Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

ГОУ ВПО «Дальневосточный государственный

университет путей сообщения»

Кафедра «Электротехника, электроника и электромеханика»

О.В. Моисеева О.А. Малышева П.Н. Трофимович

Электротехника и электроника

Сборник лабораторных работ

Хабаровск

Издательство ДВГУПС

2010

УДК 621.3 (075.8)

ББК З 2 я 73 + З 85 я 73

М 748

Рецензенты:

Кафедра «Теоретические основы электротехники»

Комсомольского-на-Амуре государственного технического университета

(заведующий кафедрой кандидат технических наук,

доцент А.Ф. Сочелев)

Технический директор ООО «Энергоимпульс+»

В.Ф. Зинов

Моисеева, О.В.

М 748 Электротехника и электроника: сборник лабораторных работ / О. В. Моисеева, О. А. Малышева, П. Н. Трофимович. – Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2010. – 84 с.: ил.

Сборник лабораторных работ соответствует государственному образовательному стандарту высшего профессионального образования направлений подготовки 23.05.04. «Эксплуатация железных дорог».

Содержит описания и рекомендации по последовательности выполнения лабораторных работ, а также контрольные вопросы для самостоятельной подготовки к защите лабораторных работ.

Предназначено для студентов 2-го и 3-го курсов дневной формы обучения, изучающих дисциплину «Общая электротехника и электроника».

УДК 621.3 (075.8)

ББК З 2 я 73 + З 85 я 73

ã ГОУ ВПО «Дальневосточный государственный

университет путей сообщения» (ДВГУПС), 2010

Введение

Роль и значение электрической энергии в жизни и экономической деятельности человека общеизвестны. Благодаря удобству ее получения, передачи на расстояние и распределения между потребителями она получила широкое распространение и стала основой современной техники.

Техническое использование электрических, магнитных и электромагнитных явлений при потреблении электрической энергии получило название электротехники. Курс электротехники и электроники – это основа всех электротехнических дисциплин, имеющий большое значение для подготовки молодого специалиста в любой области производства.

Сборник содержит 17 лабораторных работ, в которых описаны методики теоретических расчетов и экспериментальных исследований характеристик и параметров линейных электрических цепей постоянного, однофазного и трёхфазного переменных токов, магнитных цепей, трансформаторов, электрических машин, полупроводниковых и электронных приборов, электрических измерений.

Приводимые теоретические сведения не могут заменить учебников и учебных пособий по соответствующим разделам курса. Поэтому перед выполнением и защитой каждой работы студенту необходимо изучить соответствующий раздел по учебнику.

ОБЩИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ И ТРЕБОВАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

Важнейшим условием получения хороших практических знаний является предварительная подготовка студентов к каждой лабораторной работе, а также понимание цели и содержания работы. Поэтому, перед выполнением лабораторных работ студент должен изучить её содержание и порядок выполнения, повторить основы теории по конкретной схеме опыта, связанного с выполнением данной работы, подготовить таблицы для занесения результатов измерения и расчетов.

В лабораторных работах № 3, 6, 9, 13 и 14 исследования производятся с помощью системы компьютерного моделирования электрических и электронных схем Electronics workbench (EWB). Компьютерное моделирование по сравнению с опытами в реальных цепях характеризуется частичной идеализацией электрических процессов, что позволяет исключить второстепенные свойства цепи для выявления главных закономерностей. Существенным является безопасность для студента и оборудования при эксперименте на компьютерной модели.

На экране ЭВМ имитируется реальное рабочее место (рис.1), изображения компонентов схем соответствуют стандартным условным обозначениям, а изображение электроизмерительных приборов повторяет экраны и лицевые панели реальных устройств с функционирующими органами управления, что способствует формированию у студентов навыков реальных исследований.

Схему экспериментальной установки студент должен собрать в рабочем поле программы EWB.

Для создания схемы необходимо переместить нужные компоненты, которые схем сгруппированы по функциональному принципу, с помощью указателя мыши из соответствующей панели в рабочее окно. Чтобы соединить компоненты в единую цепь надо подвести указатель мыши к выводу элемента до появления черной контактной точки. Нажав на левую кнопку мыши, переместить ее указатель вместе с появившимся проводником до вывода другого компонента. Изменение параметров компонентов становится доступным при двойном щелчке левой кнопки мыши на изображении элемента схемы. Включение экспериментальной установки (запуск процесса моделирования) производится щелчком левой кнопки мыши на изображении клавишного выключателя в правом верхнем углу экрана (Activate simulation), аналогично производится ее выключение. При считывании показаний с экранов измерительных приборов необходимо обращать внимание на порядок единиц измерения. Буква перед единицей измерения обозначает приставку «микро» ( ), а буква – приставку «милли» ( ). На рис.1 амперметр показывает ток 220,2 миллиампера.

Рис.1. Окно программы EWB

По окончанию лабораторной работы каждый студент должен самостоятельно обработать результаты выполняемых им опытов и составить отчет о проделанной лабораторной работе.

Отчет должен помимо названия университета и кафедры, номера и названия лабораторной работы, индекса учебной группы и фамилии студента на титульном листе содержать следующие сведения:

- описание цели работы;

- электрическую схему работы;

- таблицы с записью результатов проведённых опытов и выполненных вычислений;

- расчетные формулы, по которым выполнялись вычисления;

- диаграммы и графики зависимостей;

- выводы о проведенной работе.

Все схемы, таблицы и графики, приводимые в отчете, должны иметь наименования. Схемы соединений, таблицы, диаграммы и графики зависимостей следует выполнять карандашом с помощью линейки с обязательным соблюдением требований ГОСТ на условные обозначения элементов схем (табл. 1) и на обозначения единиц измерения.

График должен содержать координатные оси с символами электрических параметров и единицами измерения, координатную сетку, оцифрованные шкалы на осях, расчетные или экспериментальные точки и соединяющую их линию. Числа на шкалах координатных осей должны быть кратны (1; 2; 5) , где – целое число. Линию характеристики на графике не обязательно проводить через все точки, она должна правильно отражать усредненный вид характеристики с учетом возможных погрешностей при эксперименте. При изображении на одной координатной плоскости нескольких характеристик их необходимо подписать, возможно использование различных типов линий и цветов.

Таблица 1

Условные графические обозначения элементов схем

Наименование	Обозначение	Наименование	Обозначение
Соединение (ответвление проводов)		Прибор измерительный (амперметр, вольтметр)
Корпус прибора, устройства		Прибор измерительный (ваттметр)
Контакт замыкающий		Лампа накаливания
Резистор, активное сопротивление		Обмотка якоря машины постоянного тока
Конденсатор, емкость		Общее обозначение двигателя переменного тока
Катушка индуктивности, индуктивность		Полупроводниковый диод
Источник электродвижущей силы (ЭДС)		Биполярный транзистор p-n-p-типа

В последнем разделе отчёта о проделанной работе (выводы) студент должен дать оценку свойствам объекта исследования, подтвердились ли экспериментальные и теоретические сведения и т. д.

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ

Находясь в лаборатории возле стендов необходимо помнить, что многие элементы схемы лабораторной установки, находящиеся под напряжением, доступны для прикосновения. Поэтому студенты в лаборатории должны соблюдать исключительную осторожность и правила техники безопасности:

1. Студент, находясь в лаборатории, должен быть предельно дисциплинированным и внимательным; беспрекословно выполнять все указания преподавателей и лаборантов; находиться непосредственно у исследуемой лабораторной установки.

2. Запрещается подходить к другим установкам, распределительным щитам и пультам и делать на них какие-либо включения или переключения; включать схему под напряжение, если кто-нибудь касается её неизолированной токоведущей части; производить какие-либо изменения схемы, находящейся под напряжением; оставлять без наблюдения лабораторную установку или отдельные приборы под напряжением.

3. При перемещениях движков и рукояток пускорегулирующей аппаратуры необходимо следить за тем, чтобы рука была в соприкосновении только с изолированной рукояткой.

4. Если схема содержит конденсаторы, то после её отключения необходимо разрядить конденсатор, замкнув накоротко выводы каким-либо проводником.

5. О всех замеченных случаях неисправности в работе лабораторных установок и нарушения правил техники безопасности каждый студент должен немедленно доложить преподавателю.

6. Если произошел несчастный случай, лабораторную установку следует немедленно отключить, оказать пострадавшему первую помощь и сообщить об этом преподавателю.

Инструктаж по технике безопасности должен быть зафиксирован в специальном журнале, где каждый студент должен расписаться.