электротехника и электроника
.pdfГ.М. Третьяк, Ю.Б. Тихонов
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА
Учебно-методическое пособие по лабораторным работам
Омск ● 2008
Федеральное агентство по образованию Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия
(СибАДИ)
Г.М. Третьяк, Ю.Б. Тихонов
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА
Учебно-методическое пособие по лабораторным работам
Омск Издательство СибАДИ
2008
Оглавление |
|
Общие указания………………………………..………………….…….. |
4 |
Правила электробезопасности при выполнении лабораторных |
|
работ.............................................................................................................. |
4 |
Содержание отчета по лабораторным работам и требования, |
|
предъявляемые к его оформлению………………................................. |
5 |
Лабораторная работа № 1. Электрические измерения…….................. |
11 |
Лабораторная работа № 2. Исследование разветвленной цепи по- |
|
стоянного тока………………...................................................................... |
22 |
Лабораторная работа № 3. Последовательное соединение активно- |
|
го, индуктивного и емкостного сопротивлений………............................ |
24 |
Лабораторная работа № 4. Параллельное соединение активного, |
|
индуктивного и емкостного сопротивлений……………......................... |
29 |
Лабораторная работа № 5. Трехфазная электрическая цепь при со- |
|
единении приемников «звездой»………………………............................ |
35 |
Лабораторная работа № 6. Трехфазная электрическая цепь при со- |
|
единении приемников «треугольником»………………………............... |
39 |
Лабораторная работа № 7. Неуправляемые выпрямители................... |
44 |
Лабораторная работа № 8. Тиристорные выпрямители и симистор- |
|
ные регуляторы переменного тока............................................................. |
54 |
Лабораторная работа № 9. Изучение характеристик транзистора....... |
63 |
Лабораторная работа № 10. Изучение работы транзисторного уси- |
|
лителя............................................................................................................ |
68 |
Библиографический список..................................................................... |
73 |
3
ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ
Лабораторные занятия по электротехнике представляют собой экспериментальный метод решения определенной задачи, дополняя и конкретизируя учебный материал, с которым студенты знакомятся на лекциях.
В процессе выполнения лабораторных работ студенты знакомятся с устройством и конструктивными особенностями основных электроизмерительных приборов, машин и аппаратов, осваивают технику электрических измерений, методику и технику проведения лабораторного эксперимента, чтения и сборки электрических схем, самостоятельно решают несложные вопросы исследовательского характера.
К выполнению каждой работы студенты должны подготовиться до лабораторного занятия, предварительно ознакомившись с описанием работы и изучив соответствующие вопросы теории. Отдельные вопросы теории, которые представляются недостаточно понятными, необходимо проработать по учебнику или по конспекту лекций.
ПРАВИЛА ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
1.Лабораторные стенды являются действующими электроустановками
ипри определенных условиях могут стать источником опасности поражения электрическим током. Тело человека обладает свойством электропроводности и при соприкосновении с двумя неизолированными элементами установки, находящимися под напряжением, оно становится звеном электрической цепи. Электрический ток, протекающий через тело человека, может вызвать электрическую травму (ожог кожи) или нанести тяжелые поражения нервной, сердечной и дыхательной системам организма.
Ток силой 0,05 А опасен, а силой 0,1 А – смертелен. Степень поражения электрическим током зависит и от продолжительности его воздействия. Опасность поражения электрическим током возрастает с увеличением напряжения. Все это следует помнить и всегда соблюдать необходимые меры предосторожности.
2.Прежде чем приступить к сборке схемы, следует убедиться в том, что стенд обесточен (выключатель напряжения стенда находится в выключенном положении).
3.Нельзя проверять пальцами наличие напряжения между выводами источников питания или линейных проводов сетей.
4.Помните, что отключенный конденсатор может сохранять остаточный заряд, поэтому не забывайте разрядить его до включения в цепь.
5.Не пользуйтесь проводами без наконечников и штырей.
6.Подавать напряжение на стенд и проводить эксперимент можно
4
только с разрешения руководителя лабораторного занятия.
7.Не прикасайтесь к неизолированным элементам соединительных и коммутационных устройств, находящихся под напряжением.
8.При работе с цепями переменного тока, содержащими последовательное соединение индуктивности и емкости, следует помнить, что напряжение на этих элементах в некоторых случаях может намного превышать напряжение источника.
9.Прежде чем производить какие-либо изменения в схеме, ее нужно отключить от источника электрической энергии.
10.Обнаружив любую неисправность в электрическом устройстве, находящемся под напряжением, немедленно снимите напряжение со стенда и сообщите об этом руководителю лабораторного занятия.
СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА ПО ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ И ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ЕГО ОФОРМЛЕНИЮ
Студент должен иметь отдельную рабочую тетрадь для оформления отчетов по лабораторным работам. Каждый отчет должен содержать (в указанной последовательности):
–название работы;
–цель работы;
–электрическую схему эксперимента;
–таблицы измерений и вычислений;
–расчетные формулы;
–векторные диаграммы и графики;
–выводы.
Впроцессе подготовки к работе в тетрадь заносятся: название работы, цель работы, электрическая схема испытаний, таблицы, расчетные формулы.
Впроцессе работы следует внимательно следить за измерительными приборами. Если стрелка выходит за пределы шкалы, необходимо увеличить предел измерения или взять другой прибор с большим пределом измерения. Если стрелка находится на нерабочем участке шкалы, необходимо уменьшить предел измерения или взять прибор с меньшим пределом измерения. Следует помнить, что проведенные измерения тем точнее, чем ближе к предельному значению отклоняется стрелка.
По результатам эксперимента каждый студент выполняет расчеты, строит диаграммы и графики и оформляет отчет. Отчет оформляется чернилами, тщательно и аккуратно с оставлением полей. Материал отчета должен излагаться грамотно, записи и формулировки должны быть точными и ясными. Схемы, векторные диаграммы и графики выполняются с помощью чертежных принадлежностей.
5
Элементы электрических схем должны соответствовать условным графическим обозначениям в соответствии с табл. 1.
Таблица 1
Условные графические обозначения некоторых элементов на электрических схемах
Наименование |
Заводская |
|
Обозначение |
Расшифровка |
||||||||||||||||
|
|
|
маркировка |
|
|
|
на схеме |
|
|
|||||||||||
Резистор |
МЛТ-2 |
|
|
|
|
|
|
R1 |
Тип МЛТ, мощность рассеяния 2 Вт, |
|||||||||||
постоянный |
2К2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
номер на схеме 1, допустимое отклоне- |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
И |
|
|
|
|
|
|
2,2к |
|
|
|
|
ние сопротивления от номинала 5% |
|||||
Резистор |
СП-3в |
|
|
|
|
|
|
R2 |
Тип СП-3в, |
мощность рассеяния |
||||||||||
переменный |
0,025 Вт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,025 Вт, функциональная характеристи- |
|||
|
|
|
15к; В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ка В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
15к |
|
|
||||||||
Терморези- |
|
|
|
|
|
|
|
R3 |
Сопротивление |
термочувствитель- |
||||||||||
стор |
|
|
СТ1-21 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ное кобальтомарганцевое |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t° CТ1-21 |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R4 |
Сопротивление нелинейное, зависит |
|||||||||
Варистор |
СН1-1-1500 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
от напряжения |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
СН1-1-1500 |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R5 |
Сопротивление зависит от освещен- |
|||||||
Фотосопро- |
ФСК-Г1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ности |
|
||
тивление |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
ФСК-Г1 |
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
Конденса- |
К40П-2а |
|
|
|
|
|
|
С1 |
К – конденсатор, 40 – бумажный с |
|||||||||||
тор |
постоян- |
0,047 мкФ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
фольговыми обкладками, П – для посто- |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
ной емкости |
10% 400 В |
0,047 |
|
|
|
|
янного тока, 2а – конструктивное испол- |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
нение |
|
Конденса- |
К50-20 |
|
|
|
|
|
+ |
|
С2 |
|
– |
|||||||||
тор |
электро- |
20 мкФ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
литический |
100 В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Конденса- |
КПЕ |
|
|
|
|
|
|
С3 |
|
– |
||||||||||
тор |
перемен- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
ной емкости |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Конденса- |
|
|
|
|
|
|
|
С4 |
Конденсатор |
керамический под- |
||||||||||
тор |
подстро- |
КПК |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
строечный |
|
|
ечный |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Катушка |
– |
|
|
|
|
|
|
L1 |
|
– |
||||||||||
индуктивно- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
сти |
без |
сер- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
дечника |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Катушка |
|
|
|
|
|
|
|
L2 |
|
|
||||||||||
индуктивно- |
– |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
– |
||
сти |
с сердеч- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
ником |
или |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
дроссель |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6
|
|
Заводская |
Обозначение |
|
Продолжение табл. 1 |
||
|
|
|
|
|
|||
Наименование |
марки- |
на схеме |
Расшифровка |
|
|||
Катушка |
ин- |
ровка |
L3 |
|
|
|
|
– |
|
|
– |
|
|||
дуктивности |
|
|
|
|
|
||
подстроечная |
|
|
|
|
|
|
|
Трансформа- |
|
|
|
|
|
|
|
тор с сердечни- |
– |
Т1 |
|
|
– |
|
|
ком |
|
|
|
|
|||
Полупровод- |
Д226Б |
VD1 |
|
Диод плоскостной кремниевый |
|||
никовый диод |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Д226Б |
|
|
|
|
|
|
|
VD2-VD5 |
Мост выпрямительный из |
четырех |
||
Мост выпря- |
– |
~ |
|
диодов |
|
|
|
мительный |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
~ |
|
|
|
|
|
|
|
– |
+ |
|
|
|
|
|
|
VD6 |
|
Работа на обратной ветви вольт- |
||
Стабилитрон |
Д815А |
|
|
амперной характеристики |
|
||
|
|
|
Д815А |
Изменение сопротивления p-n пере- |
|||
|
|
|
VD7 |
|
|||
Фотодиод |
|
ФД1 |
|
|
хода при изменении освещения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ФД1 |
Излучение света при протекании то- |
|||
|
|
|
VD8 |
|
|||
Светодиод |
|
АЛ102А |
|
|
ка через p-n переход |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
АЛ102А |
Германиевый |
транзистор |
малой |
|
|
|
|
VT1 |
|
|||
|
|
ГТ308Б |
|
|
мощности типа p-n-p |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Транзистор |
|
ГТ308Б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
биполярный |
|
|
VT2 |
|
Транзистор типа n-p-n |
|
|
|
|
– |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
Заводская |
Обозначение |
Продолжение табл. 1 |
|
|
|
|
|
||
Наименование |
марки- |
на схеме |
Расшифровка |
|
|
|
|
ровка |
VT3 |
Кремниевый полевой транзистор |
с |
|
|
|
|||
Транзистор |
КП302А |
|
p-n переходом и каналом n-типа |
|
|
|
|
|
|||
полевой |
|
|
КП302А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
VT4 |
Кремниевый полевой транзистор |
с |
Транзистор |
– |
|
p-n переходом и каналом р-типа |
|
|
полевой |
|
|
|
|
|
Тиристор |
КУ201И |
VD9 |
– |
|
|
|
|
|
|
|
|
Контакты |
|
|
Нормально разомкнутый (замыкаю- |
||
магнитного |
– |
|
щий) |
|
|
пускателя, |
элек- |
|
Нормально замкнутый (размыкаю- |
||
тромагнитного |
|
|
щий) |
|
|
реле |
|
|
|
Переключающий |
|
|
|
– |
SB1 |
Замыкающий с самовозвратом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
– |
SB2 |
Размыкающий с самовозвратом |
|
Контакты |
|
|
|
||
|
|
|
|
||
кнопочные |
|
|
SB3 |
Без самовозврата (возврат повтор- |
|
|
|
– |
|
ным нажатием) |
|
|
|
– |
КК1 |
Контакт теплового реле |
|
|
|
|
|
|
|
Выключатель |
|
SQ1 |
С замыкающим контактом |
|
|
конечный |
(кон- |
ВПК-2112 |
|
|
|
цевой) |
|
|
|
|
|
Катушка |
(об- |
– |
КМ |
– |
|
мотка) пускате- |
|
|
|||
ля или реле |
|
|
|
|
|
Элементы |
теп- |
|
КК |
– |
|
лового реле |
– |
|
|
||
|
|
|
8 |
|
|
|
|
|
Заводская |
Обозначение |
|
Окончание табл. 1 |
|
|
|
|
|
|
|||
Наименование |
|
марки- |
на схеме |
|
Расшифровка |
||
|
|
|
ровка |
QS |
|
QS – неавтоматический разъедини- |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
РПБ |
|
|
тель; РПБ – рубильник с боковым ры- |
|
|
|
|
|
|
|
чажным приводом |
|
Выключатели |
|
QF |
I>,Tº> |
|
QF – автоматический разъедини- |
||
АЕ2013 |
|
|
тель; защита: I > – максимальная токо- |
||||
трехфазные |
|
|
|
|
вая; Tº > – тепловая |
||
|
|
|
ПМЛ1100 |
КМ |
|
|
Контакты пускателя магнитного |
|
|
|
|
|
|
|
|
Лампы |
нака- |
– |
|
EL |
|
Лампа осветительная |
|
|
|
|
|
|
|||
ливания |
|
|
– |
|
HL |
|
Лампа сигнальная |
Трансформа- |
|
ТМ-100 |
|
|
|
Мощность 100 кВА, соединение об- |
|
тор трехфазный |
|
|
|
моток «звезда» – «звезда» с нулем |
|||
силовой |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Трехфазный: 4А – серия, Х – алю- |
|
|
|
|
|
М1 миниевая станина и чугунные щиты, 80 – |
||
|
|
|
4АХ80А4 |
|
|
высота оси вращения в мм, А – длина |
|
Двигатели |
|
|
|
|
сердечника, 4 – число полюсов |
||
|
|
|
|
|
|
||
асинхронные |
с |
|
|
|
|
|
|
короткозамкну- |
|
|
|
|
Однофазный: АД – асинхронный |
||
тым ротором |
|
АД180-4/71 |
М2 |
|
двигатель, 180 Вт, 4 полюса |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
Векторные диаграммы и графики должны быть вычерчены на милли- |
|||||||
метровой бумаге с соблюдением выбранных масштабов, которые указыва- |
|||||||
ются на |
рисунках (например, |
для |
тока |
МI =1 А ; для напряжения |
|||
|
|
|
|
|
|
|
мм |
|
|
|
|
|
9 |
|
|
МU =10 ммВ ). Размеры графиков должны быть не менее 10×10 см. Шкалы
электрических величин, откладываемых по осям координат, размещаются слева от оси ординат и под осью абсцисс. Обозначения этих величин пишутся на осях координат. При изображении нескольких графиков в одних координатных осях необходимо для каждой изображаемой величины показать на оси ординат отдельную шкалу с соблюдением на ней выбранного масштаба.
Электрические величины (ЭДС, напряжение, ток, сопротивление, мощность и др.), а также размерности должны записываться в соответствии с табл. 2.
Таблица 2
Единицы измерения основных электрических величин по международной системе СИ и их обозначения
|
Величина |
|
Единица измерения |
|||
Наименование |
|
Обозначение |
Наименование |
Обозначение |
||
Сила тока |
|
|
|
I, i |
Ампер |
А |
Частота тока |
|
|
|
f |
Герц |
Гц |
Напряжение |
|
|
|
U, u |
Вольт |
В |
Сопротивление |
ак- |
|
R |
|
|
|
тивное |
|
|
|
Ом |
Ом |
|
Сопротивление |
реак- |
|
ХL |
|
|
|
тивное индуктивное |
|
Ом |
Ом |
|||
Сопротивление |
реак- |
|
ХС |
|
|
|
тивное емкостное |
|
|
Ом |
Ом |
||
Сопротивление |
пол- |
|
Z |
|
|
|
ное |
|
|
|
Ом |
Ом |
|
Проводимость актив- |
|
g |
Сименс |
См |
||
ная |
|
|
|
|
|
|
Проводимость |
реак- |
|
bL |
Сименс |
См |
|
тивная индуктивная |
|
|||||
Проводимость |
реак- |
|
bС |
|
|
|
тивная емкостная |
|
|
Сименс |
См |
||
Проводимость полная |
|
Y |
Сименс |
См |
||
Мощность активная |
|
Р |
Ватт |
Вт |
||
Мощность |
реактив- |
|
Q |
Вар |
ВАр |
|
ная |
|
|
|
|
|
|
Мощность полная |
|
S |
Вольт-ампер |
ВА |
||
Емкость |
|
|
|
С |
Фарада |
Ф |
Индуктивность |
|
|
L |
Генри |
Г |
|
Индукция |
магнит- |
|
В |
Тесла |
Тл |
|
ная |
|
|
|
|
|
|
Поток магнитный |
|
Ф |
Вебер |
Вб |
||
Напряженность |
|
Н |
Ампер на метр |
А |
||
магнитного поля |
|
|
м |
|||
|
|
|
|
|
|
|
10