МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ
ПРИАЗОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
КАФЕДРА АЭС И ЭП
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
К выполнению лабораторных работ
По курсу «Электротехника с основами электроники»
Для студентов неэлектрических специальностей всех форм обучения
Часть первая.
Мариуполь, 2006 г.
УДК 621.3.036(076.5)
Методические указания к выполнению лабораторных работ по курсу «Электротехника с основами электроники» Ч.1. (для студентов неэлектротехнических специальностей всех форм обучения)/Соств.: А.К.Алексеев, В.Н.Трамбовецкий, С.А.Федоровская, Н.А.Щербина. – Мариуполь: ПГТУ, 2006 – 64с.
Приведенные лабораторные работы охватывают разделы курса: «Электрические цепи постоянного тока, однофазного и трехфазного переменного тока».
Составители: А.К.Алексеев, доцент;
В.Н.Трамбовецкий, ст.препод.
С.А.Федоровская, ст.препод.
Н.А.Щербина, мастер производственного обучения.
Ответственный за выпуск: В.Н.Кравченко.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Предлагаемые методические указания составлены преподавателями кафедры «Автоматизация электроэнергетических систем, электропривода и электротехники» Приазовского государственного технического университета и предназначены для студентов неэлектрических специальностей университета.
Основной целью лабораторных занятий является углубление и закрепление теоретических знаний, приобретенных студентами на лекциях, практических занятиях, самостоятельной работе с учебными пособиями по электротехнике, а также привитие студентам навыков в проведении инженерных исследований.
Количество работ и их объемы для студентов различных специальностей и форм обучения (дневной и заочной) устанавливаются кафедрой автоматизации электрических систем, электропривода и электротехники ПГТУ в соответствии с учебными программами для отдельных специальностей.
Настоящие методические указания составлены таким образом, чтобы подготовить студентов к сознательному самостоятельному выполнению лабораторных работ. Прежде, чем приступить к выполнению работ, предлагается ознакомиться с общими указаниями к их выполнению и оформлению, рекомендуется изучить правила техники безопасности, которые нужно соблюдать при выполнении лабораторных работ. При подготовке к выполнению лабораторных работ и к ответам на контрольные вопросы следует ознакомиться с литературой, указанной в списке литературы. В разделе «Цель работы» к каждой лабораторной работе имеются ссылки на соответствующие параграфы учебников по теме данной работы.
Описание каждой лабораторной работы составлено применительно к оборудованию лаборатории электротехники и промышленной электротехники кафедры автоматизации электроэнергетических систем, электропривода и электротехники Приазовского государственного технического университета.
1. Общие указания к выполнению лабораторных работ.
Лабораторные занятия являются одним из важнейших элементов учебного процесса.
Приобретение практических навыков при выполнении лабораторных работ не может быть выполнено другими видами учебных занятий. Лабораторные работы – это первые самостоятельные эксперименты студентов. Навыки, получаемые при проведении экспериментальных работ необходимы в дальнейшем для самостоятельного решения разнообразных электротехнических задач.
Выполнение лабораторных исследований можно разбить на три этапа: подготовка, выполнение исследований и оформление отчета. Что же включает в себя каждый этап лабораторного исследования?
а) Подготовка к работе
Для выполнения отдельных лабораторных исследований создаются бригады из трех-четырех человек. Все члены бригады выполняют одно и то же лабораторное исследование.
Предварительная подготовка включает в себя следующее:
– повторение соответствующего раздела лекционного курса;
– тщательное ознакомление с содержанием лабораторной работы по методическому указанию, изучение разделов (параграфов) рекомендованной литературы.
При этом следует хорошо уяснить цель исследования, назначение электрооборудования и аппаратуры, применяемой в работе, и ожидаемые результаты.
– подготовка протокола исследований, где должны быть представлены принципиальная схема включения, таблицы, расчетные формулы и т.д.
Студент допускается к очередной лабораторной работе после представления преподавателю отчета по лабораторной работе, выполненной на предыдущем занятии и представления протокола очередной лабораторной работы, при удовлетворительных ответах на вопросы текущей работы.
На первом лабораторном занятии преподаватель знакомит студентов с инструкцией по технике безопасности и предлагает каждому расписаться в журнале для подтверждения того, что с правилами по технике безопасности он ознакомлен.
б) выполнение исследований.
Уяснив последовательность экспериментального исследования, усвоив электрическую схему соединения отдельных элементов электрической цепи, студенты записывают паспортные и технические данные измерительных приборов, аппаратов, электрических машин и отдельных элементов исследуемой электрической цепи.
В основном, все лабораторные работы, представленные в данном руководстве выполняются на специальных лабораторных стендах, на которых расположены все измерительные приборы, необходимые элементы для сборки электрических цепей и выводы от электрических машин, трансформаторов и электронных схем.
Выполнение лабораторных работ начинается с выбора необходимой измерительной аппаратуры в соответствии с величиной и родом тока исследуемого объекта.
Затем собираются электрические цепи выполняемой работы по заданным схемам. В первую очередь соединяются элементы схемы, составляющие последовательную (токовую) цепь. Затем присоединяются элементы параллельных цепей катушки вольтметров, катушки напряжений ваттметров, счетчиков, фазометров и т.д. Если в схемах предусмотрены резисторы, сопротивления которых регулируются, то в первый момент включения их сопротивления должны быть полностью введены. Указательные стрелки измерительных приборов должны стоять на нуле шкал.
Собранная схема проверяется всеми членами бригады и руководителем работ, после чего можно приступать к проведению экспериментов.
КАТЕГОРИЧЕСКИ ЗАПРЕЩАЕТСЯ ПРОИЗВОДИТЬ ВКЛЮЧЕНИЕ СХЕМЫ БЕЗ ПРОВЕРКИ ЕЕ РУКОВОДИТЕЛЕМ И БЕЗ РАЗРЕШЕНИЯ НА ВКЛЮЧЕНИЕ.
Если в процессе работы возникает необходимость в изменении схемы соединений, следует сначала отключить схему от источника энергии, а затем произвести изменение в схеме. Невыполнение этого правила может вызвать электрические травмы и порчу приборов.
После включения схемы нужно убедиться в том, что все измерительные приборы работают нормально, а затем производить опыты в соответствии с порядком выполнения, указанным в руководстве.
ЗАПРЕЩАЕТСЯ ОСТАВЛЯТЬ БЕЗ НАДЗОРА ВКЛЮЧЕННУЮ СХЕМУ.
В случае перерыва в подаче питания или других аварийных случаях исследуемую схему надо немедленно отключить.
Прежде, чем снимать показания, следует определить цену деления прибора.
Для определения цены деления прибора нужно предел измерения разделить на число делений шкалы. Для многопредельных приборов на каждый предел измерения будет своя цена деления.
Для приборов электромагнитной системы с неравномерной шкалой следует установить число делений между двумя значащими цифрами и определить цену деления на этом диапазоне.
Для измерения активной мощности в цепях переменного тока используется электродинамический ваттметр (тип Д539). Предел измерения по току обеспечивается соответствующим включением токовой цепи прибора, а предел измерения по напряжению устанавливается с помощью рычажного переключателя на корпусе прибора.
Цена деления ваттметра, Вт/дел. вычисляется по формуле
,
где UH, IH – установленные пределы измерения по напряжению и по току;
αmax – полное число делений шкалы.
При включении приборов через измерительные трансформаторы тока и напряжения цена деления прибора должна быть умножена на коэффициент трансформации.
Запрещается переносить аппаратуру и приборы с одного стенда на другой без разрешения руководителя.
При выполнении работы показания измерительных приборов записываются в протоколе испытаний и в соответствующие, заранее подготовленные таблицы. В этих таблицах должны быть предусмотрены графы и для рассчитываемых величин, расчеты которых производятся в лаборатории. По полученным данным (по указанию преподавателя) строятся основные графики и диаграммы.
При возникновении неясностей и сомнений в правильности проведения эксперимента необходимо проверить данные, повторив опыт.
Результаты эксперимента следует показать руководителю, при правильном выполнении работы преподаватель дает разрешение на окончание исследования и разборку схемы.
После окончания исследований приводится в порядок рабочее место, а провода аккуратно размещаются в местах хранения.
Оформление отчета
Каждый студент самостоятельно должен обработать данные эксперимента и подготовить отчет о проделанной работе.
В отчете на титульном листе указываются названия института, кафедры и лаборатории, номер и наименование работы, фамилия и инициалы студента, выполнившего работы, номер его академической группы.
Отчет должен содержать электрические схемы соединения элементов объекта исследования с включенными измерительными приборами, таблицы с записью результатов эксперимента, графики зависимостей и векторные диаграммы. Все таблицы, графики и диаграммы должны иметь заголовки, поясняющие зависимость, которую они характеризуют. Вычерчивание схем, таблиц и графиков необходимо выполнять чертежным инструментом (линейкой, циркулем, лекалом и т.д.), карандашом, либо чернилами. Графики, диаграммы желательно строить на миллиметровой или клетчатой бумаге.
Графическое изображение результатов опыта выполняется так, чтобы кривые плавно проходили через большинство полученных точек, с учетом характера строимых зависимостей. Следует обращать внимание на правильный выбор масштаба. Построение кривых необходимо начинать с нулевого значения, совмещая его с началом координат. Если в одних координатных осях строятся несколько графиков в функции одной и той же величины, то нужно проводить дополнительные оси ординат, каждая со своей масштабной шкалой. При этом различные кривые должны иметь свое обозначение.
В отчете приводится перечень используемых в работе измерительных приборов с указанием системы измерительных механизмов, пределов измерения, класса точности и заводского номера.
По каждой лабораторной работе студентами сдается зачет, который принимается при наличии оформленного отчета о работе во время лабораторных занятий или в дополнительные часы консультаций. Зачеты следует сдавать сразу же после оформления отчета о работе.
Для сдачи зачета необходимо иметь ясное представление о всех деталях проведенных исследований, уметь теоретически обосновать полученные результаты и отвечать на вопросы, приведенные в конце описания каждой лабораторной работы.
Техника безопасности при работе с электрическими установками.
Опасность поражения электрическим током
Лабораторные стенды являются действующими электроустановками и при определенных условиях могут стать источником опасности поражения электрическим током. Дело в том, что тело человека обладает свойством электропроводности и при соприкосновении с неизолированными элементами установки, находящейся под напряжением, оно становится звеном электрической цепи. Возникший вследствие этого в теле человека электрический ток может вызвать электрическую травму или нанести тяжелые поражения нервной, сердечной и дыхательной системам организма (электрический удар).
Установлено, что как постоянный, так и переменный электрические токи при величине 0,05А являются опасными, а при величина 0,1А – смертельными. Понятно, что опасность возрастает с увеличением напряжения.
Чтобы оценить, при каком напряжении может быть нанесен серьезный ущерб здоровью человека или какое напряжение считать опасным для жизни, надо знать величину сопротивления тела человека. Однако это чрезвычайно изменчивая величина, зависящая от свойств кожи человека, от душевного состояния и ряда других причин. Как показываю измерения, сопротивление тела человека может изменяться в широки пределах – от 700 до нескольких десятков тысяч Ом. Нетрудно подсчитать, что напряжение даже в несколько десятков вольт (40…60В) может при неблагоприятном стечении обстоятельств создать условия, когда возможен электрический удар.
Правила электробезопасности во время лабораторных занятий
1. Приступая к работе с электрическими устройствами, помните об опасности поражения электрическим током и будьте осторожны.
2. Прежде, чем приступить к сборке электрической цепи из элементов и устройств, расположенных на стенде, убедитесь, что контакты автоматов электрических сетей постоянного и переменного токов находятся в отключенном положении. Указатели положения элементов регулирования, лабораторных автотрансформаторов и источников питания должны находиться в нулевом положении.
3. Нельзя проверять пальцами наличие напряжения между выводами источников питания линейных проводов сетей: для этого служит вольтметр.
4. Помните, что отключенный конденсатор может сохранять опасный остаточный заряд, и не забывайте разрядить его до включения в электрическую цепь.
5. Убедитесь в исправности изоляции соединительных проводов, и не пользуйтесь проводами без наконечников и штырей.
6. При сборке цепей избегайте пересечения проводов и обеспечьте высокую плотность контактов всех разъемных соединений. Неиспользованные провода и приборы уберите с рабочего стола стенда в отведенное для них место.
7. Запрещается включать под напряжение цепь, если в ней имеются провода, один конец которых остается свободным.
8. Первое включение проверенной электросхемы можно производить только в присутствии руководителя.
9. Запрещается включать цепь без предупреждения товарищей. При включении необходимо громко сказать: «Включаю напряжение!».
10. Запрещается производить какие-либо переключения в схеме, находящейся под напряжением. Запрещается оставлять без присмотра установку, находящуюся под напряжением.
11. При работе с электрическими машинами необходимо следить за тем, чтобы одежда, волосы и провода не были захвачены вращающимися частями.
12. Категорически запрещается размыкать цепь вторичной обмотки трансформатора тока, если его первичная обмотка включена в сеть.
13. Обнаружив любую неисправность в электротехническом устройстве, находящемся под напряжением, немедленно отключите соответствующий автомат на стенде и сообщите об этом руководителю лабораторного занятия.
14. Прежде, чем разбирать электрические цепи или производить любые пересоединения в них, убедитесь, что контакты автоматов сети разомкнуты, источники питания отключены, а роторы электромашин находятся в неподвижном состоянии.
15. Установку и замену предохранителей на стендах можно производить только по разрешению руководителя при отключенном от стенда питании.
16. В лаборатории отключение напряжение при любой опасности (короткое замыкание, пожар, попадание под напряжение и т.п.) производится на главном щите питания.