Завершение работы и сдача отчета
Методичка
по цепям для новых стендов
Введение
Лабораторные работы по курсам "Электротехника" и "Теоретические основы электротехники, ч I" имеют учебно-исследовательский характер. Они развивают у студентов навыки в обращении с электротехническими устройствами, электроизмерительной аппаратурой, знакомят с методами исследований процессов в электрических цепях и техникой измерений их параметров.
Методическое руководство построено по принципу двух уровней сложности выполнения лабораторных работ, обработки и анализа получаемых результатов. Студенты ряда специальностей с большим объемом изучаемого курса выполняют лабораторные работы по полной программе, а студенты, изучающие сокращенный курс – по сокращенной программе. По предложению преподавателя в полном объеме лабораторные работы могут выполняться бригадами из наиболее подготовленных и способных студентов и тех групп, которые изучают сокращенный курс электротехники.
Перед выполнением каждой лабораторной работы студенты должны изучить соответствующий раздел учебной литературы, уяснить основные теоретические положения, ознакомиться с методическим руководством к данной работе, описанием лабораторной аппаратуры и исследуемых электрических цепей, с порядком обработки полученных результатов. Началу работ в лаборатории предшествует знакомство с основными организационными положениями и инструктаж по правилам безопасной эксплуатации электроустановок.
|
|
|
Рекомендуемая учебная литература
Основная
1. Борисов Ю.М., Липатов Д.Н., Зорин Ю.Н. Электротехника: Учеб. для вузов. 3-е изд., перераб. и доп. Минск.:» Высшая школа», 2007. 543 с.
2. Евдокимов Ф.Е. Теоретические основы электротехники: Учеб. для энергетич. электротехн. спец. техникумов. Изд. 4-е, перераб. и доп. М.: Высшая школа, 1975. 496 с.
3. Зайдель Х.Э., Коген-Долин В.В., Крымов В.В. и др. Электротехника: Учеб. для неэлектротехн. спец. вузов 3-е изд., перераб. и доп./Под ред. В.Г. Герасимова. М.: Высшая школа, 1985. 480 с.
Дополнительная
4. Касаткин А.С., Немцов М.В. Электротехника: Учеб пособие для вузов. 4-е изд., перераб. М.: Энергоатомиздат. 1983. 440 с.
5. Волынский Б.А., Зейн Е.Н., Шатерников В.Е. Электротехника: Учеб. пособие для студентов неэлектротехн. спец. вузов. М.: Энергоатомиздат, 1987. 528 с.
6. Электротехника: Учеб. пособие для вузов. Изд. 2-е, перераб. и доп./Под ред. В.С. Пантюшина. М.: Высшая школа, 1976. 560 с.
Правила выполнения работ
в лаборатории электрических цепей
Общие положения
1. Лабораторные работы выполняются фронтальным методом, т.е. все студенты одновременно выполняют одну и ту же работу.
|
|
|
2. Работы производятся бригадами по 2-4 человека. За каждой бригадой закрепляется определенный стенд.
3. К выполнению лабораторных работ допускаются студенты, прошедшие инструктаж по технике безопасности. Студенты, опоздавшие к началу занятий, к работе не допускаются.
4. Студенты должны быть теоретически подготовлены к выполнению очередной лабораторной работы, поэтому перед приходом в лабораторию необходимо изучить соответствующие разделы методического руководства, конспекта лекций и учебника.
5. Каждый студент должен иметь рабочую тетрадь, в которую в ходе выполнения работы заносится следующая информация:
- схемы (если они отличаются от схем, данных в методическом руководстве);
- таблицы с полученными экспериментальными данными;
- графики и векторные диаграммы (если построение их не требует длительных расчетов);
- замечания, возникшие во время работы.
6. К выполнению очередной работы студент допускается лишь после сдачи отчета по предыдущей работе.
7. Студентам запрещается без разрешения преподавателя переходить со стенда на стенд, переносить приборы с соседних стендов.
Бесцельные хождения по лаборатории, вход и выход из лаборатории во время работы без разрешения преподавателя не допускаются.
|
|
|
Сборка электрической цепи
1. Перед сборкой электрической цепи по схеме, приведенной в методическом руководстве, необходимо выбрать нужные приборы из числа, имеющихся на стенде, ознакомиться с ними и записать паспортные данные в рабочую тетрадь. На ваттметрах, имеющих несколько пределов измерения, выбираются и устанавливаются требуемые пределы.
2. При использовании в работе переносных измерительных приборов последние на стенде располагаются так, чтобы электрическая цепь была простой и наглядной, а снятие показаний приборов не требовали лишних и сложных движений от работающего.
3. Во избежание ошибок сборку электрической цепи производят в следующем порядке: сначала в исследуемой схеме собирают главную токовую цепь, начиная с одного зажима источника питания и кончая другим зажимом. Затем по схеме подключают параллельные токовые цепи потребителей и, завершая сборку цепи, производится подключение вспомогательных параллельных ветвей, в частности вольтметры и катушки напряжения ваттметров. Для надежности соединения коммутацию цепей следует осуществлять так, чтобы одной клеммой зажималось не более 2-х проводников.
|
|
|
4. По окончании сборки члены бригады проверяют электрическую цепь и предъявляют преподавателю или лаборанту для получения разрешения на включение. Без разрешения включение цепи под напряжение запрещается.
5. При обнаружении в процессе сборки цепи неисправностей в приборах или проводах необходимо сообщить об этом преподавателю или лаборанту.
Выполнение эксперимента
1. Перед снятием какой-либо характеристики необходимо предварительно (без записи показаний приборов) быстро провести опыт, чтобы определить ее границы и интервалы между отдельными замерами. Число точек должно быть достаточным для построения и анализа кривой.
2. Показания приборов во время эксперимента записывают только в рабочей тетради. На основании экспериментальных данных строят соответствующие графики и векторные диаграммы. Результаты эксперимента необходимо проанализировать и сопоставить с теоретическими.
3. Если работа состоит из нескольких опытов, требующих изменения схемы цепи, то после выполнения каждого опыта необходимо убедиться в правильности полученных результатов эксперимента и только после этого получить разрешение преподавателя на выполнение следующего опыта.
Завершение работы и сдача отчета
1. После завершения работы рабочая тетрадь со всеми материалами по данной работе предъявляется преподавателю для окончательного просмотра.
2. Разборку цепи производят только с разрешения преподавателя после просмотра и подписи преподавателем рабочих тетрадей.
3. После разборки цепи все оборудование и провода убирают на свои места и на стенде наводят порядок.
4. По работе на основе записей в рабочей тетради каждый студент составляет отчет, который должен полностью соответствовать требованиям, изложенным ниже.
5. Отчет представляется преподавателю вместе с рабочей тетрадью, подписанной преподавателем. Без рабочей тетради отчеты не принимаются.
6. Отчеты, признанные преподавателем неудовлетворительными, возвращаются для переделки и исправления.
Оформление отчета
1. Отчет о выполненной работе должен содержать:
- цель исследований;
- таблицу с паспортными данными электроизмерительных приборов;
- принципиальные схемы исследуемых электрических цепей;
- таблицы с опытными данными;
- таблицы с расчетными данными;
- формулы, по которым определялись расчетные данные;
- графики и векторные диаграммы;
- основные выводы по работе.
2. Отчеты выполняются чернилами на стандартных листах бумаги, чисто и аккуратно. Каждый отчет должен иметь титульный лист.
3. Графическую часть отчета (схемы, графические зависимости, векторные диаграммы) следует выполнять только на миллиметровой или клетчатой бумаге обязательно с помощью линейки, циркуля и лекала. Выполнение схем и графиков от руки не допускается.
4. При построении экспериментальных и расчетных кривых должно приниматься во внимание следующее:
а) начала осей координат и нулевые значения параметров должны быть совмещены; численные значения параметров, отличные от нулевых, откладываются на осях координат в одном из следующих масштабов: 1∙10n, 2∙10n, 5∙10n, где n=-2, -1, 0, 1, 2;
б) если в зависимости от одного параметра, например полезной мощности 
, предполагается построение графиков нескольких физических величин, например напряжения 
, тока 
, потребляемой мощности 
, коэффициента полезного действия 
, то для большей наглядности изображения численные значения каждой физической величины следует откладывать в индивидуальном масштабе, указываемом на дополнительной оси ординат (рис. 1);
в) численные значения параметров, полученные из опыта или в результате расчета, на оси координат наноситься не должны;
г) в процессе построения графиков значения физических величин, полученные экспериментально или в результате расчетов по экспериментальным данным, в виде точек четко наносятся в координатных осях; по этим точкам проводятся плавные усредненные зависимости (рис. 1);
Рис. 1
е) если в одной системе координат строится несколько графиков, то экспериментальные или расчетные значения каждой физической величины рекомендуется отмечать различными значками (рис. 1).
5. Векторные диаграммы строятся с соблюдением следующих требований:
- все векторы строят в определенном масштабе. Масштабы выбирают в соответствии с п. 4, а;
- углы между векторами откладывают по транспортиру.
Правила техники безопасности
Следует помнить, что напряжения в лаборатории электрических цепей опасны для жизни. Поэтому во избежание несчастных случаев необходимо строго соблюдать следующие правила техники безопасности:
1. Запрещается включать под напряжение без проверки и разрешения преподавателя или лаборанта цепь после ее сборки, а также после каких-либо переключений в ней.
2. Не разрешается касаться руками неизолированных частей цепи, когда она находится под напряжением.
3. Всякие переключения и изменения в электрической цепи следует производить только при снятом напряжении.
4. При повреждении во время работы прибора или аппарата, а также при возникновении отклонений от нормального режима работы цепи следует немедленно отключить ее от источника напряжения и сообщить об этом преподавателю или лаборанту.
5. Особую осторожность следует соблюдать при работе с резонансными цепями, содержащими индуктивные катушки и конденсаторы, так как при резонансе напряжения на отдельных участках цепи могут значительно превышать напряжение источника питания.
6. На конденсаторах, включенных в цепь, после отключения их от источника напряжения может остаться заряд. Поэтому после окончания работы все конденсаторы следует разрядить.
7. Нельзя оставлять без присмотра цепь, включенную под напряжение.
8. Не следует загромождать свое рабочее место на стенде вещами, не относящимися к данной работе.
9. Запрещается во время работы загромождать подходы к стендам стульями, скамейками и т.п. Доступ к стендам, включенным под напряжение, должен быть свободен.
Работа № 1. СМЕШАННОЕ СОЕДИНЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА
1. Цель работы.
Получение навыков сборки электрических цепей, измерений токов и напряжений на отдельных участках электрической цепи; убедиться в соблюдении законов Кирхгофа в разветвленной линейной электрической цепи. Исследовать особенности смешанного соединения элементов в электрических цепях постоянного тока.
2. Предварительное домашнее задание
2.1. Изучить тему «Линейные электрические цепи постоянного тока», содержание данной лабораторной работы и быть готовым ответить на все контрольные вопросы к ней.
Изучить теоретический материал /Л1, с. 17-21; 25-34; конспект лекционного курса/.
2.2. Начертить принципиальные схемы исследуемых цепей исследуемых цепей с включенными измерительными приборами.
3. Порядок выполнения работы
3.1. Ознакомиться с лабораторной установкой.
3.2. Собрать цепь со смешанным соединением резисторов (рис. 1), выбрав элементы цепи и величину напряжения питания в соответствии с заданным вариантом (табл. 1). Представить схему для проверки преподавателю .
| Таблица 1 | ||||||
| Вариант | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| Е2,В | 12 | 10 | 8 | 12 | 10 | 8 |
| Rl* | R2 | R3 | R2 | R3 | R2 | R3 |
| R2* | R4-1 | R4-1 | R4-1 | R4-2 | R4-2 | R4-3 |
| R3* | R7 | R7 | R7 | R9 | R9 | R9 |
| Рис. 1 |
3.3. После проверки схемы преподавателем включить источник питания Е2, установить заданное значение величины напряжения питания и измерить
напряжения на входе цепи U и на всех участках цепи (U1 и U23), а также все токи (I1,I2 и I3). Результаты занести в табл. 2.
3.4. С помощью соответствующего тумблера установить новое значение резистора R2* и снова измерить напряжения и токи в цепи.
3.5. Плавно изменяя величину входного напряжения установить с помощью потенциометра значения напряжений равные Е2, (2/3).Е2, (1/3).E2 , измерить значения напряжения и токов нa всех участках цепи при этих значениях входного напряжения. Результаты измерений занести в табл. 3
Выключить электропитание.
3.6. По результатам измерений вычислить мощность каждого участка цепи PI, P2, Р3 и всей цепи P, определить эквивалентное сопротивление цепи RЭ, Результаты вычислений занести в табл. 2. Проверить выполнение баланса мощностей.
Формулы для расчёта
P1=U1 .I1; P2=U23 .I2; P3=U23 .I3; P=P1+P2+P3; Pист=U .I1;
RЭ=U/I1; R1=U1/ I1; R2=U23/ I2; R3=U23/ I3;
Баланс мощностей: Pист =Σ Pпр= P1+P2+P3.
Здесь Pист – мощность ,отдаваемая источником;
Σ Pпр – суммарная мощность приёмников.
| Таблица 2 | ||||||||||
| Измерено
| Вычислено
| |||||||||
| U, B | U1, B | U23, В | I1, мА | I2, мА | I3, мА | Р1, Вт | Р2, Вт | РЗ, Вт | Р, Вт | RЭ, Ом |
3.7. Сделать выводы о выполнении первого и второго законов Кирхгофа.
3.8.По результатам измерений определить величины сопротивлений R1, R2, R3;
построить в одной координатной системе вольтамперные характеристики резисторов R1, R2, R3 и характеристику всей цепи U = f(I1).
| Таблица 3 | ||||||
| № опыта | U, B | U1, B | U23, B | I1, мА | I2, мА | I3, мА |
| 1 | ||||||
| 2 | ||||||
| 3 | ||||||
4. Содержание отчета
Отчет по работе должен содержать:
а) наименование работы и цель работы;
б) схемы экспериментов и таблицы полученных экспериментальных данных;
в) результаты расчетов;
г) выводы по работе.
5. Контрольные вопросы
1. Как по показаниям амперметра и вольтметра можно определить величину сопротивления участка электрической цепи постоянного тока и потребляемую им мощность?
2. Нарисуйте схемы для измерения методом амперметра и вольтметра больших и малых электрических сопротивлений.
3. Как определить величину эквивалентного сопротивления для исследуемой цепи?
4. Для исследуемой электрической цепи запишите уравнения по законам Кирхгофа.
5.Как по вольтамперной характеристике определить величину сопротивления цепи?
Работа № 2. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЦЕПЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА С ДВУМЯ ИСТОЧНИКАМИ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ
1. Цель работы
Экспериментальная проверка результатов аналитического расчета линейной электрической цепи с несколькими источниками электропитания.
2. Предварительное домашнее задание
2.1. Изучить тему «Линейные электрические цепи постоянного тока с несколькими источниками электропитания», содержание данной лабораторной работы и быть готовым ответить на все контрольные вопросы к ней. /Л1, с. 37-45; конспект лекционного курса/.
2.2Начертить принципиальную схему исследуемой цепи с включенными измерительными приборами.
3. Порядок выполнения работы
3.1. Ознакомиться с лабораторной установкой.
3.2. Перед сборкой схемы включить электропитание стенда и источники Е1 и Е2. Измерить значения ЭДС источника Е1 и установить заданное значение ЭДС источника Е2
(табл. 1). Результаты измерений занести в табл. 4. Выключить электропитание.
3.2. Собрать цепь с двумя источниками электропитания (рис. 1), выбрав элементы цепи в соответствии с заданным вариантом (табл. 1). Представить схему для проверки преподавателю.
| Таблица 1 | ||||||
| Вариант | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| Е2,В | 12 | 10 | 8 | 6 | 10 | 12 ! |
| R1* | R1-2 | R1-1 | R1-3 | R1-1 | R1-2 | R1-3 |
| R2* | R3 | R3 | R3 | R3 | R3 | R3 |
| R3* | R9 | R8 | R9 | R9 | R8 | R8 |
| ↑I1 |
| ↑I3 |
| PA2 |
| PA3 |
| ↑I2 |
| Е1 |
3.3. Включить электропитание стенда и источник электропитания Е2 и Е1и измерить напряжения на источниках питания U1 иU2, напряжения UR1, UR2, UR3 на резисторах R1,R2,R3. Измерить токи I1, I2, I3. Результаты занести в табл.2.
| . Включить источник питания И и измерить напряжения Ш, U2 на источниках El, E2, напряжения на резисторах Rl*, R2* и R3*, и токи II, 2 и 13 в ветвях. Результаты измерений внести в табл. 2. | Таблица 2 | ||||||||
| El, В | E2,B | U1,B | U2,B | URl*, В | UR2*,B | UR3*,B | I1, мА | I2, мА | I 3, мА mA |
3.4. По результатам измерений вычислить значения сопротивлений Rl*, R2* и R3*. Результаты вычислений занести в табл. 3.
| Таблица 3
 Мы поможем в написании ваших работ! | ||||||||