эпитаксия
Нанесение тонких пленок.
Полевой транзистор с изолированным затвором
ФОТОЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ
Фоторезисторы

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ

ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНЫХ ЦЕПЕЙ
Переходные процессы в линейных цепях первого порядка
Переходные процессы в RLC цепях.
Спектральное представление периодических процессов
Исследование характеристик линейных четырехполюсников
Аппаратно-программный комплекс PClab – 2000
Методика выполнения лабораторного практикума
в лаборатории электротехники
Исследование неразветвленной и разветвленной
электрических цепей постоянного тока
Исследование нелинейных цепей постоянного тока
Переходные процессы в электрических цепях

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к лабораторным работам по дисциплине «Электротехника»

Лабораторная работа №1: Методика выполнения лабораторного практикума в лаборатории электротехники

Цель работы: знакомство с общей структурой лаборатории, устройством лабораторных стендов, правилами выполнения лабораторных работ, техникой безопасности при работе с электроустановками.

Правила выполнения лабораторных работ

Лабораторная работа по электротехнике является исследовательской работой, в результате выполнения которой подтверждаются теоретические положения, полнее осмысливаются физические явления и установленные теорией закономерности.

Студенты, работающие в лаборатории, разделяются на бригады по три-четыре человека. В начале каждого занятия проверяется подготовленность студента к выполнению лабораторной работы. При этом студенту задаются вопросы:

какую лабораторную работу собираетесь выполнять?

что в данной работе должно быть установлено?

какие данные будут определены из опыта? Что должно быть рассчитано аналитически?

какие графики, кривые, векторные диаграммы необходимо получить из опыта?

какие схемы и таблицы для записи опытных данных заготовлены студентом?

какие электроизмерительные приборы, аппараты и проводники будут использованы при опыте?

Студент, получивший допуск к лабораторной работе, приступает к сборке электрической цепи опыта. Рекомендуется сначала выполнить сборку последовательной части цепи, а затем параллельной; сборку схемы следует начинать от одного зажима источника питания и, пройдя по схеме последовательную цепь, закончить ее на другом зажиме. Включать стенд под напряжение не разрешается до проверки преподавателем правильности соединения приборов, аппаратов и прочего оборудования. В случае каких-либо переключений в собранной цепи последняя перед включением должна быть еще раз проверена преподавателем.

Закончив испытание, каждый студент обязан до разборки схемы предъявить преподавателю для подписи бланк с результатами наблюдений. Если результаты опыта будут признаны неудовлетворительными, то необходимо повторить опыт. По окончании работы все соединения должны быть разобраны, все проводники аккуратно возвращены на место.

Подготовка к лабораторной работе

Очередность и даты выполнения лабораторных работ объясняются преподавателем на вводном занятии. Студент должен заблаговременно подготовиться в читальном зале к предстоящему занятию в лаборатории. В подготовку входит изучение соответствующих разделов теоретического курса по лекционным записям и учебной литературе, указанной в описании каждой работы; подробном изучении содержания работы; в аккуратном вычерчивании электрических схем экспериментов и таблиц наблюдений в отчет для выполнения лабораторной работы.

До начала лабораторных занятий надо познакомиться с правилами выполнения лабораторных работ, методикой оценки погрешностей, способами приближенных вычислений, приемами построения графиков и векторных диаграмм.

Каждый студент обязан усвоить правила техники безопасности, уметь оказать первую помощь при поражении электрическим током и механических травмах.

Студенты, явившиеся на занятие неподготовленными, не допускаются к работе в течение времени, отведенном для выполнения лабораторной работы, изучают в читальном зале или лаборатории не освоенный ими материал по учебной литературе.

Отчет по лабораторной работе

Отчет должен содержать: титульный лист, схемы экспериментов, таблицы с данными измерений, графики, векторные диаграммы, результаты вычислений, расчетные формулы, перечень использованного оборудования и выводы.

Полученные данные наблюдений студент частично обрабатывает в лаборатории, а окончательно – дома. Электрические схемы, векторные диаграммы и графики следует вычерчивать аккуратно карандашом, применяя чертежные принадлежности. Векторные диаграммы строятся с соблюдением масштаба: выбранный масштаб указывается рядом с начерченной диаграммой. При вычерчивании электрических схем следует использовать условные обозначения в соответствии с ГОСТ (табл. 1÷4). При построении графиков необходимо на осях координат написать обозначения откладываемых величин, единицы их измерений. Вдоль осей координат наносят деления и представляют в масштабе числовые значения.

Отчет выполняется рукописно на стандартных листах формата А4 (размеры 210х297 мм) и скрепляется скрепкой. Нумерация страниц отчета – сквозная (первой страницей является титульный лист). Отчет с проставленной датой выполнения работы и подписанный студентом представляется преподавателю на следующее лабораторное занятие. При защите работы студент обязан объяснить любой выполненный опыт или расчет и ответить на дополнительные вопросы преподавателя по данной теме. Студенты, не представившие отчет и не получившие зачет по предыдущей работе, к выполнению последующих работ не допускаются.

Отчёт по пропущенным лабораторным работам производится в дополнительное время по согласованию с преподавателем.

ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ В ЛАБОРАТОРИИ

Нельзя касаться руками клемм, открытых токоведущих частей и находящихся под напряжением элементов цепей.

Прежде чем производить какие-либо изменения в схеме, ее нужно отключить от источника электрической энергии.

Все переключения в электрических схемах необходимо производить только при снятом напряжении, то есть при отключенном автоматическом предохранителе.

Прежде чем приступить к соединению элементов схемы, расположенных на стенде, необходимо убедиться, что контакты автоматов сети отключены.

Нельзя проверять пальцами наличие напряжения между выводами источника питания или линейных проводов сети.

Не прикасайтесь к зажимам отключенных от работающей цепи конденсаторов. Помните, что в нем может сохраняться опасный для здоровья остаточный заряд.

Сборка электрических схем должна производиться соединительными проводами с исправной изоляцией. Нельзя пользоваться проводами без наконечников или штырей.

Прежде чем разбирать цепь, убедитесь, что контакты автоматов сети разомкнуты, источники питания отключены.

Нельзя самостоятельно исправлять вышедшее из строя электрооборудование.

Во время выполнения лабораторной работы категорически запрещается хождение по лаборатории.

Производить какие-либо переключения на главном распределительном щите лаборатории и пульте управления лабораторными стендами студентам ЗАПРЕЩЕНО!

Устройство лабораторного стенда «Уралочка»

Стенд представляет собой сборную конструкцию каркаса стола и встроенного в него поворотного барабана с приборами для проведения лабораторных работ. В закрытом и открытом состоянии барабан фиксируется фиксатором, расположенным на правой боковой стенке стола. Стенд можно использовать для проведения практических занятий, при этом барабан должен быть повернут в нерабочее состояние.

На передней панели стенда размещены 6 блоков, состоящих из потребителей электроэнергии, измерительной и коммутационной аппаратуры (слева направо): 1 – блок линейных элементов; 2 – блок сопротивлений; 3 – блок постоянного тока; 4 – блок переменного тока; 5 – блок емкостей; 6 – блок магнитных цепей.

На первом левом блоке стола установлено: перекидной ключ (тумблер); 4 резистора R1 = 100 Ом; R2 = 100 Ом; R3 = 200 Ом; R4 = 50 Ом; два резистора R = 100 Ом.

На втором блоке размещены три магазина сопротивлений.

На третьем блоке установлено : автомат постоянного тока U = 30 В (выход – средние клеммы); два источника электрической энергии с э.д.с. Е = 4,5 В; катушка на стальном сердечнике.

На четвертом блоке установлен автомат переменного трехфазного тока UФ = 30 В , UЛ = 52 В.

На пятом блоке установлено: магазин емкостей с СМ = 121 мкФ и ключ (тумблер).

На шестом блоке установлено: перекидной ключ (тумблер), катушка индуктивности.

Каждый блок содержит многопредельный вольтамперметр (рис. 1).

 


Рис. 1 Многопредельный вольтамперметр

С левой стороны прибора размещены гнезда переменного, а с правой – постоянного тока и напряжения.

Для использования прибора микроамперметром штекеры вставляют в гнезда, отмеченные 0,3 мА (т.е. общее гнездо вольтметра и гнездо амперметра с пределом 0,3 мА) постоянного тока.

Для определения цены деления прибора следует исходить из установленного предела измерения. Установленный предел измерения следует разделить на 50 (вся шкала имеет 50 делений). Например, для амперметра: установленный предел измерения 2А, тогда цена одного деления (n) равна n == 0,04А.

Лаборатория обеспечивает: одновременное проведение одной лабораторной работы на всех стендах 9 столах; отключение стола при аварийных режимах; приведение в рабочее состояние в течение 1 минуты.

По ходу выполнения работы преподаватель может подать на столы переменное или постоянное напряжение. После сборки соответствующей электрической схемы и проверки ее преподавателем, студенты подают питание в схему самостоятельно включением соответствующего автомата, расположенного на столе.

Таблица 1 Единицы измерения электрических величин

Наименование электрической величины

Буквенное обозначение

Единица измерения

Наименование единицы измерения

Производные

единицы измерения

1

2

3

4

5

Ток

I

А

ампер

1мА=10-3 А;

1мкА=10-6 А;

1кА=103 А.

Напряжение

U

В

вольт

1мВ=10-3 В;

1мкВ=10-6 В;

1кВ=103 В.

ЭДС

E

В

вольт

1мВ, 1мкВ, 1кВ.

Мощность:

-активная

P

Вт

ватт

1кВт=103 Вт;

1МВт=106 Вт.

-реактивная

Q

ВАр

вольт-ампер реактивный

1кВАр=103 ВАр;

1МВАр=106 ВАр.

-полная

S

ВА

вольт-ампер

1кВА=103 ВА;

1МВА=106 ВА.

Сопротивление:

-активное

r

Ом

Ом

1кОм=103 Ом;

1МОм=106 Ом.

-реактивное

x

Ом

Ом

-полное

z

Ом

Ом

Проводимость:

-активная

g

См

сименс

-

-реактивная

b

См

сименс

-

-полная

y

См

сименс

-

Емкость

C

Ф

фарада

1мкФ=10-6 Ф;

1nФ=10-12 Ф.

Индуктивность

L

Гн

генри

1мГн=10-3 Гн

Таблица 2 Обозначения условные графические в схемах

ГОСТ

Наименование

Обозначение

буквенное

графическое

1

2

3

4

2.728-74

Резистор постоянный

r, R

2.728-74

Резистор переменный

r, R

2.728-74

Конденсатор постоянной емкости

C

2.728-74

Конденсатор переменной емкости

C

2.728-68

Катушка индуктивности без сердечника

L

R=1,5…4

 

2.728-68

Катушка индуктивности с ферромагнитным сердечником

L

2.723-68

Источник э.д.с.

e

2.729-68

Прибор электроизмерительный

A

V

W

2.755-74

Выключатель однополосный

B

2.755-74

Выключатель трехполосный

B

2.755-74

Заземление

З

2.75

5.74

Корпус (машины,

аппарата, прибора)

К

2.730-73

Диод

Д


Таблица 3 Ряд тока и напряжения (ГОСТ 2.750-68)

Наименование

Обозначение

Ток постоянный

-

Ток переменный

~

Ток постоянный и переменный

Ток переменный с числом фаз m и частотой f

m~f

Например, ток трехфазный 50 Гц

3~50Гц

Ток переменный с числом фаз m, частотой f и напряжением U

m~f,U

Полярность отрицательная

-

Полярность положительная

+

Таблица 4 Электроизмерительные приборы (ГОСТ 2.729-68)

Наименование

Обозначение

1

2

амперметр

A

вольтметр

V

вольтамперметр

VA

ваттметр

W

варметр

var

микроамперметр

μA

милливольтметр

mV

омметр

Ω

мегаомметр

M Ω

частотометр

Mz

фазометр, измеряющий сдвиг фаз

j

фазометр, измеряющий коэффициент мощности

cosj

счетчик ампер-часов

Ah

счетчик ватт-часов

Wh

счетчик вольт-ампер-часов переменный

varh

контроль уровня топлива на стационарных емкостях