Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Электротехника. Методические рекомендации по проведению лабораторных работ для студентов технических специальностей
.pdf
Министерство образования и науки Хабаровского края
Краевое государственное бюджетное образовательное учреждение
«Комсомольский-на-Амуре авиационно-технический техникум»
Е. Д. Носкова
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
Методические рекомендации
по проведению лабораторных работ
для студентов технических специальностей
Ай Пи Эр Медиа
Саратов • 2018
УДК 621.3
ББК 31.2
Н84
Носкова, Е. Д.
Н84 Электротехника [Электронный ресурс]: методические рекомендации по
проведению лабораторных работ для студентов технических специально-
стей / Е. Д. Носкова. — Электрон. дан. и прогр. (7 Мб). — Саратов: Ай Пи
Эр Медиа, 2018. — 49 с.
ISBN 978-5-4486-0063-0
Рассматривается методика выполнения лабораторных работ по электротехнике с использованием технологии виртуальных приборов. Система выполнения работ разработана в графической среде программирования NI LabVIEW
и работает на аппаратной основе учебной станции «NI ELVIS II+» (или NI
ELVIS II), работающий со специально разработанной макетной платой для проведения лабораторных работ.
Предназначено для преподавателей электротехнических дисциплин, а так-
же для студентов специальностей 15.02.01 «Монтаж и техническая эксплуатация промышленного оборудования», 15.02.08 «Технология машиностроения»,
22.02.06 «Металлургия черных металлов», 22.02.05 «Обработка металлов давлением» и др.
Учебное электронное издание
© Носкова Е. Д., 2017
© ООО «Ай Пи Эр Медиа», 2017
Технический редактор А.Д. Матлахова
Компьютерная верстка, обложка С.С. Сизиумовой
Для создания электронного издания использовано:
Приложение pdf2swf из ПО Swftools, ПО IPRbooks Reader,
разработанное на основе Adobe Air
Подписано к использованию 07.08.2017. Объем данных 7 Мб.
Издание представлено в электронно-библиотечных системах
IPRbooks (www.iprbookshop.ru),
Библиокомплектатор (www.bibliocomplectator.ru)
Бесплатный звонок по России: 8-800-555-22-35
Тел.: 8 (8452) 24-77-97, 8 (8452) 24-77-96
Отдел продаж и внедрения ЭБС:
доб. 206, 213, 144, 145
E-mail: sale@iprmedia.ru
Отдел комплектования ЭБС:
доб. 224, 227, 208
E-mail: mail@iprbookshop.ru
По вопросам приобретения издания обращаться:
доб. 208, 201, 222, 224
E-mail: izdat@iprmedia.ru, author@iprmedia.ru
СОДЕРЖАНИЕ
Введение ................................................................................................................ 5
Лабораторная работа № 1. Последовательное соединение резисторов ....... 7
Лабораторная работа № 2. Параллельное соединение резисторов ............. 10
Лабораторная работа № 3. Смешанное соединение резисторов ................. 14
Лабораторная работа № 4. Цепь синусоидального тока
с активным сопротивлением .............................................................................. 17
Лабораторная работа № 5. Цепь синусоидального тока с последовательно
включенными активным и индуктивным сопротивлениями .......................... 21
Лабораторная работа № 6. Цепь синусоидального тока с последовательно
включенными активным и емкостным сопротивлениями .............................. 25
Лабораторная работа № 7. Цепь синусоидального тока
с последовательно включенными активным, индуктивным,
емкостным сопротивлениями ............................................................................. 29
Лабораторная работа № 8. Резонанс напряжений
в цепи синусоидального тока ............................................................................. 33
Лабораторная работа № 9. Резонанс токов в цепи
синусоидального тока ......................................................................................... 38
Лабораторная работа № 10. Однофазный трансформатор........................... 42
Список использованных источников ............................................................ 49
4
ВВЕДЕНИЕ
Лабораторный практикум по дисциплине «Электротехника» разработан с
использованием технологии виртуальных приборов и включает практические
занятия по основным разделам электротехники.
Система разработана в графической среде программирования
NI LabVIEW и работает на аппаратной основе учебной станции
«NI ELVIS II+» (или NI ELVIS II), работающей со специально разработанной
макетной платой для проведения лабораторных работ.
Студент имеет возможность собирать на плате электрические схемы,
подключать необходимые источники питания и измерители, проводить эксперименты с изучаемыми схемами, собирать, отображать и сохранять необходимую информацию в виде таблиц, графиков, осциллограмм и векторных диаграмм.
При проведении каждой лабораторной работы на монитор выводится соответствующая электрическая схема, необходимые измерительные приборы и
инструменты.
Параллельно с выполнением практического занятия студент имеет прямой доступ к теоретическим материалам и пошаговым инструкциям по проведению лабораторной работы.
Программа обладает простым и интуитивно понятным пользовательским
интерфейсом. В инструкциях по проведению лабораторной работы подробно
описаны действия, направленные на качественное выполнение работы. Кон-
троль за выполнением работы осуществляет преподаватель.
Методическое описание лабораторной работы выполнено таким образом,
что позволяет студенту познакомиться с теоретическим материалом по теме,
собрать электрическую схему. Кроме того, имеется возможность снять необходимые показания с приборов, произвести расчеты.
Специальная программа позволяет наглядно видеть, как меняются параметры элементов при изменении какой – либо характеристики.
Результат работы сохраняется в файле формата Excel.
В процессе работы над лабораторными формируются профессиональные
(ПК) и общие компетенции (ОК), свойственные при изучении данной дисциплины студентами всех специальностей:
5
– выполнять расчеты электрических цепей;
– выбирать электротехнические материалы на основе анализа их свойств
для конкретного применения;
– пользоваться приборами и снимать их показания;
– выполнять поверки амперметров, вольтметров и однофазных
счетчиков;
– выполнять измерения параметров цепей постоянного и переменного
токов;
– основы теории электрических и магнитных полей;
– методы расчета цепей постоянного, переменного однофазного и трехфазного токов;
– методы измерения электрических, неэлектрических и магнитных величин;
– схемы включения приборов для измерения тока, напряжения, энергии,
частоты, сопротивления изоляции, мощности;
– правила поверки приборов: амперметра, вольтметра, индукционного
счетчика;
– классификацию электротехнических материалов, их свойства, область
применения
– осуществлять поиск и использование информации, необходимой для
эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и
личностного развития;
– использовать информационно–коммуникационные технологии в профессиональной деятельности;
– самостоятельно определять задачи профессионального и личностного
развития, заниматься самообразованием, осознанно планировать повышение
квалификации.
6
Лабораторная работа № 1
Тема: «Последовательное соединение резисторов»
Введение
Последовательное и параллельное соединение в электротехнике – два основных способа соединения элементов электрической цепи. При последова-
тельном соединении все элементы связаны друг с другом, так что включающий
их участок цепи не содержит ни одного узла (точки соединения трех и более
проводников). При последовательном соединении проводников сила тока во
всех проводниках одинакова.
Цель работы
Экспериментально проверить расчет эквивалентного сопротивления при
последовательном соединении резисторов.
Основные теоретические сведения
В лабораторной работе исследуется последовательное соединение трех
резисторов.
При последовательном соединении по всем резисторам в цепи течет один
и тот же ток:
I =I1=I2=I3
Согласно закону напряжений Кирхгофа можно записать:
E= IR1 + IR2 + IR3 = I(R1 + R2 + R3)= I R
Соответственно, R
= R1 + R
экв
2 + R3
экв
Следовательно, эквивалентное сопротивление последовательной цепи
равно сумме сопротивлений всех последовательно соединенных резисторов.
Согласно закону Ома, напряжения на отдельных участках цепи U1 = IR1,
U2 = IR2, U3 = IR
В нашем случае, U=E и U= U1+ U2 +U
3
.
3
Следовательно, напряжение U на зажимах источника равно сумме напряжений на каждом из последовательно включенных резисторов. Из приведенных
выше формул также следует, что напряжения между последовательно соединенными резисторами распределяются пропорционально их сопротивлениям
U1: U2: U3– R1,: R
2: R3
Методика выполнения лабораторной работы
В работе исследуется цепь, состоящая из источника напряжения Е и последовательно включенных сопротивлений R1,, R2, R
7
Сопротивления выбира-
3.
ются в соответствии с заданными преподавателями вариантами. После сборки
№
R1 R2 R
3
Ом
1
100
1000
700
2
200
900
800
3
300
800
900
4
400
700
1000
5
500
600
100
6
600
500
200
7
700
400
300
8
800
300
400
9
900
200
500
10
1000
100
600
цепи с заданными номиналами сопротивлений задаются несколько значений
напряжения Е и измеряется ток в цепи и падение напряжения на каждом сопротивлении для каждого заданного значения напряжения.
На основании полученных экспериментальных данных рассчитываются
значения сопротивлений для каждого резистора и суммарное эквивалентное сопротивление последовательной цепи, после чего определяются средние по всем
замерам значения сопротивлений и погрешность измерения.
Порядок выполнения лабораторной работы
Соберите электрическую схему с установленными на ней полями компонентов и приборов. Последовательность монтажа схемы выполнять в строгом
соответствии с рекомендациями преподавателя. Номиналы сопротивлений
установить в соответствии вариантом из табл. 1.
Таблица 1
Варианты сопротивлений R (Ом)
8
1. По данным эксперимента рассчитать значения сопротивлений для каж-
№
Установить
Измерить
Рассчитать
Е
R1
R2
R3
V1 V2
V3
V4
А
1 R1
R2
R3
R
экв
(∑Ri)
R
экв
(U/I)
(В)
(Ом)
(В)
(мА)
(Ом)
1
2 3
дого значения напряжения:
R1=
; R2=
; R3=
; R
экв = R1
+R2+ R
3
2. Рассчитайте средние сопротивления элементов цепи при разных значе-
ниях заданных напряжений и соответствующие значения погрешностей изме-
рения.
3. Сравните величины номиналов сопротивлений, установленных на пла-
те элементов цепи и сопротивлений, рассчитанных на основании экспериментально полученных данных.
Расчеты произвести и занести в таблицу 2.
Таблица 2
Таблица замеров и расчетов
Отчет по лабораторной работе
Отчет по лабораторной работе должен включать в себя файл в формате
Excel, содержащий графики и расчеты в соответствии с требованиями (произве-
сти опыт три раза, с разными значениями напряжения).
Контрольные вопросы
1. Чему равно эквивалентное сопротивление трех последовательно
включенных резисторов, если R1=1 кОм, R2=2 кОм, R3=3 кОм (выбрать правильный ответ).
а) R
= 1 кОм б) R
экв
= 6 кОм в) R
экв
= 0,5 кОм
экв
2. Чему равно эквивалентное сопротивление трех последовательно
включенных резисторов, если падения напряжения на них равны: 2 В, 3 В, 5 В,
а общий ток цепи равен 0,2 А? (выберите правильный ответ)
а) R
= 10 кОм б) R
экв
= 20 кОм в) R
экв
= 50 кОм
экв
9
Лабораторная работа № 2
Тема: «Параллельное соединение резисторов»
Введение
Последовательное и параллельное соединение в электротехнике – два основных способа соединения элементов электрической цепи. При параллельном
соединении все входящие в цепь элементы объединены двумя узлами и не
имеют связей с другими узлами. При параллельном соединении падение
напряжения между двумя узлам, объединяющими элементы цепи, одинакова
для всех элементов.
Цель работы
Экспериментально проверить расчет эквивалентного сопротивления при
параллельном соединении резисторов.
Основные теоретические сведения
В лабораторной работе исследуется параллельное соединение трех резисторов.
При параллельном соединении по всем резисторам в цепи приложено
одинаковое напряжение, поэтому, согласно закону Ома:
I1=
I
=
2
I3=
Согласно закону токов Кирхгофа общий ток цепи:
I1 + I2 + I3= I
Преобразуя приведенные формулы, получим:
Если в данной формуле вместо значений
щие значения проводимости G
G
, получим альтернативное написание:
= G1+ G2+ G
экв
использовать соответствую-
3
Эквивалентная проводимость параллельной цепи равна сумме проводимостей параллельно соединенных резисторов.
Следовательно, при увеличении числа параллельно включаемых резисторов эквивалентная проводимость электрической цепи увеличивается (а эквивалентное сопротивление уменьшается).
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]