foe laba

Лабораторные занятия, как один из основных элементов учебного процесса, способствуют усвоению основ курса и установлению связи между теорией и практикой. В учебных лабораториях студенты получают навыки научных исследований в постановке эксперимента, в применении измерительной техники. Лабораторные занятия прививают навыки самостоятельной работы и имеют как познавательное, так и воспитательное значение.

Организационные указания

1.Занятия в лабораториях проводятся в точном соответствии с учебным расписанием. Опоздавшие студенты на занятия не допускаются. Уход с занятий допускается только по разрешению руководителя.

2.Студенты должны соблюдать правила внутреннего распорядка лаборатории. Студентам, не занятым на лабораторных занятиях, пребывание в данной лаборатории запрещается.

3.Перед началом работы в лабораториях кафедры студенты обязаны изучить правила техники безопасности и расписаться в специальном журнале. Студенты, не изучившие правила техники безопасности, к занятиям не допускаются.

4.Лабораторные занятия выполняются бригадами студентов (по 3 - 4 чел.). В ходе выполнения работы ведется специальная тетрадь с подробными черновыми записями, рабочими схемами, данными опытов, расчетами, которые после окончания работы утверждаются руководителем занятий.

5.Студент обязан знать график проведения лабораторных работ, чтобы заранее подготовиться к их выполнению.

6.Придя в лабораторию на очередное занятие, студент обязан предъявить преподавателю оформленный протокол-отчет предыдущей работы (обязательно иметь подписанный препода-

3

вателем черновик) и, после краткого опроса по существу программы новой работы, получить разрешение работать.

7.Студенты, не сдавшие отчет о предыдущей лабораторной работе и не подготовленные к выполнению очередной, к новой работе не допускаются, а в лаборатории выполняют задания не сделанные дома. В этом случае, плановую работу студент обязан выполнить, по согласованию с преподавателем, в другое время.

8.В течение занятия, преподаватель проводит индивидуальный опрос студентов по предыдущей работе. При правильных ответах на поставленные вопросы они получают зачет. Студенты, не успевшие сдать работу во время занятий, обязаны это сделать на ближайшей консультации.

9.Работы, не выполненные по уважительным причинам, по согласованию с преподавателем, отрабатываются в часы консультаций или с другими подгруппами.

10.Категорически запрещается включать схему без предварительной проверки ее преподавателем (или лаборантом). После каждого изменения схемы она вновь должна предъявляться для проверки. При порче приборов и оборудования составляется и подается в бухгалтерию института акт для взыскания их стоимости с виновных.

Порядок выполнения лабораторных работ

1.Осмотреть установленные на рабочем месте приборы, проверить соответствие их данной схеме.

2.Записать технические данные приборов, аппаратов и машин, используемых в работе (табл.1).

3.Приступить к сборке цепи, руководствуясь следующим правилом: сначала соединить последовательную часть цепи (амперметры, токовые обмотки ваттметров, нагрузку и т.д.), а затем собрать цепи напряжения (вольтметры, обмотки напряжения ваттметров и фазометров и т.п.). Сборку последовательной (то-

4

ковой) части цепи следует начинать от одного зажима источника питания и заканчивать на другом.

4.После сборки цепи членам бригады, не собиравшим ее, провести проверку в указанном выше порядке. При выполнении последующих работ, электрические цепи поочередно собирают другие члены бригады.

5.При проверке электрической цепи убедиться в достаточной плотности всех контактов, в правильности установки движков автотрансформаторов, реостатов и рукояток других регулирующих устройств, а также в том, что указательные стрелки всех измерительных приборов стоят на нулевых делениях шкал.

6.В процессе работы необходимо наблюдать за приборами

иследить за тем, чтобы в цепи не возникали режимы, при которых стрелки приборов выходят за пределы шкалы. Несоблюдение этого правила может привести к выходу из строя прибора

7.К результатам замеров следует относиться критически, сравнивая их с теоретически ожидаемыми результатами. В случае сомнения, опыт прекратить и полученные результаты показать преподавателю.

8.Снятие показаний приборов следует производить внимательно и точно. На щитовых приборах угол зрения должен совпадать с направлением стрелки. На приборах с зеркальной шкалой стрелка и ее отражение при отсчете тоже должны совпадать. Обычно отклонение стрелки отсчитывается в делениях, а далее по цене деления прибора делается пересчет в измеряемых величинах. Цена деления определяется отношением предела измерения к полному количеству делений шкалы. У приборов, рассчитанных на один предел, предел измерения можно найти в конце шкалы. У некоторых приборов имеются переключатели пределов, в зависимости от положения которых прибор оказывается включенным на тот или иной предел.

При неравномерной шкале цена деления может быть неодинаковой в различных участках шкалы и определяется по чис-

5

лу делений между большими штрихами с цифрами. У ваттметров, прежде чем определить цену деления, необходимо вычислить предел измерения, умножив предел по току Iном на предел

по напряжению U ном . Цена деления ваттметра находится следующим образом:

где N – число делений шкалы.

Измеряемая мощность вычисляется по формуле

P Cw n ,

где n – число делений, на которое отклонилась стрелка прибора во время измерения.

При использовании многопредельных приборов электромагнитной и электродинамической систем, имеющих неравномерную шкалу, следует включать пределы, позволяющие вести измерения на средних участках шкалы, что увеличивает точность измерения.

9.Все основные расчеты производить во время занятий, для чего необходимо иметь вычислительные устройства.

10.Электрическую цепь начать разбирать только после того, как преподаватель подпишет протокол наблюдений.

11.По окончании работы и утверждении ее результатов преподавателем, рабочее место привести в порядок и сдать лаборанту. После этого студент обращается к преподавателю за разрешением об уходе из лаборатории. До сдачи рабочего места лаборанту ответственность за оборудование несут студенты.

Правила оформления отчета

1.Отчет оформляется каждым студентом на отдельных листах бумаги. Все записи делаются аккуратно чернилами.

2.В отчете должны быть следующие сведения:

6

а) название кафедры; б) название дисциплины;

в) фамилия студента и номер группы; г) дата выполнения работы;

д) номер лабораторной работы и ее название; е) перечень приборов, аппаратов и машин, их технические

данные по форме, указанной в табл.1. ж) рабочая схема;

з) краткие пояснения к работе и расчетным формулам; и) таблицы результатов измерения и вычисления; к) графики, векторные диаграммы; л) анализ полученных результатов и выводы; м) подпись студента.

3.Схемы вычерчиваются аккуратно с использованием стандартных условных обозначений элементов по ГОСТ 2.72368, 2.728-74, 2.729-68 и буквенно-цифровых обозначений по ГОСТ 2.710-81.

4.Графики выполняются на миллиметровой бумаге или бумаге в клеточку. Координатные оси графиков должны иметь оцифрованные равномерные шкалы с нулем в начале координат

иуказанием единиц измерения (рис.1). Для вычерчивания линий на графике наносятся точки, полученные экспериментально или в результате расчета. Они соединяются плавной лекальной кри-

7

вой, проходящей через большинство точек с учетом теоретических положений исследуемого явления.

5.Векторные диаграммы строят в масштабе.

6.При анализе полу-

ченных результатов и в выводе следует указать, какие теоретические положения подтверждаются в работе. В случае расхождения экспериментальных данных с положения-

ми теории необходимо Рис. 1.

выявить возможные причины. При исследовании электрических машин целесообразно сравнить характеристики этих машин. Желательно привести примеры практического применения в производственных процессах явлений или машин, изученных в данной лабораторной работе.

Требования по технике безопасности

Безопасное и безаварийное выполнение лабораторных работ по исследованию электрических машин, цепей и аппаратов возможно при неукоснительном соблюдении требований «Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей» и «Правил техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей».

Прохождение через внутренние органы человека тока 0,05- 0,1 А обычно приводит к смертельному исходу. Напряжение прикосновения, при котором могут возникнуть такие токи, определяется выражением

U пр 0,05Rчел ,

8

где Rчел – сопротивление человека, зависящее от многих факторов (считают, что Rчел =1000 Ом). Работы в лабораториях вы-

полняются при напряжении 110 В постоянного тока и 220/127В трехфазного переменного тока частотой 50 Гц. Эти напряжения являются опасными для жизни человека, так как они превышают напряжение прикосновения. Поэтому прежде чем приступить к сборке электрической цепи, необходимо проверить, в каком положении находятся пакетные и автоматические выключатели на щитке питания данной работы. Включение напряжения может производиться только после проверки преподавателем собранной цепи, по его разрешению и в его присутствии. При необходимости внесения изменений в схему установка должна быть обесточена. Повторное включение производится после проверки измененной цепи преподавателем. Порядок выполнения опытов регламентируется в описании по каждой лабораторной работе в разделе «План работы», в котором даются необходимые указания для безопасного и безаварийного проведения работы.

В случае поражения электрическим током следует немедленно выключить питание данной установки или общее питание лаборатории, освободить пострадавшего от действия электрического тока, принять меры для оказания первой помощи до прибытия на место происшествия врача, поставить в известность о случившемся руководителя лабораторных занятий.

Более подробно требования техники безопасности изложены в «Инструкции по технике безопасности», утвержденной проректором по учебной работе, которая изучается студентами на первом лабораторном занятии. После инструктажа и проверки знания «Инструкции по технике безопасности» студенты расписываются в специальном журнале.

9

Работа № 1. ИССЛЕДОВАНИЕ ОДНОФАЗНЫХ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ.

Цель работы: 1) изучить принцип действия полупроводниковых диодов, однофазных выпрямителей и сглаживающих фильтров; 2) снять внешние характеристики выпрямителей; 3) научиться снимать осциллограммы и внешние характеристики выпрямителей.

Пояснения к работе

Выпрямителями называются устройства, преобразующие переменное напряжение или ток в постоянный с помощью электрических вентилей.

Основную часть этой задачи во всех выпрямителях решает вентильная группа, которая в современных схемах выполняется на полупроводниковых вентилях: неуправляемых – диодах и полууправляемых – тиристорах, по какой – либо из известных схем. При этом вентильная группа всегда преобразует свое входное знакопеременное, например синусоидальное, напряжение u2 (рис. 3 б), в однополярное пульсирующее выходное на-

пряжение - uн (рис. 3 б), содержащее постоянную составляющую U ср , которая и является основным результатом ее работы.

Однако на практике от выпрямителя требуют выполнения еще целого ряда необходимых функций:

- согласования уровня входного переменного напряжения питающей сети, например U1 =220 В, с уровнем постоянного выходного напряжения U2 =6 В, необходимого для номинальной работы нагрузки;

- фильтрации – снижения уровня пульсаций выходного напряжения;

10

- стабилизации или регулирования выходного напряжения. Тогда выпрямитель в своем составе помимо вентильной

группы иметь входной согласующий трансформатор, сглаживающий фильтр, стабилизатор и схему регулирования выходного напряжения.

Вданной работе анализируются относительно маломощные

ипростые однофазные выпрямители, содержащие входной трансформатор, вентильную группу и сглаживающий фильтр или без него.

Поэтому их вентильные группы собраны на полупроводни-

ходом и двумя выводами: анодом от n - области и катодом от p

области. В выпрямителях используется основное свойство диодов – односторонней проводимости, т.е. хорошо проводить ток в прямом направлении и не пропускать в обратном. Управление состоянием (проводимостью) диода осуществляется напряжением внешней электрической цепи. При открывающей – прямой полярности этого напряжения Uпр , показанной на рис. 2 слева,

диод «открывается» и по нему протекает ток Iпр . Соответствен-

но при обратной полярности внешнего напряжения диод «закрывается» и его ток падает практически до нуля. На рис. 2 видно, что диод схемно представляет острие стрелки, показывающей направление действия открывающего внешнего напряжения - Uпр и протекающего по нему прямого тока - Iпр .

11

В зависимости от предъявляемых требований к качеству выпрямленного напряжения и мощности нагрузки применяются различные схемы выпрямителей: однофазные и многофазные, од-

нополупериодные и двухполупериодные и др. Рис.2

Однофазные выпрямители используются для питания потребителей небольшой мощности (десятки - сотни ватт).

Однополупериодные выпрямители применяются редко вследствие большой пульсации выпрямленного напряжения. Более совершенными являются двухполупериодные выпрямители по нулевой или мостовой схемам.

Нулевая схема выпрямителя, т.е. с выводом «нулевой» - средней точки трансформатора Т1 и диаграммы ее рабочих напряжений показаны на рис. 3 а, б. Верхняя диаграмма u2a и u2b

соответственно представляет напряжения выходных полуобмоток W2a и W2b трансформатора, а нижняя - напряжение на на-

грузке - uн

12