эльмаш

Федеральное агентство железнодорожного транспорта Уральский государственный университет путей сообщения Кафедра «Электрические машины»

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ

МАШИНЫ

Учебно-методическое пособие по курсу «Электрические машины и электропривод»

для студентов специальностей 190303 – «Электрический транспорт железных дорог»

190302 – «Вагоны»

140200 – «Электроэнергетика» всех форм обучения

Екатеринбург Издательство УрГУПС 2012

УДК 621.314.212 Э45

Э45        Электрические машины : учеб.-метод. пособие / В. Ф. Григорьев, А. В. Бунзя, А. А. Лившиц, А. В. Бондаренко, Е. М. Азарова. – Екатеринбург : Изд-во УрГУПС, 2012. – 112 с.

Учебно-методическое пособие к лабораторным работам предназначено для студентов электромеханического, механического и заочного факультетов, изучающих курс «Электрические машины и электропривод».

Дана методика выполнения лабораторных работ, а также рекомендации по обработке результатов экспериментальных исследований в лабораторных работах по всем разделам дисциплины.

Даны некоторые теоретические сведения для подготовки, выполнения лабораторных работ и оформления отчетов.

УДК 621.314.212 Печатается по решению редакционно-издательского совета университета

Авторы: В. Ф. Григорьев, профессор кафедры «Электрические машины», канд. техн. наук, УрГУПС;

А.В. Бунзя, зав. кафедрой «Электрические машины», канд. техн. наук, УрГУПС;

А.А. Лившиц, ст. преподаватель кафедры «Электрические машины», УрГУПС;

А.В. Бондаренко, ассистент кафедры «Электрические машины», УрГУПС Е. М. Азарова, ассистент кафедры «Электрические машины», УрГУПС

Рецензенты: А. П. Сухогузов, доцент кафедры «Электрические машины», секция ТОЭ С. А. Дмитриев, доцент кафедры «Автоматизированные

электрические системы», канд. техн. наук, УрФУ

Учебное издание

Редактор С. В. Пилюгина Верстка О. П. Игнатьевой

Подписано в печать 29.05.12. Формат 60×84/16 Бумага офсетная. Усл. печ. л. 6,5.

Тираж 100 экз. Заказ № 33

Издательство УрГУПС 620034, Екатеринбург, ул. Колмогорова, 66

©Уральский государственный университет путей сообщения (УрГУПС), 2012

3

4

Общие вопросы

Правила техники безопасности при выполнении лабораторных работ

Лабораторные установки с электрическими машинами при определенных условиях являются источниками поражения человека электрическим током. При соприкосновении с дву-

мя неизолированными элементами установки, включая заземленный пульт управления и корпуса оборудования, человек, находящийся под напряжением, становится звеном электрической цепи. Возникающий в этом случае в теле человека электрический ток может вызвать ожог кожи или нанести тяжелые поражения дыхательной, сердечной и нервной системам организма, т. е. так называемый электрический удар. Установлено, что переменный и постоянный электрические токи при значении 0,05 А являются опасными, а при значении 0,1 А – смертельными. Опасность поражения возрастает с увеличением напряжения. Следует иметь в виду, что напряжение в несколько десятков вольт (40–60 В) при неблагоприятном стечении обстоятельств может создать условия для электрического удара.

При работе с электротехническими установками всегда следует помнить о возможности поражения электрическим током и соблюдать меры предосторожности.

С целью исключения несчастных случаев студенты должны неукоснительно выполнять следующие правила.

1.Перед началом работы убедитесь по контрольным лампам в отсутствии на пульте испытуемого стенда постоянного и переменного напряжения питающей сети.

2.Убедитесь в исправности изоляции соединительных проводов

ине пользуйтесь проводами без наконечников или штырей.

3.На столе стенда и пульте управления не должны находиться посторонние предметы (книги, сумки, лишние приборы, провода

ит. п.).

5

4.При сборке электрических цепей избегайте пересечения проводов и обеспечьте высокую плотность контактов всех разъемных соединений. Неиспользованные провода уберите со стола стенда в отведенное для них место.

5.Включать автоматы сетей и проводить первое опробование схемы можно только с разрешения преподавателя.

6.Прежде чем разбирать схему или производить любые пересоединения в ней, убедитесь, что контакты автоматов сети разомкнуты (контрольные лампы на пульте не должны гореть) и источники питания отключены, а роторы электрических машин находятся в неподвижном состоянии. Включение схем в сеть после каких-либо переключений можно производить только с разрешения преподавателя.

7.Нельзя прикасаться к неизолированным элементам соединительных и коммутационных устройств, находящихся под напряжением.

8.Обнаружив любую неисправность в электротехническом устройстве, находящемся под напряжением, немедленно отключите автомат сети, нажав красную кнопку аварийного отключения на наклонной панели пульта управления, и сообщите об этом руководителю лабораторного занятия.

9.Изучение правил техники безопасности, получение устного инструктажа от преподавателя и обязательство студента соблюдать эти правила оформляются росписью каждого студента в журнале лабораторных занятий.

Организация работы в учебной лаборатории

1.Перед началом лабораторных занятий студенты обязаны ознакомиться с правилами техники безопасности и пожарной безопасности

ирасписаться в журнале кафедры. Студенты, не прошедшие инструктаж по технике безопасности и пожарной безопасности, к выполнению лабораторных работ не допускаются.

Правила техники безопасности приведены в данном методическом пособии и на планшетах в лабораториях кафедры.

2.К работе в лаборатории электрических машин допускаются студенты:

– ознакомившиеся с правилами организации работы в учебной лаборатории, с устройством лабораторного стенда и теоретически подготовившиеся к работе;

– представившие и защитившие отчет по предыдущей работе.

6

3. Лабораторные работы выполняются бригадой в 3–4 человека. Порядок выполнения лабораторных работ определяется методи-

ческими указаниями. В ходе выполнения лабораторной работы преподаватель может дать индивидуальное задание на бригаду или каждому студенту отдельно.

4.Каждая бригада должна заранее, до выполнения лабораторной работы, подготовить протокол. В протоколе следует привести: дату проведения лабораторной работы, номер и наименование работы, электрические схемы исследуемых электрических машин; должны быть заготовлены таблицы для записи экспериментальных и расчетных данных и расчетные формулы, приведен ожидаемый вид графиков.

5.Перед выполнением лабораторной работы после ознакомления со стендом следует в протоколе привести номинальные данные исследуемой машины, а также на электрических схемах около символов приборов следует указать пределы измерения электрических величин.

6.Все измерения и наблюдения в процессе выполнения работы записываются в рабочий протокол испытаний, который проверяется

иподписывается преподавателем в конце занятия.

После окончания работы и подписания преподавателем протокола испытаний следует полностью отключить лабораторный стенд от напряжения сети с помощью выключателей и разобрать схему.

7.Отчет по выполненной работе составляется каждым студентом во внеурочное время и представляется вместе с протоколом бригады преподавателю перед началом занятия.

8.При нарушении студентом правил работы и техники безопасности бригада отстраняется от работы и удаляется из лаборатории. Возобновить работы в лаборатории она может только с разрешения заведующего кафедрой или декана факультета. При нанесении ущерба оборудованию лаборатории виновные студенты (или бригада) несут материальную ответственность.

Методика проведения эксперимента

После получения разрешения преподавателя на проведение лабораторного исследования необходимо сразу приступить к сборке электрических цепей изучаемого объекта. Для облегчения процесса безошибочной сборки схемы целесообразно сначала соединять участки

7

с последовательным соединением испытуемого устройства и приборов (амперметров, токовых цепей ваттметров), а затем параллельных ветвей как исследуемого объекта, так и приборов. В последнюю очередь включают вольтметры и параллельные ветви ваттметров.

Для правильного выбора контрольно-измерительных приборов и реостатов необходимо установить, какие величины во время опыта будут изменяться существенно. Для измерения величин, изменяющихся в широких пределах, подбирают приборы по максимальному значению измеряемой величины.

Особое внимание следует уделить строгому соответствию выбранных приборов измеряемому роду тока и напряжения.

Собранную схему необходимо обязательно показать преподавателю для проверки, только после его разрешения произвести предварительное опробование цепи включением автомата сети и убедиться в возможности проведения лабораторной работы. Если стрелка како- го-либо прибора выходит за пределы всей шкалы, надо немедленно отключить цепь от источника питания, выяснить причину и в случае необходимости заменить прибор. При снятии характеристик не рекомендуется превышать номинальные значения токов и напряжений испытываемого объекта.

После предварительного опробования стенда следует наметить последовательность отдельных операций и отсчетов, после чего приступить к наблюдениям.

Перед регистрацией отдельных точек любой характеристики целесообразно предварительно без записи быстро провести опыт и определить границы и интервалы между отдельными замерами. Рекомендуется производить замеры для 6–8 точек исследуемой характеристики.

Отсчеты необходимо производить по возможности по всем приборам одновременно. При возникновении сомнения в правильности полученных наблюдений следует повторить их несколько раз. Результаты всех наблюдений записывают в таблицу протокола испытаний. Отсчеты нужно записывать в соответствии с показаниями измерительных приборов, без пересчетов в уме, с указанием использованного предела, показания прибора и цены деления на измеряемом пределе (для многопредельных приборов). От точной и своевременной фиксации наблюдений в протоколе испытаний в значительной степени зависит успех экспериментальной работы.

К следующему этапу работы разрешается приступать, или работу завершать только после проверки и визирования протокола преподавателем.

8

Обработка результатов и оформление отчета

1.После выполнения лабораторной работы каждый студент должен самостоятельно обработать данные исследования и подготовить отчет по проделанной работе индивидуально.

2.Отчет является документом, в котором излагаются сведения

овыполненной работе. Отчет должен быть составлен таким образом, чтобы для понимания содержания и результатов выполненной работы не требовалось дополнительных пояснений.

Отчет и протокол в целом рекомендуется выполнить на стандартных листах бумаги размером 210×297 мм с заполнением текста с двух сторон. Все листы следует сшить и пронумеровать.

3.Отчет должен содержать следующие разделы:

–титульный лист;

–основная часть;

–заключение.

4.Пример оформления титульного листа приведен в приложении А.

На титульном листе отчета следует указать название ведомства подчинения университета, название университета, кафедры, наименование работы, фамилию и инициалы студента, выполнившего работу, номер академической группы и дату выполнения работы, а также должность, фамилию и инициалы преподавателя − руководителя работы.

5.Основная часть отчета должна содержать:

–цель работы, рабочее задание;

–схемы соединения элементов объекта исследования с включенными измерительными приборами;

–паспортные данные объекта исследования;

–таблицы экспериментальных и расчетных данных, расчетные формулы;

–графики зависимостей и пояснительные рисунки;

–выводы и критическую оценку результатов исследований.

6.Название, цель работы и рабочее задание в отчете должны быть четко сформулированы в соответствии с требованиями методических указаний.

Паспортные данные всего оборудования и перечень приборов должны быть внесены перед началом опыта в протокол испытаний.

Схемы соединений необходимо вычерчивать с использованием графического инструмента в соответствии с ГОСТ 2.722−68*. Обо-

9

значения условные графические в схемах. На схемах следует указать маркировку выходных концов и буквенные обозначения элементов схемы, каждая схема должна сопровождаться соответствующей таблицей записей измерений и графиком, иллюстрирующим изучаемые зависимости. В таблицах обязательно следует указать, в каких единицах измерены исследуемые величины.

7.Таблицы необходимо снабдить заголовками, характеризующими проведенный опыт. Обработку результатов испытаний (перевод показаний приборов в физические единицы, расчет полной мощности, коэффициента мощности и т. д.) следует выполнить в лаборатории,

аданные расчетов записать в таблицы протокола испытаний.

8.Графики зависимостей между величинами являются наглядным результатом работы и графическим ответом на вопросы, поставленные экспериментатором. Графики следует вычерчивать карандашом с использованием лекала по координатным сеткам размером не менее 100 × 100 мм, желательно на миллиметровой бумаге.

При построении графиков по осям приводят стандартные условные буквенные обозначения величин и единицы их измерения, деления ука-

зывать с одинаковыми интервалами, начиная от 0, как по оси абсцисс, так

ипо оси ординат. Разрыв шкал не допускается. Вдоль оси абсцисс в выбранном масштабе откладывают независимую переменную; числовые отметки и условное буквенное обозначение этой величины рекомендуется ставить под осью, а наименование единиц измерения указыва-

ют после обозначения величины, например: I, А или Р2, Вт. Вдоль оси ординат масштабные цифры ставят слева от оси, наименование или условное обозначение откладываемых величин – также слева от оси

ипод этим обозначением указывают единицу измерения.

Если в одних координатных осях строят несколько графиков функций одной независимой переменной, то приводят дополнительные шкалы параллельно основным, каждую со своим масштабом. Если величины по осям абсцисс и ординат отложены в определенном масштабе с числовыми отметками, то не следует ставить стрелки, указывающие направление роста численных значений величин.

9. При вычерчивании графиков надо иметь в виду, что всякое измерение имеет случайные погрешности, поэтому не следует проводить кривые через все экспериментальные точки. На графике нужно проводить плавные непрерывные кривые, которые проходят среди экс-

периментальных точек.

10. При наличии нескольких кривых в одной координатной сетке точки, соответствующие опытным данным и относящиеся к различ-

10