Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Дальневосточный государственный университет путей сообщения»

Кафедра «Электротехника, электроника и электромеханика»

Е.В. Константинова

Теоретические основы электротехники

Сборник лабораторных работ

В 3 частях

Часть 1

Рекомендовано

Методическим советом ДВГУПС

в качестве учебного пособия

Хабаровск

Издательство ДВГУПС

2012

УДК 621.3 (075.8)

ББК З 21я73

К 650

Рецензенты:

Кафедра «Электротехника и электроника» ТОГУ

(заведующий кафедрой доктор технических наук,

профессор В.В. Корчевский)

Доцент кафедры «Электротехника и электроника»

Новосибирской государственной академии водного транспорта

Б.З. Кузнецов

Константинова, Е.В.

К 650

Теоретические основы электротехники : сб. лабораторных работ. В 3 ч. Ч. 1 / Е. В. Константинова. – Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2012. – 41 с. : ил.

Сборник лабораторных работ содержит теоретический материал, описания и рекомендации по последовательности выполнения лабораторных работ.

Предназначен для студентов 2–3-го курсов всех форм обучения, изучающих дисциплины «Теоретические основы электротехники», «Основы теории цепей».

УДК 621.3 (075.8)

ББК З 21я73

©

ДВГУПС, 2012

Введение

Электротехника – наука о теории и практическом применении электрических и магнитных явлений. Ни одна отрасль современного производства не обходится без применения электротехнических устройств, таких как трансформаторы, двигатели, генераторы.

Без знания законов электротехники, принципов работы электротехнических устройств и приборов невозможно стать полноценным специалистом в областях, связанных с электроэнергетикой и электротехнологиями.

Основой глубоких и долговременных знаний является систематическая самостоятельная работа студента над курсом в течение всего семестра. Студент должен не только знать содержание курса, но и уметь применить теорию к решению и анализу практических инженерных задач.

Лабораторные работы имеют большое значение при изучении курса теоретических основ электротехники (ТОЭ), так как их выполнение способствует более глубокому усвоению основных теоретических положений, приобретению навыков в пользовании измерительными приборами и электрооборудованием, развитию критического подхода к результатам теории и эксперимента. Проводимые в лаборатории относительно несложные исследования дают возможность непосредственно наблюдать явления и процессы, теория к которым изучается на лекциях и представлена в учебной литературе.

Понимание теории электрических процессов требует знания многих разделов курсов математики и физики. Из курса математики студенты должны знать алгебру комплексных чисел, решение простейших дифференциальных уравнений, операции с векторами, свободно пользоваться соответствующим математическим аппаратом. Из курса физики студенты должны знать основные электрические и магнитные величины (ток, напряжение, потенциал, магнитную индукцию, напряженность магнитного поля и др.) и законы (законы Ома, Кирхгофа, электромагнитной индукции, электромагнитной силы и др.).

В первой части сборника приведены семь лабораторных работ по курсу ТОЭ, составленные в соответствии с программой курса для направления подготовки «Электроэнергетика и электротехника» профиля «Электропривод и автоматика».

В сборник вошли материалы по лабораторным работам, облегчающие подготовку, выполнение и оформление работ студентами. Описания лабораторных работ включают краткие теоретические сведения, основные формулы, необходимые электрические схемы лабораторных установок и план отчетности по результатам выполненных работ.

Помимо описания лабораторных работ, пособие содержит правила техники безопасности и выполнения экспериментов в лаборатории «Теоретические основы электротехники», требования к оформлению отчетов по выполненным работам. Приведены основные рекомендации по правилам обработки результатов измерений.

При написании пособия учтены требования нормативных документов и стандартов по оформлению текстовых документов и графических работ. При разработке пособия были использованы издания: Заволока О.Г., Матющенко В.С., Сайфутдинов Р.Х., Темченко И.Н. «Сборник лабораторных работ по ТОЭ. Ч. 1 : Линейные цепи постоянного и переменного синусоидального тока», а также аналогичные разработки других вузов.

ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ

ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

1. Начиная работу, студенты должны убедиться в том, что на лабораторном стенде нет напряжения.

2. При сборке схемы запрещается пользоваться неисправными инструментами и присоединять провода с нарушенной изоляцией.

3. Категорически запрещается касаться руками неизолированных проводов, закреплять зажимы, менять проводники или приборы, когда цепь находится под напряжением.

4. Запрещается включать вновь собранную или измененную схему без предварительной проверки ее преподавателем.

5. Перед включением напряжения следует предупредить об этом всех участников работы. Необходимо убедиться, что никому из них не угрожает опасность попасть под напряжение.

6. Если до работы или в ходе работы обнаружена неисправность оборудования, следует прекратить работу, отключить напряжение и сообщить преподавателю или инженеру о неполадках в работе. Устранять неполадки собственными силами запрещается.

7. Запрещается оставлять без надзора стенды, приведенные в рабочее состояние.

8. При работе с цепями переменного тока, содержащими конденсаторы и катушки индуктивности, следует соблюдать особую осторожность, так как в этих цепях напряжение на зажимах катушек и конденсаторов может быть значительно больше, чем напряжение сети.

9. Если схема содержит конденсатор, после её отключения необходимо разрядить конденсатор.

10. Если кто-либо попадает под напряжение – быстро отключить напряжение. Сообщить преподавателю о случившемся.

11. При сборке схемы нужно надёжно зажимать проводники под зажимы для создания хороших контактов и предотвращения опасности произвольного отсоединения проводников во время опыта.

Студенты допускаются к лабораторным работам после ознакомления с настоящими правилами, что фиксируется в специальном журнале под роспись.

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

Общие положения

Экспериментальные задачи, предлагаемые на лабораторных работах, могут быть успешно решены в отведенное в соответствии с расписанием занятий время только при условии тщательной предварительной подготовки к каждой из них. Подготовку к лабораторной работе следует начинать с изучения ее описания. Так как в описании даются только основные теоретические сведения, необходимо соответствующие разделы изучить и по учебной литературе [1–3].

Для самостоятельной проверки студентами усвоения теоретического материала в конце описания каждой лабораторной работы приводятся контрольные вопросы. К выполнению лабораторной работы студенты допускаются после проверки преподавателем выполнения подготовительного задания (при его наличии), знаний теоретического материала и порядка выполнения работы.

Студент должен самостоятельно выполнить лабораторную работу, произвести необходимые расчеты и построения, убедиться в соответствии результатов экспериментов теоретическим положениям, оформить и защитить отчет по выполненной работе.

Все лабораторные работы должны выполняться в следующей последовательности:

– ознакомиться с применяемыми электроизмерительными приборами и оборудованием, записать их паспортные данные;

– собрать рабочую схему лабораторного исследования;

– получить разрешение у преподавателя или лаборанта на включение цепи под напряжение;

– произвести требуемые измерения;

– предварительно проанализировать полученные результаты, дать их на утверждение преподавателю;

– разобрать электрическую цепь и привести рабочее место в порядок;

– оформить отчет по лабораторной работе и защитить его на следующем занятии.

Правила сборки электрических цепей и выполнения измерений

В описании каждой лабораторной работы приведены электрические схемы цепей, на которых указаны применяемые в эксперименте приборы и оборудование. Графические изображения некоторых, наиболее часто встречающихся элементов, приведены в табл. 1.

Таблица 1