МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ,

МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

Національний авіаційний університет

ЕЛЕКТРОТЕХНІКА ТА

ЕЛЕКТРОМЕХАНІКА

Лабораторний практикум для студентів напряму підготовки 6.050202 «Автоматизація та комп’ютерно-інтегоровані

технології»

Київ 2013

ЗМІСТ

Вступ 4

Лабораторна робота 1. ДОСЛІДЖЕННЯ НЕРОЗГАЛУЖЕНОГО КОЛА ЗМІННОГО СТРУМУ 5

Лабораторна робота 2. ДОСЛІДЖЕННЯ ЕЛЕКТРИЧНИХ КІЛ МЕТОДОМ РІВНЯНЬ КІРХГОФА 8

Лабораторна робота 3. ДОСЛІДЖЕННЯ ЕЛЕКТРИЧНИХ КІЛ МЕТОДОМ КОНТУРНИХ СТРУМІВ 14

Лабораторна робота 4. ДОСЛІДЖЕННЯ ЕЛЕКТРИЧНИХ КІЛ МЕТОДОМ ВУЗЛОВИХ ПОТЕНЦІАЛІВ 19

Лабораторна робота 5. ВИЗНАЧЕННЯ ПАРАМЕТРІВ ЕЛЕКТРИЧНИХ КІЛ МЕТОДОМ ПЕРЕТВОРЕНЬ 23

Лабораторна робота 6. ДОСЛІДЖЕННЯ РЕЗОНАНСНИХ ЯВИЩ В КОЛАХ ЗМІННОГО СТРУМУ 28

Лабораторна робота 7. ДОСЛІДЖЕННЯ ЕЛЕКТРИЧНИХ ЯВИЩ В ТРИФАЗНИХ КОЛАХ ЗМІННОГО СТРУМУ ТИПУ «ЗІРКА–ЗІРКА» З НУЛЬОВИМ ПРОВОДОМ 31

Лабораторна робота 8. ДОСЛІДЖЕННЯ ЕЛЕКТРИЧНИХ ЯВИЩ В ТРИФАЗНИХ КОЛАХ ЗМІННОГО СТРУМУ ТИПУ «ТРИКУТНИК–ТРИКУТНИК» 36

Лабораторна робота 9. ДОСЛІДЖЕННЯ НЕЛІНІЙНИХ КІЛ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ 39

Лабораторна робота 10. ДОСЛІДЖЕННЯ МАГНІТНИХ КІЛ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ 43

Лабораторна робота 11. ДОСЛІДЖЕННЯ ОДНОФАЗНОГО ТРАНСФОРМАТОРА 48

Лабораторна робота 12. ДОСЛІДЖЕННЯ ТРИФАЗНОЇ АСИНХРОННОЇ МАШИНИ 55

Лабораторна робота 13. ДОСЛІДЖЕННЯ ХАРАКТЕРИСТИК ГЕНЕРАТОРА ПОСТІЙНОГО СТРУМУ 62

Лабораторна робота 14. ДОСЛІДЖЕННЯ МАШИНИ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ З НЕЗАЛЕЖНИМ ЗБУДЖЕННЯМ 69

Лабораторна робота 15. ДОСЛІДЖЕННЯ МАШИНИ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ З ПОСЛІДОВНИМ ЗБУДЖЕННЯМ 74

Список літератури 79

ВСТУП

Лабораторні роботи підготовлено згідно з робочою навчальною програмою дисципліни „Електротехніка та електромеханіка” для студентів напряму підготовки 6.050202 «Автоматизація та комп’ютерно-інтегоровані технології».

Мета лабораторних робіт – закріплення теоретичних знань студентів, вдосконалення навичок дослідження фізичних процесів, що супроводжують електричне та електромеханічне перетворення енергії.

Роботи виконуються у три етапи. На першому підготовчому етапі, який передує роботі в лабораторії, студент повинен ознайомитись з метою роботи; за допомогою літератури вивчити теоретичні аспекти роботи; відповісти на частину контрольних запитань; підготувати протокол лабораторної роботи, в якому вказати мету роботи, головні етапи завдання, таблицю для запису результатів дослідження.

На другому етапі, безпосередньо в лабораторії, необхідно зібрати схему розрахункової моделі, або скласти програму для розрахунків. Протягом досліджень, занотовуючи отримані результати, необхідно одночасно аналізувати їх з метою запобігання похибок, які можуть виникнути за рахунок недосконалості моделі або помилок у програмі.

На завершальному етапі роботи необхідно провести обчислення, накреслити графіки та діаграми, порівняти результати дослідів з теоретичними розрахунками і зробити висновки відносно досліджених процесів, занотувати їх у звіт роботи. Дати відповідь на контрольні питання і захистити роботу перед викладачем.

До виконання лабораторної роботи допускаються лише підготовлені студенти, які виконали перший етап запланованої роботи і мають повністю оформлену попередню роботу.

Лабораторна робота 1

Дослідження нерозгалуженого кола змінного струму

Мета: дослідити коло однофазного змінного струму при послідовному з’єднанні споживачів з різним характером опорів. Побудувати векторну діаграму напруг.

Теоретичні положення

При послідовному з’єднанні споживачів з різним характером опорів (активним, індуктивним і ємнісним) (рис. 1.1) за другим законом Кірхгофа можна записати рівняння або . В комплексній формі: або [1–3].

Запишемо його відповідно для схеми рис. 1.1

(1.1)

Множник в рівнянні (1.1) називають комплексним опором:

Векторна діаграма кола зобра­жена на рис. 1.2.

Рис. 1.1

Рис. 1.2

Для визначення загальної напруги, прикладеної до кола (рис. 1.1), необхідно скласти синусоїдні напруги на окремих її ділянках. Цю операцію можна виконати по правилу складання векторів (рис. 1.2).

Завдання

Лабораторна робота виконується на стенді «Електротехніка та основи електроніки».

1. Задати величину напруги живлення електричного кола, зібравши схему на рис. 1.3.

2. Дослідити електричне коло при послідовному з’єднанні активного та індуктивного опорів (рис. 1.4).

3. Дослідити електричне коло при послідовному з’єднанні активного індуктивного та ємнісного опорів (рис. 1.5).

4. Розрахувати величину активного та індуктивного опорів та коефіцієнт потужності для схем на рис. 1.4 та 1.5.

5. Побудувати векторні діаграми напруг для схем на рис. 1.4 та 1.5.

6. Зробити висновки по роботі та отриманим результатам.

Хід роботи

Уваг ! З'єднання та перемикання в схемі проводити тільки з модулем стенду, який використовується для виконання даної лабораторної роботи (рис. 1.3). Категорично забороняється перемикати комутаційну апаратуру інших модулів лабораторного стенду.

Перед виконанням лабораторної роботи переконатися, щоб тумблери SA3, SA4 були вимкнені (нижнє положення). Увага: напруга на виході ЛАТРа не більш 80 В, а струм досліджуваної схеми (РА1) не більш 0,8 А.

1. Зібрати схему для завдання величини напруги живлення (рис. 1.3). Включити тумблер SA3 і встановити напругу ЛАТРа рівною 80 В, контролюючи її значення по вольтметру РV3. Для чого перемикач діапазону напруги ЛАТРа встановити в положення 110 В. Напруга ЛАТРа регулюється двома перемикачами: лівим з кроком 10 В і правим кроком 1 В. Напруга U_латр не повинна перевищувати 80 В. Вимкнути SA3.

2. Зібрати схему згідно рис. 1.4 для дослідження послідовного з’єднання індуктивності і активного опору. Увага: тумблер SA4 завжди знаходиться в нижньому положенні, стежити за показаннями амперметра РА1, які не повинні перевищувати 0,8 А. Включити SA3 і зняти показання приладів. Результати занести в табл. 1.1. Вимкнути SA3. Зобразити досліджувану схему.

Рис. 1.3.

Рис. 1.4.

Таблиця 1.1

Вимірювання|виміри|				Обчислення|підрахунки|
Uлатр, В (РV3)	I, А (РА1)	Р, Вт (РW2)	U2, В (РV2)	R17, Ом	L1, мГн	cos

3. Зібрати схему згідно рис. 1.5 для дослідження послідовного з’єднання індуктивного, активного і ємнісного опорів. Величину ємнісного опору змінювати шляхом перемикання тублерів (3 значення– 10 мкФ, 30 мкФ, 60 мкФ). Увага: тумблер SA4 завжди знаходиться в нижньому положенні, стежити за показаннями амперметра РА1, які не повинні перевищувати 0,8 А. Зняти показання приладів і занести в табл. 1.2. Вимкнути SA3.

Рис. 1.5.

Таблиця 1.2

Вимірювання|виміри|				Обчислення|підрахунки|
Uлатр, В (РV3)	I, А (РА1)	Р, Вт (РW2)	U2, В (РV2)	R17, Ом	L1, мГн	С11, мкФ	cos

4. Розрахувати повний опір кола для схеми на рис. 1.4 Z=U_латр/ I. Активний опір визначається за формулою R17=Р/I². Розрахувати індуктивний опір . Величини індуктивності та коефіцієнту потужності визначаються за співвідношеннями:

; ,

де f =50 Гц – частота мережі живлення.

Коефіцієнт потужності для схеми на 1.5 розраховується аналогічно.

5. Побудувати векторні діаграми напруг для схем на рис. 1.4 та рис. 1.5 і зроботи висновки по отримним результатам.

Контрольні питання

1. Як визначити величину реактивного опору котушки L?

2. Як визначити величину реактивного опору ємності С?

3. Як визначити величину комплексного опору при послідовному з’єднанні R, L і С?

4. Визначіь величину струму при послідовному з’єднанні активного опору R, котушки L і ємності С.

Лабораторна робота 2