vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Краткое описание конструкции стенда ЭВ-4

Лабораторные работы по исследованию радиотехнических цепей выполняются на универсальном лабораторном стенде ЭВ-4 (рис. 1).

Рис. 1. Передняя панель стенда ЭВ-4

На лицевой части секции в два ряда установлены восемь панелей с измерительными приборами, элементами электрических цепей, электронными и магнитными устройствами. На каждой панели указано назначение приборов, элементов и устройств. В методических указаниях к каждой лабораторной работе указано расположение приборов и элементов на панелях.

В плоскости стола установлена панель источников питания (рис. 2). Вращая ручку лабораторного автотрансформатора (ЛАТР) (поз. 3) можно получать регулируемые от 0 до 220 В постоянное и переменное напряжения. На панели имеются два вольтметра контроля переменного (слева, поз. 2) и постоянного (справа, поз. 4) напряжений. Слева вверху на панели находятся кнопки и сигнальная лампа включения сети (поз. 1). Под вольтметрами расположены кнопки и сигнальные лампы включения переменного и постоянного напряжений.

Рис. 2. Панель источников

В нижней части панели расположены гнезда, к которым подключены выводы (слева) трехфазного источника, соединенного по схеме "звезда"(гнезда поз. 5), однофазного синусоидального источника (гнезда поз. 6), источника постоянного тока (гнезда поз. 7) и стабилизированного источника постоянного тока 12 В (гнезда поз. 8), кнопка и сигнальная лампа включения которого находятся в верхнем правом углу пульта.

3

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Правила техники безопасности

Прежде чем приступить к работе в лаборатории, каждый студент должен ознакомиться с правилами внутреннего распорядка и техники безопасности при работе в лабораториях электротехники, электроники и микропроцессорной техники. Инструктаж по технике безопасности проводит преподаватель.

После получения инструктажа каждый студент должен расписаться в журнале, свидетельствуя, что он ознакомлен с правилами техники безопасности и обязуется их выполнять.

Запрещается входить в лабораторию в верхней одежде, загромождать рабочие места. Студенты распределяются по отдельным бригадам, закрепляются за лабораторными стендами

и отвечают за их сохранность.

Прежде чем приступить к сборке электрических цепей, нужно убедиться, что напряжение питания отключено.

Сборку электрических цепей необходимо производить строго в соответствии с методическими указаниями, следить, чтобы соединительные провода не натягивались, а дополнительные измерительные приборы были расставлены на рабочем столе удобно для пользования. Собранная электрическая цепь должна быть представлена для проверки преподавателю, ведущему занятия в группе.

Включение источника питания должно производиться по разрешению и в присутствии преподавателя.

Запрещается прикасаться к неизолированным токоведущим частям, находящимся под напряжением!

При измерении напряжений одним вольтметром на разных участках электрической цепи необходимо сначала присоединить провода к вольтметру и только затем свободные концы присоединить к тому участку цепи, на котором измеряется напряжение.

При обнаружении каких-либо неполадок в работе необходимо отключить напряжение и сообщить об этом преподавателю.

Различные переключения в электрической цепи делаются только при отключенном источнике питания.

Во избежание поражения электрическим током от только что отключенных заряженных конденсаторов необходимо их разряжать путем замыкания изолированным проводником.

После окончания работы необходимо отключить источник питания, разобрать электрическую цепь, выключить приборы, собрать и сдать лаборанту соединительные провода, привести в порядок рабочее место.

Общие требования к подготовке, проведению и оформлению результатов лабораторной работы

I. Подготовка к проведению лабораторной работы.

Только сознательная, тщательная подготовка к проведению работы обеспечит достижение поставленной в работе цели. Для этого студент обязан:

-ознакомиться с описанием лабораторной работы;

-изучить разделы теоретического материала, относящиеся к данной лабораторной работе;

-уяснить цель проведения эксперимента, постановку задачи, рабочее задание;

-подготовить бланк протокола для проведения лабораторной работы.

Протокол каждой лабораторной работы оформляется на отдельных листах формата А4. На титульном листе протокола указываются название вуза и кафедры, номер и наименование лабораторной работы, группа и фамилия студента, фамилия преподавателя. Пример оформления титульного листа приведен в приложении.

В протоколе должна быть сформулирована цель проведения работы, составлена программа проведения экспериментов в соответствии с рабочим заданием, начерчены принципиальные схемы опытов, заготовлены таблицы для внесения экспериментальных данных, записаны необходимые соотношения для обработки экспериментальных данных.

II.Работа в лаборатории.

1.Перед началом работы студент предъявляет преподавателю оформленный протокол предыдущей лабораторной работы и заготовленный бланк протокола очередной работы.

2.Допуск к выполнению работы производится после предварительной беседы с преподавате-

лем.

4

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

3.Сборка электрических цепей производится в строгом соответствии с заданием. В начале собираются все токовые цепи, включенные последовательно с источником, затем включаются параллельные цепи измерения напряжения. Измерительные приборы, включаемые в цепь параллельно, удобнее подключать проводами другого цвета.

4.При сборке цепей необходимо следить за надежностью контактов.

5.Обращать особое внимание на выбор измерительных приборов и их пределов измерения; запись показаний приборов производить в единицах СИ, обращая внимание на цену деления шкалы прибора.

6.После каждого этапа работы перед разборкой схемы проводится анализ и оценка полученных результатов, которые предъявляются их преподавателю. Недопустимо при разборке схемы тянуть за провода, а не за контактный наконечник.

7.По окончании работы полученные экспериментальные данные предъявляются преподавателю для визирования.

III. Оформление отчета по лабораторной работе.

1.Протокол оформляется аккуратно чернилами каждым студентом бригады индивидуально.

2.Указываются тип, пределы измерений, класс точности, системы измерительных приборов.

3.Все электрические схемы чертятся с соблюдением принятых стандартных обозначений по ГОСТ 2.721-74 и ЕСКД.

4.Все графики, характеристики, векторные диаграммы строятся в прямоугольной системе координат со строгим соблюдением выбранного масштаба и указанием единиц на осях координат.

5.На схемах замещения указываются значения параметров.

6.В соответствии с рабочим заданием проводятся необходимые расчеты и анализ полученных результатов, сравнение экспериментальных и теоретических (расчетных) данных и объяснение наблюдаемых расхождений.

Отчет о выполненной работе сдается преподавателю в специально отведенное для защиты лабораторных работ время. На защите, в результате беседы с преподавателем, выясняется понимание значимости проведенных экспериментов, оценивается достоверность полученных результатов, овладение теоретическими разделами, обосновывающими методы расчета, знание принципов действия устройств. Также преподавателю предъявляются записи лекций по теме лабораторной работы.

Общие методические рекомендации

В лабораторных работах в цепях постоянного и переменного токов используется источник регулируемого напряжения, расположенный на панели источников питания. Включение источника производится путем последовательного нажатия кнопок "Сеть" и "Постоянное" напряжение. Зеленые сигнальные лампы показывают включение источника. Перед включением источников ручка регулирования величины напряжения должна находиться в крайнем левом положении на отметке «0». Поворотом ручки можно изменять напряжение от 0 до 220 В. Источники питания имеют вольтметры контроля (для индикации) напряжения и три пары соединительных гнезд.

Для сборки электрической цепи постоянного тока используются три постоянных резистора сопротивлением R = 100 Ом и мощностью Р = 50 Вт каждый и переменный резистор с R = 0 ÷ 150 Ом, Р = 50 Вт, расположенные на вертикальной панели № 6 стенда. На панели приведены графические обозначения этих элементов и находятся гнезда для подключения к ним.

Для измерения токов используются два магнитоэлектрических амперметра: М42100 с диапазонами измерений от 0 до 2 А и один М760 с диапазоном от 0 до 1 А (панель № 6).

Измерение напряжений производится магнитоэлектрическим вольтметром М760 с пределом измерения 150 В, расположенным на той же панели.

Для измерения переменных токов и напряжений используются приборы электродинамической системы (панели №2 и №3).

Соединения электрической цепи производят с помощью соединительных штекерных проводов, входящих в комплект стенда. Для подключения вольтметра рекомендуется пользоваться проводом другого цвета, отличного от проводов электрических цепей.

Для более точных измерений используются два цифровых электронных мультиметра В7 – 22А, позволяющих измерять постоянное напряжение в пределах от 0 до 1000 В и постоянный ток в пределах от 0 до 2000 мА, а также переменное напряжение от 0 до 300 В и переменный ток от 0 до 2000 мА.

Для включения напряжения питания цифровых приборов используется тумблер "Сеть".

5

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Приборы имеют клавишные переключатели рода работ (измерение напряжения, тока, сопротивления), пределов измерения, вида напряжения и тока (постоянного и переменного), штепсельные гнезда для включения приборов в электрическую цепь.

В каждой схеме электрической цепи при подключении цифровых приборов указано, какие клавиши должны быть нажаты и к каким гнездам подключается цепь измерения.

Сборка электрических цепей производится при отключенном напряжении источника. Включение источника питания производится с разрешения преподавателя после проверки

правильности сборки электрической цепи.

Оборудование и приборы, используемые при выполнении работ

Комплект измерительный К505 (рис. 3) предназначен для измерения переменных токов, напряжений и активных мощностей в однофазной и трехфазных (трех- и четырехпроводных) электрических цепях при равномерной и неравномерной нагрузках фаз.

Рис. 3. Измерительный комплект К505

Включение комплекта в однофазную и трехфазную электрическую цепь для измерения токов, напряжений и активной мощности производится согласно схемам, приведенным на внутренней стороне крышки комплекта. При этом источник питания подключается к группе зажимов «Генератор», а нагрузка – к группе зажимов «Нагрузка» в соответствии с указанной маркировкой фаз.

Токи до 10 А на пределах 0,5; 1; 2,5; 5 и 10 А измеряются амперметром электромагнитной системы класса точности 0,5, подключенным к вторичной обмотке встроенного в комплект трансформатора тока с номинальным значением, равным 5 А. Для расширения пределов измерения тока предусмотрен выносной трансформатор, позволяющий производить измерение до 600 А. Диапазон измерения тока выбирается переключателем, расположенным над амперметром. Линия с указателя переключателя показывает диапазон амперметра и цену деления амперметра. Прибор имеет следующие диапазоны измерения тока и соответствующие данному диапазону цены деления: 0,5А/0,005А/дел; 1А/0,01А/дел; 2,5А/0,025А/дел; 0,5А/0,005А/дел.

В трехфазных электрических цепях при измерении токов до 10 А амперметр переключателем фаз ВЗ переключается из одной фазы трехфазной системы в другую без разрыва токовой цепи.

Напряжения в однофазной или четырехпроводной трехфазных цепях на пределах 30, 75, 150, 300, 450 и 600 В измеряются вольтметром электромагнитной системы класса точности 0,5, включаемым между зажимом одной из фаз А, В или С и зажимом N нейтрального провода. При измерениях напряжений в трехпроводных трехфазных электрических цепях вольтметр включается между зажимами соответствующей фазы и искусственной нейтральной точкой N'. Диапазон вольтметра выбирается нажатием соответствующей кнопки. Над каждой кнопкой приведен диапазон измерения напряжения и соответствующая данному диапазону цена деления вольтметра: 30 В/0,2 В/дел;

75 В/0,5 В/дел; 150 В/1 В/дел; 300 В/2 В/дел; 30 В/0,2 В/дел.

Активная мощность в однофазной и трехфазных электрических цепях измеряется ферродинамическим ваттметром класса точности 0,5. Последовательная (токовая) цепь ваттметра, так же как и амперметр, подключена к вторичной обмотке встроенного трансформатора тока и может переключаться из одной фазы в другую без разрыва токовой цепи, параллельная цепь (напряжения)

6

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

включается между зажимом соответствующей фазы и зажимом нейтрального провода (или искусственной нейтральной точки). Поэтому при измерениях активной мощности в трехфазных четырехпроводных электрических цепях с равномерной и неравномерной, а в трехпроводных трехфазных цепях – с равномерной нагрузкой ваттметр показывает фазную мощность соответствующей фазы. При неравномерной нагрузке трехпроводной цепи ваттметр не показывает фазной мощности соответствующей фазы, однако сумма трех показаний ваттметра при этом равна суммарной активной мощности трехфазной цепи: P PA PB PC , где PA , PB и PC – показания ваттметра при на-

личии переключателя фаз ВЗ в положения А, В и С. Кроме того, при неравномерной нагрузке и соединении потребителя по схеме «звезда» показания вольтметра не соответствуют действительным значениям фазных напряжений. Основная погрешность приборов комплекта К505 в диапазоне частот 40...65 Гц при измерении токов до 10 А, напряжения от 75 до 600 В и мощностей, соответствующих указанным значениям токов и напряжений, не превышает ± 0,5 % от конечного значения рабочей части шкалы приборов. Цена деления ваттметра определяется исходя из выбранных диапазонов амперметра и вольтметра. Для определения цены деления ваттметра на панели К505 пользуйтесь таблицей (Вт/дел). Пересечение горизонтальной линии предела измерения амперметра и вертикальной линии предела измерения вольтметра дает значение цены деления ваттметра. Например, выбраны диапазон по току 1 А, напряжению 75 В. Тогда цена деления ваттметра – 0,5 Вт/дел.

Комплект имеет встроенный фазоуказатель – прибор для проверки чередования фаз. Последовательность включения фаз определяется по направлению вращения диска фазоуказателя, на котором нанесена стрелка направления вращения при прямом чередовании фаз. Для обеспечения техники безопасности при работе с комплектом К505 зажим заземления соединяется с заземляющим зажимом лабораторного стенда.

Вольтметр универсальный В7-22А (рис. 4) позволяет измерять напряжение постоянного и переменного токов, силу тока и сопротивление постоянному току. На передней панели вольтметра расположены четырехразрядный цифровой индикатор для отображения измеренной величины, пять кнопок для определения диапазона измеряемой величины, четыре кнопки для выбора режима работы прибора и четыре штекерных гнезда для подключения прибора к схеме.

Рис. 4. Вольтметр В7-22А

Прибор имеет следующие режимы работы:

1)измерение постоянного напряжения. Для выбора данного режима нажать кнопку «- V»;

2)измерение переменного напряжения. Для выбора данного режима нажать кнопку «V~»;

3)измерение постоянного тока. Для выбора данного режима нажать кнопку «mA»;

4)измерение переменного тока. Для выбора данного режима нажать кнопки «mA» и «V~» одновременно;

5)измерение сопротивления. Для выбора данного режима нажать кнопку «kΩ».

Прибор имеет следующие диапазоны измерения: 0.2; 2; 20; 200; 2000. Приведенные цифры показывают максимальное значение измеряемой величины. Диапазон выбирается нажатием соответствующей кнопки на передней панели вольтметра. Если измеряемая величина больше допустимой для

7

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

данного диапазона, то индикатор покажет 2000 и начнет мигать. Поэтому необходимо выбрать больший диапазон измерения. При неизвестной максимальной измеряемой величине для предохранения прибора вначале выбирается больший диапазон, затем постепенно уменьшается до требуемой величины. Кроме того, следует обратить внимание на точку, разделяющую целую и дробную части измеренной величины.

Использование прибора при различных режимах работы

1. Режим измерения постоянного напряжения.

Для измерения постоянного напряжения выбрать режим работы вольтметра «-V» и диапазон измеряемой величины. Вольтметр включается параллельно цепи измерения.

Если измеряемая величина находится в диапазоне 0 ÷ 2 В, нажать кнопки 0,2 или 2. Прибор к измеряемой цепи подключается через клеммы «*» и «0-2 В». Прибор также показывает знак измеренной величины. Если потенциал на входе «0-2 В» меньше потенциала общей точки «*», то на индикаторе загорается символ «-». Если нет, то загорается символ «+».

Если измеряемая величина в диапазоне 0 ÷ 1000 В, нажать кнопки 20, 200 или 2000. Прибор подключается к измеряемой цепи через клеммы «*» и «0-1000 В», а также показывает знак измеренной величины. Если потенциал на входе «0-1000 В» меньше потенциала общей точки «*», то на индикаторе загорается символ «-». Если нет, то загорается символ «+».

2. Режим измерения переменного напряжения.

Для измерения переменного напряжения выбрать режим работы вольтметра «V~» и диапазон измеряемой величины. Вольтметр включается параллельно цепи измерения.

Если измеряемая величина находится в диапазоне 0 ÷ 2 В, нажать кнопки 0,2 или 2. Прибор к измеряемой цепи подключается через клеммы «*» и «0-2 В».

Если измеряемая величина находится в диапазоне 0 ÷ 300 В, нажать кнопки 20, 200 или 2000. Прибор к измеряемой цепи подключается через клеммы «*» и «0-300 В».

3. Режим измерения постоянного тока.

Для измерения постоянного тока выбрать режим работы «mA» и диапазон измеряемой величины. Вольтметр включается в цепь последовательно через клеммы «*» и «I, kΩ». Прибор имеет следующие диапазоны измерения постоянного тока: 0.2 mA; 2 mA; 20 mA; 200 mA; 2000 mA. Прибор также показывает знак измеренного тока.

4. Режим измерения переменного тока.

Для измерения переменного тока нажать кнопки «V~» и «mA» одновременно и диапазон измеряемой величины. Вольтметр подключается через клеммы «*» и «I, kΩ», последовательно с измеряемой цепью и имеет следующие диапазоны измерения постоянного тока: 0.2 mA; 2 mA; 20 mA; 200 mA; 2000 mA.

5. Режим измерения сопротивления.

Для измерения сопротивления нажать кнопку «kΩ» и диапазон измеряемой величины. Вольтметр подключается через клеммы «*» и «I, kΩ» и имеет следующие диапазоны измерения сопро-

тивления: 0.2 kΩ; 2 kΩ; 20 kΩ; 200 kΩ; 2000 kΩ.

8

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

ИССЛЕДОВАНИЕ ЛИНЕЙНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Цель работы:

1)ознакомиться с основными законами электрических цепей;

2)определить влияние и способ соединения приемников на величину эквивалентного сопротивления, влияние величины сопротивления приемника на распределение токов и напряжений в цепи, на величины вырабатываемой источником и потребляемой приемником мощности, а также коэффициента полезного действия (КПД);

3)измерить сопротивления методом амперметра и вольтметра.

Краткие сведения из теории

Электрическая цепь представляет собой совокупность электротехнических устройств, создающих путь для электрического тока, электромагнитные процессы в которых описываются уравнениями с учетом понятий об электродвижущей силе, электрическом токе и электрическом напряжении.

Основными элементами электрической цепи являются источники и потребители электрической энергии. В качестве источников электрической энергии постоянного тока используют генераторы постоянного тока и химические элементы (аккумуляторы и различные гальванические элементы). Источник электродвижущей силы (ЭДС) характеризуется

двумя величинами: ЭДС E и внутренним сопротивлением Ri (рис. 1.1). Потребителями электрической энергии являются резисторы, элект-

рические двигатели, электронные устройства, лампы и т.д. Потребители электрической энергии преобразуют электрическую энергию в тепловую, световую и другие виды энергий. В цепях постоянного тока потребители электрической энергии характеризуются одним параметром – резистивным сопротивлением постоянному току R. В линейной электрической цепи сопротивление не зависит от величины тока.

В электрической цепи за положительное направление ЭДС Е принимается направление, совпадающее с силой, действующей на положительный заряд, т.е. от «- » к «+» источника питания. За положительное направление напряжения U принято направление, совпадающее с направлением действия электрического поля, т.е. от «+» к «-» источника. За положительное направление тока I принято направление, совпадающее с перемещением положительных зарядов, т. е. от «+» к «-» (см. рис. 1.1).

В электрической цепи ЭДС источника может иметь одинаковое и противоположное направление с током. В первом случае источник ЭДС работает в режиме генератора, т.е. является источником электрической энергии. При этом ЭДС оказывается больше напряжения на его зажимах ( E U ). Если направление ЭДС в цепи противоположно току, источник становится потребителем электрической энергии, т.е. работает в режиме потребителя и при этом ЭДС оказывается меньше напряжения U на зажимах источника ( E U ) на величину падения напряжения на внутреннем сопротивлении

Ri I .

Для участка цепи с сопротивлением R, не содержащего источник ЭДС или источник тока, связь между напряжением U на этом участке и током I определяется законом Ома:

По первому закону Кирхгофа алгебраическая сумма токов в узле равна нулю:

k

I j 0 ,

j 1

где Ij – ток в ветви с номером j , k – число ветвей, сходящихся в рассматриваемом узле.

По второму закону Кирхгофа алгебраическая сумма ЭДС (Eq) в замкнутом контуре равна алгебраической сумме падений напряжений (Uk) на участках (ветвях) контура:

9