Министерство образования и науки РФ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Воронежская государственная лесотехническая академия

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

ПО ЭЛЕКТРОТЕХНИКЕ И ПРОМЫШЛЕННОЙ ЭЛЕКТРОНИКЕ

ВОРОНЕЖ 2011

УДК 621.3, 621.38

Лабораторный практикум по электротехнике и промышленной электронике / …………………………………. – Воронеж: Воронеж. гос. лесотехн. акад. 2011………… с.

Лабораторный практикум предназначен для изучения дисциплины «Электротехника и промышленная электроника» и является основным руководством для выполнения лабораторных работ.

Рассматриваются лабораторные работы по электротехнике с анализом электрических цепей, электрических машин и промышленной электроники, в которых ставятся конкретные задачи и излагается последовательность их выполнения. Материал соответствует учебным программам по специальностям по специальностям 150200 – Автомобили и автомобильное хозяйства: 170400 – Машины и оборудования лесного комплекса; 260200 - Технология деревообработки; 210200 - Автоматизация технологических процессов и производств.

Издание предназначено для студентов дневной и заочной формы обучения указанных специальностей.

Библиогр………… наим. Ил……. Табл………..

Печатается по решению редакционно-издательского совета ВГЛТА.

Рецензенты:………………………………………………………….

Отв. ред. Заведующий кафедрой электротехники, теплотехники и гидравлики, д-р. техн. наук, проф. Попов В.М.

УДК 621.3;621.38

Оформление Воронежская

государственная лесотехническая

академия, ………..

ОСНОВНЫЕ ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ

Перед началом выполнения лабораторного цикла студенты проходят инструктаж по технике безопасности и расписываются в соответствующем журнале.

Правила техники безопасности вывешены в лаборатории.

КАТЕГОРИЧЕСКИ ЗАПРЕЩАЕТСЯ

Касаться неизолированных частей включенного лабораторного оборудования, использовать поврежденную изоляцию проводника, самостоятельно удлинять проводники, оставлять без надзора включенный стенд, производить переключения в цепях при включении питания..

НАСТОЯТЕЛЬНО РЕКОМЕНДУЕТСЯ:

1. При включении питания следить, чтобы регуляторы напряжения питания находились в начальном положении.

2. Пределы измерения приборов выбирать в соответствии с ожидаемыми максимальными значениями измеряемых величин.

3. Приступить к выполнению экспериментов только после проверки правильности сборки схемы преподавателем.

Раздел 1

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ И ОБРАБОТКА

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ

1.Цель работы

Изучение лабораторного стенда и измерительных приборов, установленных на нем. Проведение измерений основных электрических величин: напряжений, тока, сопротивления, мощности. Ознакомиться с методикой экспериментальных данных.

2. Подготовка к работе

2.1. По учебнику и данному руководству ознакомиться с принципами работы электроизмерительных приборов, установленных на стенде.

На стенде установлены электроизмерительные приборы следующих систем.

а) приборы магнитоэлектрической системы предназначены для измерения тока и напряжения только в цепях постоянного тока. Принцип действия этих приборов основан на взаимодействии магнитного поля постоянного магнита с измеряемым током, который протекает по виткам подвижной катушки. Вращающий момент, возникающий при этом взаимодействии, при этом взаимодействии, пропорционален измеряемому току. При этом угол отклонения стрелки прибора соответствует току, протекающему по катушке прибора.

б) приборы электромагнитной системы предназначены для измерения тока и напряжения как в цепях постоянного, так и переменного токов. Они отличаются от приборов магнитоэлектрической системы тем, что катушка, по которой протекает ток, неподвижна, а сердечник, выполненный из магнитного материала, под воздействием магнитного поля катушки втягивается в нее, что и вызывает поворот стрелки прибора.

в) работа приборов электродинамической системы основана на взаимодействии магнитных полей двух токов, протекающих в различных катушках. Одна из этих катушек неподвижна, а вторая расположена внутри первой и вращается на оси. Приборы этой системы предназначены для измерения тока, напряжения, мощности в цепях постоянного и переменного токов.

г) работа приборов ферродинамической системы основана на усилении магнитных полей двух токов за счет применения ферромагнитных сердечников для подвижной и неподвижной обмотки, увеличивающих вращающий момент. Приборы данной системы применяют в самописцах. Точность приборов ферродинамической системы ниже, чем электродинамической.

д) работа прибора индукционной системы основана на взаимодействии результирующего магнитного поля от двух магнитных потоков, создаваемых двумя обмотками одна из которых подсоединена к нагрузке параллельно, а другая последовательно с токами, создаваемыми в алюминиевом диске этим же магнитным полем. Диск расположен между этими обмотками и имеет возможность вращаться от действия электромагнитных сил. К приборам индукционной системы относится счетчик переменного тока.

Измеренное значение тока, напряжения, мощности определяется по формуле

где измеренное значение величины;

показание или число делений по шкале прибора;

цена одного деления.

Цена деления приборов: амперметра – для измерения тока и вольтметра – для напряжения находится по формуле

где установленные по шкале максимальные значения (пределы-измерения) тока или напряжения;

число делений всей шкалы.

Цена деления С ваттметра – прибора для измерения мощности определяется по формуле

где установленные для данного ваттметра пределы измерения соответственно по напряжению и по току.

Характеристика условных обозначений на шкалах измерительных приборов приведена в таблице № 1.

Таблица № 1

№	Характеристика обозначений	Условные обозначения
1.	Прибор магнитоэлектрической системы
2.	Прибор электромагнитной системы
3.	Прибор электродинамической системы
4.	Ферродинамической системы
5.	Прибор индукционной системы
6.	Постоянный ток	____
7.	Переменный ток
8.	Постоянный и переменный токи
9.	Трехфазный ток
10.	Класс точности прибора (0,5; 1,5)
11.	Рабочее положение шкалы – вертикальное
12.	Рабочее положение шкалы – горизонтальное
13.	Измерительная цепь изолирована от корпуса и испытана напряжением 2 кВ.

Продолжение таблицы 1

1	2	3
14.	Знак общего зажима
15.	Осторожно! Измерительная часть прибора под высоким напряжением

2.2. Студенту перед выполнением всех лабораторных работ необходимо ознакомиться с методикой обработки экспериментальных данных.

Измерения разделяют на прямые и косвенные. Прямые – это такие измерения, при которых сразу по шкале прибора находится искомое значение измеряемой величины. Например, измерение напряжения вольтметром или тока амперметром.

Косвенные – это такие измерения, при которых искомую величину находят исходя из результатов нескольких прямых измерений других физических величин. Например, измерение сопротивления цепи с помощью амперметра и вольтметра.

Абсолютная погрешность измерения физической величины измерительным прибором находят по формуле

где показания измерительного прибора;

истинное значение измеряемой величины.

Относительная погрешность находится по формуле:

.

Иногда ее выражают в процентах, умножив полученный результат на

100 %.

При прямых измерениях относительную погрешность определяют по классу точности прибора.

Класс точности – это характеристика прибора, определяемая пределом допускаемых погрешностей.

Классы точности условно обозначаются числами из ряда (№ 1; 1,5; 2; 2,5; 4; 5; 6) , где - целые положительные и отрицательные числа.

Если класс точности обозначен на шкале прибора числом К без подчеркивания уголком или помещения в кружок, то предел допускаемой абсолютной погрешности задается формулой

где

конечное значение шкалы прибора.

Если класс точности обозначен К с подчеркиванием уголком, то предел допускаемой погрешности определяется по той же формуле, а значение L берется равным длине диапазона измерений (рабочая часть шкалы).

Если класс точности прибора задан числом К в кружке, то предел допускаемой погрешности определяется формулой

Пример: класс точности вольтметра К=2,0 , показания прибора

Если класс точности ……., то

Относительная погрешность косвенных измерений определяется как сумма погрешностей прямых измерений величин, используемых для нахождения искомой величины.

Например, относительная погрешность измерения сопротивления методом амперметра и вольтметра рассчитывается по формуле

,

где показания вольтметра и амперметра;

абсолютные погрешности.

3.1. Запишите характеристики всех измерительных приборов, расположенных на стенде:

- назначение прибора;

- система;

- класс точности;

- предел измерений;

- цена деления.

3.2. Включите стенд и проведите измерения напряжений источников питания стенда Вычислите погрешности измерений. Результаты занесите в таблицу 2.

Таблица 2

Предел измерений	Измеренное значение	Цена деления	Класс точности	Абсолютная погрешность	Относит. Погрешность

3.3. Собрать схему рис. 1

РИСУНОК 1.1

В качестве R_x взять сопротивления R₃ и R_4, снять показания приборов и вычислить величину сопротивления R_x , используя закон Ома. Вычислить прямую и косвенную измерения.

3.4.Собрать схемурис1.2.

РИСУНОК 1.2

Установить ручку регулирования реостата в нулевое положение. Затем включить схему и с помощью реостата, изменяя величину тока в цепи от минимального значения 0,2 А до максимального 1 А (через 0,2 А), снять показания приборов в 5-ти точках и занести их в таблицу 3.

Таблица 3

№№ изме- рений	Измерено			Вычислено
	I A	V B	P Вт
						P В		Вт		Вт

Контрольные вопросы

1. Как устроены измерительные приборы магнитоэлектрической, электромагнитной, электродинамической, ферродинамической и индукционной систем?

2. Что такое класс точности прибора и как он обозначается?

3. Как найти абсолютную погрешность прямого измерения напряжения, тока и мощности?

4. Как найти относительную погрешность измерения?

5. Как найти цену деления амперметра, вольтметра и ваттметра?

6. Что такое косвенные измерения? Как находится погрешность косвенных измерений?

Литература

1. Касаткин А.С., Немцов М.В., Электротехника. М.: Высшая школа, 2000. С. 338-376.

2. Ястребов П.П. и др. Электротехника и электрооборудование. Воронеж: изд-во ВГУ, 1987. С. 143-188.

3. Борисов Ю.М. и др. Электротехника. М.: Энергоатомиздат, 1985. С.

262-301.

4. Лекции.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА И ОДНОФАЗНОЙ ЦЕПИ СИНУСОИДАЛЬНОГО ТОКА ПРИ ВКЛЮЧЕНИИ ОТДЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ (ризистивного r,

индуктивного L, и емкостного С)

1.Цель работы

Определение сопротивления резистора, индуктивной катушки и конденсатора при включении их в цепь постоянного тока.

Убедиться в неизменности постоянного тока и напряжения на зажимах катушки при внесении стального сердечника в катушку.

Определение параметров и коэффициента мощности резистора, индуктивной катушки и конденсатора при включении их в цепь синусоидального тока.

Убедиться в изменении индуктивного и полного сопротивления, а также тока и коэффициента мощности при внесении стального сердечника в катушку.