metod_El-ka_neelektr_spets_ch_2

ДОНБАССКИЙ ГОРНО - МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ

ИНСТИТУТ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению лабораторных работ по курсу

" электротехника и основы ЭЛЕКТРОНИКИ"

(для студентов неэлектрических

специальностей)

Алчевск

2000

Кафедра теоретической и общей электротехники

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению лабораторных работ

по курсу "Электротехника и основы электроники" (ч. II )

(для студентов неэлектрических специальностей)

Рекомендовано

на заседании кафедры ТОЭ

Протокол № 9 от 27.04.00

Утверждено

на заседании методсовета ДГМИ

Протокол № 8 от 12.05.00

Алчевск

2000

УДК 621.3.01

Методические указания к выполнению лабораторных работ по электротехнике (для студентов неэлектротехнических специаль­ностей) /Сост. : Ю.П. Самчелеев, В.В. Комарский. - Алчевск; ДГМИ, 2000. - 29 с.

Методические указания к лабораторным работам содержат описание стенда, лабораторных схем и методики испытаний, проводимых в лабораторных работах. Приведены общие сведения по технике безопасности, изложен порядок оформления работ.

Составители: Ю.П. Самчелеев, доц.,

В.В. Комарский, ст. преп.

Отв. за выпуск: В.Г. Дрючин, доц.

Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з електротехніки (для студентів неелектротехнічних спеціальностей)/ Укл. : Ю.П. Самчелєєв, В.В. Комарський. - Алчевськ: ДГМІ, 2000. - 29 с.

Методичні вказівки до лабораторних робіт вміщують опис стенду, лабораторних схем і методики досліджень, проводимих в лабораторних роботах. Приведені загальні відомості з техніки безпеки, складенний порядок оформлення робіт.

Укладачі: Ю.П. Самчелєєв, доц.,

В.В. Комарський, ст. викл.

Відп. за випуск: В.Г. Дрючин, доц.

1 Правила работы в лаборатории

1.1 К занятиям в лаборатории допускаются студенты, про­шедшие инструктаж по технике безопасности и расписавшиеся в журнале.

1.2 Лабораторные работы выполняются на стендах бригадами по 2-3 студента.

1.3 Перед выполнением лабораторной работы производится проверка (допуск) подготовки студентов к данной работе. Для этого студент получает карточку с вопросами, на которые должен отве­тить устно или письменно. При положительной оценке ответов и наличии бланков отчетов (тетрадей) с вычерченными схемами и таблицами студент допускается к выполнению лабораторной работы. При выполнении очередной лабораторной работы необходимо иметь также полностью оформленный отчет по предыдущей лабораторной работе.

В противном случае студент не допускается к выполнению лабо­раторной работы.

4. После допуска к лабораторной работе студенты собирают схему исследуемой установки. Собранная схема предъявляется для проверки преподавателю.

5. Студент обязан бережно обращаться с оборудованием и ап­паратурой. Запрещается делать какие-либо дополнительные надписи на машинах, приборах, стендах и столах.

6. Выполнив работу, студент предъявляет преподавателю экспериментальные данные. Разбирать схему можно только после раз­решения преподавателя.

7. В случае нарушения внутреннего распорядка и техники безопасности студент отстраняется от выполнения лабораторной работы.

8. Повторное выполнение лабораторной работы возможно толь­ко при наличии разрешения зав.кафедрой и декана факультета.

2 Правила безопасности при выполнении лабораторных работ.

При выполнении лабораторных работ необходимо выполнять следующие правила безопасности.

2.1 Перед началом сборки схемы следует убедиться в том, что выключатели размещенные на панели блока питания находятся в выключенномсостоянии.

2.2 Включение напряжения производится только после проверки схемы преподавателем.

2.3 Если в процессе работы требуется неоднократное включение и отключение установки, то эти операции должны выполняться только одним студентом. В аварийных случаях отключение цепи мо­жет быть произведено любым из студентов.

2.4 Запрещается оставлять без надзора исследуемую установку под напряжением или с работающим двигателем.

2.5 Убедитесь в исправности изоляции соединительных проводов. Не пользуйтесь проводами без наконечников или штырей.

2.6 Обнаружив любую неисправность в электромеханическом устройстве, находящемся под напряжением, немедленно отключите установку от сети и сообщите об этом преподавателю.

7. Студент несет персональную ответственность за нарушение порядка и правил безопасности в лаборатории.

3 Обработка результатов, оформление отчета и его защита.

Отчет по лабораторной работе составляется на основании экспериментальных и расчетных данных.

Отчет должен содержать наименование лабораторной работы и ее цель, схемы проведенных опытов, таблицы с результатами экспе­риментальных исследований и расчетов, расчетные формулы, графики зависимостей. В конце отчета приводится краткий анализ получен­ных результатов.

Отчет должен быть написан чернилами в тетради, электричес­кие схемы должны быть выполнены карандашом с соблюдением правил технического черчения. Графика выполняются в прямоугольной сис­теме координат на клетчатой или миллиметровой бумаге в каранда­ше, размером не менее 100 х 100 мм. По осям наносится равномер­ный масштаб с нулевым значением каждой величины в начале коорди­нат. На концах осей указываются условные буквенные обозначения измеряемых величин. Если в одних координатных осях строят нес­колько графиков изменяющихся в функции одной переменной, то сле­дует провести дополнительные шкалы параллельно координат с указанием соответствующих масштабов.

При вычерчивания графиков надо помнить, что всякое измере­ние имеет определенную погрешность. Поэтому кривую не обязатель­но проводить по всем точкам, она должна усреднять результаты из­мерений и правильно отражать характер изменения исследуемой ве­личины.

Защита выполненных лабораторных работ происходит по мере их выполнения и в соответствии с графиком защит, который находит свое отражение в графиках самостоятельной работы студентов.

К защите студент должен иметь полностью оформленные отчеты лабораторных работ, подлежащих защите, в соответствии с правила­ми изложенными и выше.

При защите лабораторных работ студент обязан знать:

наименование работы;

цель работы;

порядок выполнения работы;

элементы электрической цепи и их значение;

методику проведения опытов и снятия характеристик;

характер снимаемых зависимостей;

расчетные формулы;

теоретический материал по данному разделу курса.

При защите каждый студент получает карточку с вопросами, на которые отвечает письменно. Преподаватель проверяет ответы, беседует со студентами и выставляет соответствующую оценку в журнале.

4 Описание стенда

Внешний вид лабораторного стенда для исследования трансфор­маторов и электрических машин представлен на рис 1.

На вертикальной панели стенда размещены электроизмерительные приборы (вольтметры, амперметры и ваттметры), на наклонной пане­ли блок питания и мнемонические объемы трансформатора, машин пос­тоянного тока и асинхронного двигателя. Горизонтальная часть стенда используется в качестве стола, за которым располагаются студенты.

Машинный агрегат состоит из асинхронного двигателя АД, ма­шины постоянного тока МПТ и тахогенератора ТГ для измерения ско­рости вращения электрических машин. Валы электрических машин соединены между coбой полумуфтами и в соответствии с требования­ми техники безопасности закрыты специальными кожухами. 3-х машин­ный агрегат и однофазный трансформатор установлены на подставках под стендом.

Машина постоянного тока используется как генератор параллель­ного и независимого возбуждения, как двигатель параллельного воз­буждения и как тормоз для асинхронного двигателя.

В качестве нагрузки для двигателя постоянного тока исполь­зуется асинхронный двигатель в режиме динамического торможения.

На наклонной панели размещены гнезда, к которым подклю­чены отдельные элементы электрических машин, пускорегулирующая и измерительная аппаратура. Используя гнезда и проводники со штырями на концах, можно собрать схемы, приведенных в описаниях соответствующих лабораторных работ.

Переменное и постоянное напряжение подается на схему при включении автоматических выключателей, ручки которых выведены на панель, блока питания. В нижней части блока размещены две ро­зетки, к которым подведено переменное напряжение 220 В.

Рисунок 1

1 - вертикальная панель

2 - наклонная панель

3 - стол

4 - асинхронный двигатель АД

5 - машина постоянного тока МПТ

6 - тахогенератор ТГ 7 - трансформатор

При включении автоматических выключателей на мнемонической схеме зажигаются сигнальные лампочки, свидетельствующие о нали­чии напряжения на соответствующих гнездах схемы.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 11

ИССЛЕДОВАНИЕ ОДНОФАЗНОГО ТРАНСФОРМТОРА

Цель лабораторной работы - ознакомиться с устройством трансформатора и изучить его свойства путем снятия основных ха­рактеристик.

Паспортные данные исследуемого трансформатора: тип ТОС:

S_н = 500 ВА; U_1н = 220 В; U_2н = 138 В; I_1н = 2,3 A; I_2н = 3,7 A.

1 Подготовка к работе.

1.1 Изучите теоретический материал по 1 с. 301-342 или 2 с. 258-297.

1.2 Подготовьте ответы на контрольные вопросы.

1.3 Заготовьте бланки (тетрадь) отчетов.

2 Порядок выполнения работы.

2.1 Ознакомьтесь с устройством основных частей трансфор­матора: используя стенд с элементами электрооборудования и соответствующие плакаты.

Рисунок 11.1

2. Запишите паспортные данные трансформатора и техни­ческие данные трансформатора и технические данные электроизмери­тельных приборов.

3. Установите движок лабораторного автотрансформатора T1 в нулевое положение.

4. Соберите электрическую схему для исследования транс­форматора (рис. 11.1). Сопротивление нагрузки R_д к выходным зажимам вторичной цепи не подключать.

5. Представьте собранную электрическую схему руководители для проверки.

6. Проведите опыт холостого хода. С этой целью включите автоматический выключатель (сеть 3 ~ 220 В) блока питания и при помощи движка автотрансформатора T1 установите номинальное напря­жение на зажимах первичной обмотки.

7. Результаты измерений занести в таблицу.

8. Отключите автоматический выключатель блока питания и отсоедините вольтметр от дополнительной обмотки трансформатора W_доп.

2.9 Исследуйте трансформатор в режиме нагрузки. С этой целью подсоедините к выходным зажимам вторичной обмотки трансформатора сопротивление нагрузки R_д .

2.10 Представьте собранную схему руководителю для проверки. 2.11 Включите автоматический выключатель блока питания и, уменьшая сопротивление нагрузки переключателем 3QA4 про­изведите соответствующие измерения. Результаты измерений занести в таблицу.

2.12 Отключите автоматический выключатель и установите дви­жок автотрансформатора T1 в нулевое положение.

2.13 Проведите опыт короткого замыкания. Для этого закоротите выходные зажимы вторичной обмотки трансформатора. К первич­ной обмотке вместо вольтметра PV3 подсоедините вольтметр PV4.

Таблица

Измерено

Вычислено

U1

U2

I1

I2

P1

P2

Pст

Pмм

Uдоп

β

Pм

η

cos φ1

к

W1

W2

В

В

А

А

Вт

Вт

Вт

Вт

В

Вт

%

витк

витк

Опыт холостого хода

Режим нагрузки

1

2

3

4

5

Опыт короткого замыкания

2.14 Представьте схему руководителю для проверки.

2.15 Включите автоматический выключатель блока питания. Плавно изменяя положение движка автотрансформатора, увеличивайте напряжение, подводимое к первичной обмотке, до значения, при котором токи в обмотках примут номинальные значения (это значение напряжения называют напряжением короткого замыкания). Результаты измерений занести в таблицу.

2.16 Отключите автоматический выключатель блока питания.

2.17 Представьте для проверки преподавателю результаты из­мерений.

2.18 После разрешения преподавателя разберите электричес­кую схему, верните в исходное положение все переключатели, уста­новив в нулевое положение дисков автотрансформатора.

3 Обработка результатов измерений.

3.1 По результатам измерений вычислите требуемые величины.

3.2 По результатам измерений и вычислений постройте в общей системе координат графики зависимостей U₂ = ƒ(I₂), η = ƒ(I₂), cos φ₁ = ƒ(I₂).

4 Контрольные вопросы.

4.1 Какие типы трансформаторов используются в лабораторной работе.

4.2 С какой целью и как проводится опыт холостого хода трансформатора?

3. Как опытным путем определить число витков обмоток трансформатора?

4.4 Как вычислить коэффициент полезного действия трансформатора?

4.5 Для чего магнитопровод трансформатора изготавливают из тонких листов стали, изолированных друг от друга?

4.6 Как экспериментально определить потери в стали транс­форматора и как изменяются они с изменением нагрузки?

4.7 С какой целью и как проводится опыт короткого замыкания трансформатора?

8. Как вычислить и что определяет коэффициент загрузки трансформатора?

9. По результатам какого опыта строится внешняя характеристика трансформатора? Приведите график теоретической внеш­ней характеристики трансформатора.

4.10 Как определяется коэффициент трансформации трансфор­матора опытным путем?

4.11 Как определить номинальные потери в меди трансформа­тора?

4.12 Как определить коэффициент мощности трансформатора?

4.13 Чем отличается опыт короткого замыкания от режима короткого замыкания трансформатора?

4.14 Как изменяется КПД трансформатора при изменении нагрузки? Приведете теоретический график зависимости КПД от тока нагрузки?

4.15 Какие потери в трансформаторе постоянные и почему?

4.16 Какие потери в трансформаторе переменные и почему?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 12

ИССЛЕДОВАНИЕ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ

Цель лабораторной работы - ознакомиться с устройством асинхронного короткозамкнутого двигателя, снять и построить механи­ческую и рабочие характеристики двигателя.

Паспортные данные асинхронного двигателя: тип АД4А; ∆/Y;

220/380 В; cos φ_н = 0,7; η_н = 70,5 %; Р_н = 550 Вт; ƒ = 50 Гц; I_н = 2,9 – 1,7 А; n_н = 1370 об/мин.

1 Подготовка к работе.

1.1 Изучите теоретический материал по 1, с.401-457 или 2. с 413-451.

1.2 Подготовьте ответы на контрольные вопросы.

1.3 Заготовьте бланка (тетрадь) ответов

2 Порядок выполнения работы.

2.1 Ознакомьтесь с устройством основных частей асинхронно­го двигателя, используя стенд с элементами электрооборудования и соответствующие плакаты.

2. Запишите паспортные данные асинхронного двигателя и технические данные электроизмерительных приборов.

3. Соберите электрическую схему для исследования асинхронного двигателя ( рис.12.1).

4. Переключатели 1QA1, 1QA2, 2QA3, 1SA1установите в положение 1. Движком резистора R_ш выведите сопротивление в цепи обмотки возбуждения генератора постоянного тока.

5. Произведите пуск двигателя, включите автоматический выключатель блока питания (сеть 3 ~ 220). Обратите внимание на значение тока в цепи обмотки статора в момент пуска и на направле­ние вращения вала двигателя отключите автоматический выключатель.

6. Произведите изменение направления вращения двигателя (реверс) путем изменения чередования фаз обмотки статора C1-C2-C3.

7. Включите автоматический выключатель, убедитесь в изменении направления вращения вала двигателя. Отключите автомати­ческий выключатель и запишите результаты наблюдений.

8. Включите автоматические выключатели (сеть = 110 В) и (сеть 3~220 В) блока питания а, уменьшая сопротивление R_я переключателем 1QA2, произведите измерения величин указан­ных в таблице. Данные измерений внести в таблицу. Отключите автоматические выключатели.

Указание:

активную мощность Р₁ потребляемую двигателем из сети, измеряйте ваттметром PW1; показание ваттметра необходимо умножить на коэффициент С =0,6.

мощность на валу двигателя Р₂ с некоторой погрешностью определяется произведением показаний амперметра PA1 и вольт­метра PV1 в цепи якоря генератора постоянного тока;

скорость вращения двигателя n соответствует показанию вольтметра PV2 в цепи тахоногенератора, умноженному на коэффициент К =23.

3 Обработка результатов измерений.

3.1 По результатам измерений вычислите коэффициент мощности двигателя cos φ₁, коэффициент полезного действия η, скольжение S и момент M, развиваемый двигателем.

3.2 По результатам измерений и вычислений постройте в общей системе координат графики зависимостей n = ƒ(M), P₁ = ƒ(P₂), I₁ = ƒ(P₂), η = ƒ(P₂), cos φ₁ = ƒ(P₂).

4 Контрольные вопросы.

4.1 Почему двигатель называют асинхронным?

4.2 Как определяется скольжение асинхронного двигателя?

4.3 Какую мощность показывает ваттметр PW1 в цепи обмотки статора?

4.4 Для чего ротор и статор набирают из отдельных, изолированных друг от друга пластин?

5. Как изменяется КПД асинхронного двигателя с изменением нагрузки? Приведите теоретический график зависимости КПД от нагрузки?

6. Чем определяется соединение обмоток статора по схеме "звезда" или "треугольник "?

4.7 Какой ток показывает амперметр РА3 ?

4.8 Как произвести реверс асинхронного двигателя?

4.9 Как изменяется скорость вращения асинхронного двигате­ля при увеличении нагрузки?

4.10 Как определяется коэффициент мощности асинхронного двигателя?

4.11 Начертите механическую характеристику асинхронного двигателя и укажите на ней характерные точки.

4.12 Какое напряжение показывает вольтметр PV3 ?

4.13 Чему равна скорость вращения магнитного поля статора, если число пар полюсов двигателя равно двум?

14. Как изменяется частота тока в обмотке ротора при уве­личении скольжения?

4.15 Как определить момент асинхронного двигателя, если известна мощность на валу P2 ?

16. Как определяется скорость идеального холостого хода асинхронного двигателя?

4.17 Что такое скольжение асинхронного двигателя?

Таблица

	Измерено					Вычислено
	U1	I1	P1	P2	n	cos φ1	η	S	M
	В	А	Вт	Вт	об/мин		%		Н·м
1
2
3
4
5
6
7