электротехника

Литература

1.Демирчян К.С. Теоретические основы электротехники : учеб. для вузов по направлениям подгот. бакалавров и магистров "Электротехника, электромеханика и электротехнологии" и "Электроэнергетика" : в 2 т. Т. 1 / К. С. Демирчян, Л. Р. Нейман, Н. В. Коровкин. - 5-е изд. - СПб. : Питер, 2009. - 512 с. - (Учебник для вузов).

2.Демирчян К.С. Теоретические основы электротехники : учеб. для вузов по направлениям подгот. бакалавров и магистров "Электротехника, электромеханика и электротехнологии" и "Электроэнергетика" : в 2 т. Т. 2 /

К. С. Демирчян, Л. Р. Нейман, Н. В. Коровкин. - 5-е изд. - СПб. : Питер, 2009. - 431 с. - (Учебник для вузов).

3. Касаткин А.С. Электротехника : учеб. для неэлектротехн. специальностей вузов / А. С. Касаткин, М. В. Немцов. - 12-е изд., стер. - М.: Академия, 2008. - 539 с.

-(Высшее профессиональное образование).

4.Гальперин М. В. Электротехника и электроника : учеб. для сред. проф. образования / М. В. Гальперин. - М. : ФОРУМ : ИНФРА-М, 2009. - 479 с. - (Профессиональное образование).

5.Немцов М.В. Электротехника и электроника : учеб. для вузов по направлениям подгот. и специальностям в обл. техники и технологии / М. В. Немцов. - М. : Высш. шк.,

2007. - 560 с.

6.Сибикин Ю.Д. Монтаж, эксплуатация и ремонт электрооборудования промышленных предприятий и установок : учеб. пособие для нач. проф. образования / Ю. Д. Сибикин, М. Ю. Сибикин. - 2-е изд., стер. - М. : Высш. шк., 2008. - 462 с.

7.Алиев И.И. Справочник по электротехнике и электрооборудованию : учеб. пособие для вузов / И. И. Алиев. - 4-е изд., доп. - Ростов н/Д : Феникс, 2003. - 477 с.

-(Справочники).

8.ПРАВИЛА УСТРОЙСТВА ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК (ПУЭ). Издание седьмое, утв. Приказом Минэнерго России от 08.07.2002 № 204.

64

Содержание

Лабораторная работа №1……………………….….……..6 Лабораторная работа №5………………………..………16 Лабораторная работа №6………………………..………22 Лабораторная работа №22………………………………33 Лабораторная работа №26………………………………40 Лабораторная работа №31………………………………47 Лабораторная работа №41………………………………57 Лабораторная работа №42………………………………61

5

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ В ЦЕПЯХ ПОСТОЯННОГО И ПЕРЕМЕННОГО ТОКОВ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

1.Изучение на (макетах) приборов магнитоэлектрической, электромагнитной и электродинамической систем.

2.Изучение способов измерения тока, напряжения и мощности в цепях постоянного и переменного токов.

3.Ознакомление со схемами включения амперметров, вольт метров

иваттметров в цепи однофазного и трѐхфазного переменного тока.

4.Ознакомление с методами расширения пределов измерения амперметров и вольтметров.

СОДЕРЖАНИЕ И ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Самостоятельно во внеучебное время:

1.Изучить устройство, принцип действия приборов магнитоэлектрической, электромагнитной и электродинамической систем, используя данные методические указания, и рекомендуемую литературу.

2.Усвоить способы измерения тока, напряжения, мощности в цепях постоянного и переменного токов.

3.Составить конспект по разделу «Электрические измерения».

Влаборатории:

1.Ознакомиться с макетами приборов магнитоэлектрической и электромагнитной систем.

2.Ознакомиться с плакатами электроизмерительных приборов тока, напряжения и мощности.

3.Изучить все условные обозначения и знаки, нанесѐнные на шкалы электроизмерительных приборов лабораторного стенда (по заданию преподавателя); научиться определять технические характеристики приборов.

4.По индивидуальному заданию преподавателя занести в следующую таблицу характеристики трѐх-четырѐх приборов.

5.Определить наибольшие возможные величины абсолютной погрешности приборов, приведенных в таблице.

6.Рассчитать сопротивление шунта или определить величину добавочного сопротивления для расширения пределов измерения амперметра или вольтметра (по заданию преподавателя). Начертить расчѐтную схему.

7.Определить наибольшие возможные величины абсолютной

6

полупроводниковом (ионном) стабилитроне и объясните его принцип действия?

5.Для чего в анодную цепь стабилизатора включается балластный резистор?

6.Каковы достоинства и недостатки параметрических стабилизаторов?

7.Каковы достоинства и недостатки компенсационных стабилизаторов?

Rб

mA

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №42

63

Таблица 4

3.Оформите отчет по выполненной работе, в котором приведите:

–принципиальную электрическую схему лабораторной установки, заполненные таблицы, графические зависимости;

–расчет коэффициентов стабилизации исследованных стабилизаторов;

–краткие выводы по полученным результатам

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Какие типы стабилизаторов известны?

2.Что такое полупроводниковый стабилитрон и как он включается

всхему стабилизатора напряжения?

3.Какие свойства стабилитрона положены в основу работы параметрического стабилизатора? Поясните это с помощью вольтамперной характеристики стабилитрона?

62

погрешности приборов, приведенных в таблице.

8. Рассчитать сопротивление шунта или определить величину добавочного сопротивления для расширения пределов измерения амперметра или вольтметра (по заданию преподавателя). Начертить расчѐтную схему.

Таблица 1 - Технические характеристики приборов

НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

Измерения являются одним из основных средств познания природы, еѐ явлений и законов.

Электрические измерительные приборы служат для измерения различных электрических величин: силы тока, напряжения, сопротивления, мощности, коэффициента мощности, энергии, частоты, а также многих не электрических величин, в том числе температуры, давления, влажности, толщины материала и т.д.

ТОЧНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЙ, ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ И ПРИБОРОВ. ЦЕНА ДЕЛЕНИЙ

Показания измерительных приборов несколько отличаются от действительных значений измеряемых величин. Это связано как с объективными причинами: несовершенством конструкции измерительного механизма (наличие трения и т.д.), влиянием внешних факторов (изменение температуры и влажности окружающей среды

7

и др.), так и с субъективными причинами, зависящими от того лица, которое производит отсчѐты показаний приборов.

Разность между измеренным АИ действительным Ад значениями контролируемой величины называется абсолютной погрешностью измерения:

∆А = аИ - Ад Эта разность может быть положительной и отрицательной.

Абсолютная погрешность не даѐт полного представления о точности измерения (например, ∆А = 1В при Ад = 150В и при АИ = 2В), поэтому введено понятие относительной погрешности, которая представляет собой отношение абсолютной погрешности к действительному значению измеряемой величины, выраженное в процентах:

A *100%

AД

Наиболее полно качество прибора характеризует приведенная погрешность прибора.

Приведенная погрешность прибора есть выраженное в процентах отношение абсолютной погрешности к номинальному значению прибора (наибольшему значению величины Аmax, которую можно измерить при данной шкале прибора):

пр А А *100%

max

Эту величину принято считать классом точности прибора К: К = γnp Электрические измерительные приборы имеют следующие классы точности: 0,05;.О,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0.

Цифра, означающая класс точности, определяет наибольшую положительную или отрицательную приведенную погрешность, которую может иметь данный прибор. Например, прибор класса точности К = 1,5 имеет γnp = ± 1,5%

Зная класс точности прибора и наибольшее значение величины,

которую можно измерить при данной шкале прибора Аmax, можно определить наибольшую возможную абсолютную погрешность прибора:

Ценой деления прибора называется значение измеряемой величины, приходящееся на одно деление шкалы прибора:

8

Установите автотрансформатор в нулевое положение и выключите питание (выкл. SA2).

6.Снятие вольтамперной характеристики ионного стабилитрона. Выполняется аналогично п.4 по схеме 1.

7.Снятие зависимости Uн=f(Uвх) параметрического стабилизатора на ионном стабилитроне. Выполняется аналогично п.4 по схеме 1.

8.Снятие зависимости Uн=f(Uвх) компенсационного стабилизатора на микросхеме.

Соберите схему согласно схеме 1 и дайте проверить ее преподавателю. Изменяя с помощью автотрансформатора входное напряжение стабилизатора от 0 до 16В, занесите показания приборов в табл. 3.

Таблица 3. Снятие зависимости Uвх=f(Uвых) для микросхемы.

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

1.По данным табл. 1, 2, 3 постройте графические зависимости

Iвх=f(Uвх) и Uн=f(Uвх) для исследования стабилизаторов напряжения. Зависимость Iвх=f(Uвх) стройте в третьем квадранте системы координат.

2.Определите коэффициенты стабилизации напряжения на основании построенных зависимостей Uн=f(Uвх) как отношение

где Uвх и Uн – приращение входного и соответствующее ему приращение выходного (на нагрузке) напряжений стабилизатора.

Uно – номинальное (заданное) значение стабилизированного напряжения, соответствующее середине участка стабилизации, т.е.

Uвхо – входное напряжение, соответствующее выходному (номинальному) напряжению Uно.

Uн min –напряжение начала участка стабилизации. Uн max –напряжение конца участка стабилизации.

Результаты расчета коэффициентов стабилизации напряжения запишите в табл. 4

61

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 42

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОННЫХ СТАБИЛИЗАТОРОВ НАПРЯЖЕНИЯ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

1.изучение принципа действия и исследование вольтамперной характеристики ионных и полупроводниковых стабилитронов.

2.изучение принципа действия и исследование работы стабилизаторов напряжения (ионных, полупроводниковых, на микросхемах).

3.развитие навыков чтения принципиальных электрических схем.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1.после собеседования с преподавателем (сдачи коллоквиума) и получения у него задания на выполнение исследования внимательно ознакомьтесь с лабораторной установкой и уясните какие измерительные приборы потребуются в процессе исследования. Внесите технические характеристики этих приборов в протокол испытаний.

2.установите ЛАТР в крайнее (нулевое) положение, вращая его рукоятку до упора против часовой стрелки.

3.дальнейший порядок работы устанавливается самими студентами (по согласованию с преподавателем) в соответствии с полученным заданием и на основании следующих рекомендаций:

4.снятие вольтамперной характеристики полупроводникового стабилитрона.

Соберите схему 1 и дайте проверить ее преподавателю. Отключите нагрузку (выкл. SA3) и отключите трансформатор Т (выкл. SA1). Изменяя

спомощью автотрансформатора анодное (входное) напряжение от ) до

250 В (PU3), снимите зависимость Iвх=f(Uвх), занося показания приборов в табл. 1. установите ЛАТР в нулевое положение и выключите источник питания (выкл. SA2).

Таблица 1

Снятие зависимости Uвх=f(Uвых) для полупроводникового стабилитрона.

5. Снятие зависимости Uн=f(Uвх) параметрического стабилизатора на полупроводниковом стабилитроне.

Соберите схему согласно схеме 1 и дайте проверить ее преподавателю. Отключите трансформатор Т (выкл. SA1) и включите нагрузку (вкл. SA3). Изменяя с помощью автотрансформатора входное напряжение стабилизатора от ) до 240В (PU3), занесите показания

60

СА max ,

ИN

где N- число делений шкалы прибора.

СПОСОБЫ ИЗМЕРЕНИЯ ТОКА, НАПРЯЖЕНИЯ И МОЩНОСТИ

Измерение силы тока

Для измерения силы тока в электрических цепях служат амперметры, миллиамперметры и микроамперметры различных систем. Их включают в цепь последовательно с еѐ элементами (рисунок 4).

В установках постоянного тока для этой цели применяются главным образом приборы магнитоэлектрической системы, а переменногопреимущественно электромагнитной системы.

Чтобы включение амперметра не влияло на режимы работы цепи, его сопротивление должно быть возможно малым (примерно на два порядка меньше сопротивления любого элементаIан цепи).

Если в цепи постоянного тока амперметром нужно измерить силу тока большей величины, надо расширить пределы измерения амперметра. Для этого служат шунты. Шунт - это относительно малое, но точно известное сопротивление (Rш), присоединяемое параллельно амперметру, (рисунок 5).

Поскольку токи обратно пропорциональны сопротивлениям, можно записать:

- наибольшее значение тока, которое может быть измерено амперметром с шунтом;

Iан - наибольшее значение тока, которое может быть измерено амперметром без шунта (предельное значение шкалы прибора).

Измеренное значение тока в цепи I= k Ia , где Iа - показания амперметра;

9

В цепях переменного тока для расширения пределов измерения используются трансформаторы тока.

Измерение напряжения

Для измерения напряжения служат вольтметры, милливольтметры, микровольтметры различных систем. Эти приборы включаются параллельно нагрузке, поэтому сопротивление их должно быть как можно больше (примерно на два порядка больше сопротивления любого элемента цепи).

Рисунок 6 Рисунок 7

Для расширения пределов измерения вольтметра (в k раз) в цепях постоянного тока напряжением до 500В обычно применяют добавочные сопротивления Rd, включаемые в цепь последовательно с вольтметром.

Где Umax- наибольшее значение напряжения, которое может быть измерено вольтметром с добавочным сопротивлением;

Uвн - предельное (номинальное) значение шкалы вольтметра при отсутствии Rд.

Величина фактически измеряемого напряжения U определяется из соотношения:

где Uв - показание вольтметра.

В цепях переменного тока для изменения пределов измерения вольтметра применяют трансформаторы напряжения.

10

59