БОУ ОО СПО «Омский колледж отраслевых технологий строительства и транспорта»

advertisement
БОУ ОО СПО «Омский колледж отраслевых технологий
строительства
и транспорта»
МИНИСТЕРСТВО
ОБРАЗОВАНИЯ
ОМСКОЙ ОБЛАСТИ
Бюджетное образовательное учреждение Омской области среднего
профессионального образования
«Омский колледж отраслевых технологий строительства
и транспорта»
Крыль И.В.
Методические указания по выполнению лабораторных
работ по дисциплине «Электротехника и основы
электроники»
Омск-2014
Крыль И.В. Методические указания по выполнению лабораторных
работ по дисциплине «Электротехника и основы электроники». –
Омск: БОУ ОО СПО «ОКОТСиТ», 2013. – 64 с.
Пособие содержит методические указания для студентов, обучающихся в
образовательном
учреждении
среднего
профессионального
образования
по
специальностям 190625 «Эксплуатация транспортного электрооборудования и
автоматики», 190631 «Техническое обслуживание и ремонт автомобильного
транспорта», 100120 «Сервис на транспорте» по порядку выполнения лабораторных
работ, правилам сборки электрических схем, содержанию отчета.
Данные методические указания могут быть использованы студентами очной и
заочной форм обучения при выполнении лабораторных работ по учебным
дисциплинам «Электротехника и электроника», «Основы электротехники» и
«Основы электроники».
Рецензенты:
Аброськин В.И., преподаватель высшей квалификационной категории БОУ
ОО СПО «Омский колледж профессиональных технологий»;
Некипелов В.А., кандидат технических наук, преподаватель БОУ ОО СПО
«Омский колледж отраслевых технологий строительства и транспорта».
Рекомендовано
Утверждено
на заседании ПЦК общепрофессиональных
научно-методическим Советом
дисциплин и профессиональных модулей БОУ ОО СПО «ОКОТСиТ»
транспортного отделения
Протокол № 2 от 24.10.2013 г.
Протокол № 2 от 27.12.2013 г.
© Омский колледж отраслевых технологий строительства и транспорта, 2013
2
Оглавление
Введение ............................................................................................................................... 5
РАЗДЕЛ 1 ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ............................................................................. 8
Лабораторная работа № 1 ................................................................................................ 8
Тема: Источники ЭДС в режиме генератора и потребителя .......................................... 8
Лабораторная работа № 2 .............................................................................................. 12
Тема: Цепь постоянного тока с переменным сопротивлением приемника энергии .. 12
Лабораторная работа № 3 .............................................................................................. 15
Тема: Изучение схемы делителя напряжения ................................................................ 15
Лабораторная работа № 4 .............................................................................................. 18
Тема: Последовательное, параллельное и смешанное соединение из резисторов ..... 18
Лабораторная работа № 5 .............................................................................................. 21
Тема: Исследование электромагнитного реле ................................................................ 21
Лабораторная работа № 6 .............................................................................................. 24
Тема: Изучения электроизмерительных приборов ........................................................ 24
Лабораторная работа № 7 .............................................................................................. 28
Тема: Исследование неразветвленной RLC-цепи синусоидального тока ................... 28
Лабораторная работа № 8 .............................................................................................. 32
Тема: Последовательное соединение катушки и конденсатора ................................... 32
Лабораторная работа № 9 .............................................................................................. 35
Тема: Параллельное соединение катушки и конденсатора........................................... 35
Лабораторная работа № 10 ............................................................................................ 39
Тема: Исследование разветвленной RLC- цепи синусоидального тока ...................... 39
Лабораторная работа № 11 ............................................................................................ 43
Тема: Исследования трехфазной цепи синусоидального тока при соединении
приемников звездой .......................................................................................................... 43
Лабораторная работа № 12 ............................................................................................ 48
Тема: Изучения процессов заряда и разряда конденсатора .......................................... 48
РАЗДЕЛ II ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОНИКИ ......................................................................... 51
Лабораторная работа № 13 ............................................................................................ 51
Тема: Снятие вольтамперной характеристики полупроводникового диода ............... 51
3
Лабораторная работа № 14 ............................................................................................ 54
Тема: Изучения биполярного транзистора ..................................................................... 54
Лабораторная работа № 15 ............................................................................................ 58
Тема: Изучения выпрямительного блока ........................................................................ 58
Лабораторная работа № 16 ............................................................................................ 62
Тема: Исследования схем сглаживающих фильтров ..................................................... 62
РАЗДЕЛ III ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ ................................................................. 66
Лабораторная работа № 17 ............................................................................................ 66
Тема: Исследование однофазного трансформатора ...................................................... 66
Лабораторная работа № 18 ............................................................................................ 69
Тема: Изучения катушки со стальным сердечником и феррорезонансного
стабилизатора..................................................................................................................... 69
Лабораторная работа № 19 ............................................................................................ 73
Тема: Изучения индукционного счетчика однофазного тока ....................................... 73
Лабораторная работа № 20 ............................................................................................ 76
Тема: Испытания электрического двигателя постоянного тока с параллельным
возбуждением .................................................................................................................... 76
Лабораторная работа № 21 ............................................................................................ 79
Тема: Исследование работы трехфазного асинхронного двигателя ............................ 79
РАЗДЕЛ IV КРАТКИЕ ТЕОРИТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ К ЛАБОРАТОРНЫМ
РАБОТАМ .......................................................................................................................... 82
Режимы работы электрической цепи .............................................................................. 82
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ............................................................................................... 108
4
Введение
Лабораторные работы предназначены для практического
закрепления
теоретических знаний по пройденному материалу, а также приобретения навыков
сборки, проверки
электрических схем и работы с контрольно-измерительными
приборами. Все указанные лабораторные работы являются двухчасовыми и
расчитанны для выполнения по подгруппам, это целесообразно применять с точки
зрения
безопасности
рабочего
процесса.
Данные
лабораторные
работы
предназначены для специальностей: 23.02.03 «Техническое обслуживание и ремонт
автомобильного
транспорта»;
23.02.05
«Эксплуатация
транспортного
электрооборудования и автоматики (по видам транспорта, за исключением
водного)».
Задачи методических указаний по выполнению лабораторных работ по
дисциплине «Электротехника и основы электроники»:
 активизация самостоятельной познавательной деятельности обучающихся с
использованием разнообразных источников информации, в том числе электронных
образовательных изданий и ресурсов, размещенных в сети Интернет;
 создание условий для самоорганизации и планирования профессиональной
деятельности;
 мотивация к развитию способностей к коммуникации в профессиональной
сфере и к социальному взаимодействию;
 приобретение предметного опыта значимой для практики деятельности: от
цели до получения полезного результата в процессе решения электротехнических
задач;
 формирование умений применять теоретические знания в области электротехники и электроники для решения конкретных электротехнических задач;
 усвоение основных понятий, явлений и законов электротехники и электроники, а также овладение основными методами анализа электротехнических и электронных устройств;
5
 создание у студентов достаточной подготовки в области электротехники и
электроники, которая позволит в дальнейшем осуществить специализацию по
выбранному профилю и направлению подготовки.
Порядок выполнения лабораторных работ.
1. Ознакомиться с правилами технике безопасности:
 включать стенд можно только с разрешения преподавателя;
 перед включением стенда установить ручки регулировки в крайнее левое
положение;
 подключать и отключать КИП и элементы цепи только при выключенном
стенде;
 ЗАПРЕЩАЕТСЯ прикасаться руками к гнездам на панели при включенном
стенде;
 соединительные
проводники
должны
быть
снабжены
специальными
наконечниками с изолированными ручками.
2. Ознакомиться с правилами оформления лабораторной работы.

цель работы;

перечень оборудования;

схема исследования;

подготовка к работе;

снятие параметров и характеристик объекта исследования;

обработка и анализ результатов;

отчет о проделанной работе.
Правила сборки электрических схем. Пред сборкой схемы необходимо
определиться, на какой монтажной плате будет происходить эксперимент, далее
определяем все элементы, которые входят в состав цепи (резистор, катушка
индуктивности, конденсатор, КИП, источник питания и т.д.). Обратить особое
внимание на правильность выбора режима измерения на приборе - мультиметр.
При сборке электрической цепи необходимо придерживаться следующих
правил:

начинать сборку необходимо с зажимов источника питания;
6

в первую очередь собирать главную цепь, состоящих из последовательно
соединенных элементов;

во вторую очередь подсоединять параллельно соединенные элементы;

разборку цепи следует осуществлять от источника питания, предварительно
отключив питающее напряжение.
Содержание отчета. Отчет составляется после проведения испытаний каждой
группой или учащимся, оформляется в рабочей тетради в соответствии с планом:

наименование и цель;

схема исследования;

оформления таблицы;

расчетные формулы и расчет всех опытов;

графическая часть работы;

ответы на контрольные вопросы (если имеются).
7
РАЗДЕЛ 1 ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ
Лабораторная работа № 1
Тема: Источники ЭДС в режиме генератора и потребителя
Продолжительность: 90 минут
Цель работы:
 Приобретение практических навыков измерения параметров цепи.
 Изучение согласного и встречного соединения источников.
Образовательные результаты, соответствующие ФГОС:
Общие компетенции:
ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии,
проявлять к ней устойчивый интерес.
ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и
способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и
качество.
ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести
за них ответственность.
ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для
эффективного
выполнения
профессиональных
задач,
профессионального
и
личностного развития.
ОК 6. Работать в коллективе и команде, эффективно общаться с коллегами,
руководством, потребителями.
Профессиональные компетенции:
ПК 1. Организовать эксплуатацию, техническое обслуживание и ремонт
изделий транспортного электрооборудования и автоматики.
ПК 2. Контролировать ход и качество выполнения работ по техническому
обслуживанию и ремонту транспортного электрооборудования и автоматики.
ПК 3. Выбирать оптимальные решения в нестандартных ситуациях.
Студент должен
уметь:
 пользоваться измерительными приборами;
8
 производить проверку электронных и электрических элементов автомобиля;
 собирать
электрические
цепи,
выбирать
электроизмерительные
приборы,
определять параметры электрических цепей;
 проверять параметры полупроводниковых приборов
знать:
 методы расчета и измерения основных параметров электрических цепей;
 физические процессы, протекающие в электрических и магнитных цепях;
 порядок расчета основных параметров;
 методы измерений электрических величин;
 способы включения электроизмерительных приборов;
 принципы, лежащие в основе электронной техники;
1. Объект и средства испытаний
Объектом
испытаний
служит
электрическая
цепь,
содержащая
два
последовательно включенных постоянных источника питания. В качестве нагрузки
используют подстрочный резистор для: согласного и встречного соединения
номинальное сопротивление составляет 1кОм.
В качестве измерительных приборов используют щитовые (миллиамперметр и
вольтметр) постоянного тока, а также переносной универсальный прибор мультиметр
M 832 (DT 838). Схема смонтирована на монтажной плате №1
стендовой панели №1 (смотреть приложения).
2. Порядок выполнения лабораторной работы
2.1 Ознакомиться с порядком выполнения лабораторной работы №1, краткими
теоретическими сведениями по теме смотреть раздел IV. Подготовить в рабочей
тетради отчет и сделать выводы о проделанной работе.
2.2
Собрать электрическую цепь в соответствии со схемами, изображенными
на рисунках 1.1 и 1.2. Установить на мультиметре постоянное напряжения с
пределом 20В.
2.3 После проверки собранной схемы преподавателем, подать напряжение в
электрическую цепь.
9
2.4 Снять показания с приборов (миллиамперметра и вольтметра). Повторить
измерения для второй схемы, измеренные данные занести в таблицу 1.1.
2.5 Отключить питания лабораторного стенда, разобрать электрическую цепь
и сдать преподавателю проводники и приборы.
3.6
Произвести расчеты по найденным параметрам для обоих случаев и
записать полученные значения в таблицу 1.2.
Рис. 1.1 Электрическая схема цепи при согласном соединении источников
ЭДС.
Рис. 1.2 Электрическая схема цепи при встречном соединении источников
ЭДС.
Таблица 1.1
Соединение
E1
E2
Rн
U1
U2
I
Uн
Согласное
15
9,2
1
13
6,8
21
20
Встречное
15
9,2
1
14,5
10
5,2
5
Таблица 1.2
Соединение
U01
U02
R01
R02
Согласное
Встречное
10
P1
P2
Pн
P01
P02
Расчетные формулы:
U  E  U 0 ; R0 
U0
U I
U I
E I
; P12  12 ; P 0  0 ; Pн  н
I
1000
1000
1000
После расчетов необходимо произвести проверку, согласно уравнению
P1  P2  Pн  P01  Р02 - для согласного соединения источников ЭДС
P1  P2  Pн  P01  Р02 - для встречного соединения источников ЭДС
3. Обработка и анализ результатов
Произвести расчет величин в соответствии с таблицей 1.2 для согласного и
встречного включения источников.
4. Отчет о проделанной работе
4.1
Наименование и цель работы;
4.2
Схемы исследования;
4.3
Таблица;
4.4
Расчет согласного и встречного включения источников;
4.5
Вывод по работе.
11
Лабораторная работа № 2
Тема: Цепь постоянного тока с переменным сопротивлением приемника энергии
Продолжительность: 90 минут
Цель работы:

Исследовать изменения тока, напряжений и мощности в цепи с одним
переменным сопротивлением.

Выбрать режим работы электрической схемы.
Образовательные результаты, соответствующие ФГОС:
Общие компетенции:
ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии,
проявлять к ней устойчивый интерес.
ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и
способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и
качество.
ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за
них ответственность.
ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для
эффективного
выполнения
профессиональных
задач,
профессионального
и
личностного развития.
ОК 6. Работать в коллективе и команде, эффективно общаться с коллегами,
руководством, потребителями.
ОК 7. Брать на себя ответственность за работу членов команды (подчиненных),
результат выполнения заданий.
Профессиональные компетенции:
ПК 1. Организовать эксплуатацию, техническое обслуживание и ремонт
изделий транспортного электрооборудования и автоматики.
ПК 2. Контролировать ход и качество выполнения работ по техническому
обслуживанию и ремонту транспортного электрооборудования и автоматики.
ПК 3. Выбирать оптимальные решения в нестандартных ситуациях.
Студент должен
12
уметь:
 пользоваться измерительными приборами;
 собирать электрические цепи, выбирать электроизмерительные приборы,
определять параметры электрических цепей;
 проверять параметры полупроводниковых приборов
знать:
 методы расчета и измерения основных параметров электрических цепей;
 физические процессы, протекающие в электрических и магнитных цепях;
 методы измерений электрических величин;
 принципы, лежащие в основе электронной техники;
1. Объект и средства испытаний
Объектом
испытаний
служит
электрическая
цепь
содержащая
два
последовательно соединенных резистора. Схема смонтирована на монтажной плате
№1 стендовой панели №1 (смотреть приложения).
Используют
подстрочный
резистор
ППБ-25Гс
r-
номинальным
сопротивлением 1кОм и переменным резистором r1 значения, которого дано в
таблице
2.1.
В
(миллиамперметр
качестве
и
измерительных
вольтметр)
приборов
постоянного
тока,
используют
а
также
щитовые
переносной
универсальный прибор мультиметр M 832 (DT 838). Питание электрической цепи
осуществляется от регулируемого источника постоянного напряжения U= 0-40 В.
2. Порядок выполнения лабораторной работы
2.1 Ознакомиться с порядком выполнения лабораторной работы №2.
Подготовить в рабочей тетради отчет и сделать выводы о проделанной работе.
2.2 Собрать электрическую цепь в соответствии со схемой, изображенной на
рисунке 2.1.
2.3 После проверки собранной схемы преподавателем, подать напряжение в
электрическую цепь в соответствии с параметрами указанными в таблице 2.1.
2.4 Устанавливаем переменным резистором значения равное 0 (для первого
опыта) измеренные параметры записать в таблицу 2.1. Повторить измерения при
значении переменного сопротивления: r1 = 0,6 кОм, r1 = R4 , r1 = R5
13
2.5 Отключить питания лабораторного стенда, разобрать электрическую цепь
и сдать преподавателю проводники и приборы.
2.6 Произвести расчеты по измеренным данным и записать полученные
значения в таблицу 2.1.
2.7 Построить графики зависимости (U1 и Uo от I; Р, Ро и Р1 от I).
Рис. 2.1 Схема электрическая цепи постоянного тока с переменным сопротивлением
приемника энергии
Таблица 2.1
№ опыта
Результат опыта
Uст I
1
2
3
4
Uo
Расчетные величины
U1 r0
30
30
30
30
r1
Р
Ро
Р1
1
1
1
1
R4=1кОм, R5=2кОм
3. Обработка и анализ результатов
3.1 Произвести расчет мощностей P, P1 , P0 по следующей формуле: Р 
U I
.
1000
3.2 По опытным и расчетным данным построить графики зависимости (U1 и Uo от I;
Р, Ро и Р1 от I).
4. Отчет о проделанной работе
4.1 Наименование и цель;
4.2 Схема исследования;
4.3 Таблица;
4.4 Графическая часть;
4.5 Вывод по работе.
14
Лабораторная работа № 3
Тема: Изучение схемы делителя напряжения
Продолжительность: 90 минут
Цель работы: Изучить влияния делителя напряжения на величину напряжения
U.
Образовательные результаты, соответствующие ФГОС:
Общие компетенции:
ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии,
проявлять к ней устойчивый интерес.
ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и
способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и
качество.
ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за
них ответственность.
ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для
эффективного
выполнения
профессиональных
задач,
профессионального
и
личностного развития.
ОК 6. Работать в коллективе и команде, эффективно общаться с коллегами,
руководством, потребителями.
ОК 7. Брать на себя ответственность за работу членов команды (подчиненных),
результат выполнения заданий.
Профессиональные компетенции:
ПК 1. Организовать эксплуатацию, техническое обслуживание и ремонт
изделий транспортного электрооборудования и автоматики.
ПК 2. Контролировать ход и качество выполнения работ по техническому
обслуживанию и ремонту транспортного электрооборудования и автоматики.
ПК 3. Выбирать оптимальные решения в нестандартных ситуациях.
Студент должен
уметь:
 пользоваться измерительными приборами;
 собирать электрические цепи, выбирать электроизмерительные приборы,
15
определять параметры электрических цепей;
 проверять параметры полупроводниковых приборов
знать:
 методы расчета и измерения основных параметров электрических цепей;
 физические процессы, протекающие в электрических и магнитных цепях;
 методы измерений электрических величин;
 способы включения электроизмерительных приборов;
 принципы, лежащие в основе электронной техники;
1. Объект и средства испытаний
Объектом
испытаний
служит
электрическая
цепь,
содержащая
два
последовательно соединенных резистора. Схема смонтирована на монтажной плате
№1 стендовой панели №1(смотреть приложения).
Используют подстрочные резисторы
сопротивлением
R1  220Ом, R2  110Ом .
В
R1 , R2
качестве
- ППБ-25Гс номинальным
измерительных
приборов
используют щитовой вольтметр и миллиамперметр постоянного тока. Питание
электрической цепи осуществляется от регулируемого источника постоянного
напряжения U= 0-40 В.
2. Порядок выполнения лабораторной работы
1.
Ознакомиться с порядком выполнения лабораторной работы №3. Подготовить в
рабочей тетради отчет и сделать выводы о проделанной работе.
2.
Собрать электрическую цепь в соответствии со схемой, изображенной на
3.
рисунке 3.1.
4.
После проверки собранной схемы преподавателем, подать напряжение в
электрическую цепь U=9 В. Провести измерения и записать полученные
значения в таблицу 3.1.
5.
Отключить питания лабораторного стенда, разобрать электрическую цепь и
сдать преподавателю проводники и приборы.
6.
3.6 Произвести расчеты по измеренным данным и записать полученные
значения в таблицу 3.1. Построить график зависимости Uвых и Uпад от I.
16
Рис. 3.1 Схема электрическая цепи постоянного тока делителя напряжения
Таблица 3.1
R1
R2
Uпит
Uпад
Uвых
I
Ом
Ом
В
В
В
мА
220
110
9
3. Обработка и анализ результатов
Проанализировать разницу между падающим и выходным напряжениями и
записать в вывод.
4. Отчет о проделанной работе
5.1 Наименование и цель работы;
5.2 Схема исследования;
5.3 Таблица;
5.4 Вывод по работе.
17
Лабораторная работа № 4
Тема: Последовательное, параллельное и смешанное соединение из резисторов
Продолжительность: 90 минут
Цель работы:
 Отработать практические навыки проведения экспериментов.
 Исследовать изменение токов и напряжений в электрической цепи при
изменении сопротивлений на различных участках.
2. Образовательные результаты, соответствующие ФГОС:
Общие компетенции:
ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии,
проявлять к ней устойчивый интерес.
ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и
способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и
качество.
ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести
за них ответственность.
ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для
эффективного
выполнения
профессиональных
задач,
профессионального
и
личностного развития.
ОК 6. Работать в коллективе и команде, эффективно общаться с коллегами,
руководством, потребителями.
Профессиональные компетенции:
ПК 1. Организовать эксплуатацию, техническое обслуживание и ремонт
изделий транспортного электрооборудования и автоматики.
ПК 2. Контролировать ход и качество выполнения работ по техническому
обслуживанию и ремонту транспортного электрооборудования и автоматики.
ПК 3. Выбирать оптимальные решения в нестандартных ситуациях.
Студент должен
уметь:
 пользоваться измерительными приборами;
18
 собирать электрические цепи, выбирать электроизмерительные приборы,
определять параметры электрических цепей;
знать:
 методы расчета и измерения основных параметров электрических цепей;
 физические процессы, протекающие в электрических и магнитных цепях;
 способы включения электроизмерительных приборов;
 принципы, лежащие в основе электронной техники;
1. Объект и средства испытаний
Объектом испытаний служит электрическая цепь содержащая три смешанно
соединенных переменных резистора. Схема смонтирована на монтажной плате №1
стендовой панели №1 (смотреть приложения).
В схеме используют переменные резисторы ППБ-25Г с номинальным
сопротивлением r1  1кОм , r2  2кОм , r3  1кОм . В качестве измерительных приборов
используют щитовой вольтметр и миллиамперметр постоянного тока. Питание
электрической цепи осуществляется от регулируемого источника постоянного
напряжения U= 0-40 В.
2. Порядок выполнения лабораторной работы
1. Ознакомиться с порядком выполнения лабораторной работы №4, краткими
теоретическими сведениями по теме смотреть раздел IV. Подготовить в рабочей
тетради отчет и сделать выводы о проделанной работе. Ответить на контрольные
вопросы.
2. Собрать электрическую цепь в соответствии со схемой, изображенной на
3. рисунке 4.1.
4. После проверки собранной схемы преподавателем, подать напряжение в
электрическую цепь U=16 В.
5. Устанавливаем
переменными
резисторами
сопротивления
равное
r1  1кОм , r2  1кОм , r3  1кОм Проводим измерения и записываем полученные
6. значения в таблицу 4.1. Повторяем опыт для значений указанных в таблице 4.1.
7.
Отключить питания лабораторного стенда, разобрать электрическую цепь и
сдать преподавателю проводники и приборы.
19
8. Произвести расчеты по измеренным данным и записать полученные значения в
таблицу 4.1.
Рис. 4.1 Схема электрическая цепи со смешанным соединением резисторовль
Таблица 4.1
Исходные
Измеренные величины
величины
№ опыта
Е1
r1
r2
r3
1
16
1
1
1
2
16
1
2
1
3
16 0,51
2
1
I1
I2
I3
U1 U2 U3
Расчетные величины
I1
I2
I3
U1 U2 U3
3. Обработка и анализ результатов
По данным указанным в таблице произвести расчеты токов I и напряжений U.
4. Отчет о проделанной работе
4.1
Наименование и цель;
4.2
Схема исследование;
4.3
Таблица;
4.4
Расчеты;
4.5
Вывод по работе.
20
Лабораторная работа № 5
Тема: Исследование электромагнитного реле
Продолжительность: 90 минут
Цель работы:

Изучить методы измерения электрических параметров.

Измерить основные электрические параметры реле.

Приобретения навыков в поиске теоретической информации.
Образовательные результаты, соответствующие ФГОС:
Общие компетенции:
ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии,
проявлять к ней устойчивый интерес.
ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и
способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и
качество.
ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести
за них ответственность.
ОК 6. Работать в коллективе и команде, эффективно общаться с коллегами,
руководством, потребителями.
ОК 7. Брать на себя ответственность за работу членов команды (подчиненных),
результат выполнения заданий.
Профессиональные компетенции:
ПК 1. Организовать эксплуатацию, техническое обслуживание и ремонт
изделий транспортного электрооборудования и автоматики.
ПК 2. Контролировать ход и качество выполнения работ по техническому
обслуживанию и ремонту транспортного электрооборудования и автоматики.
ПК 3. Выбирать оптимальные решения в нестандартных ситуациях.
Студент должен
уметь:
 пользоваться измерительными приборами;
 производить проверку электронных и электрических элементов автомобиля;
21
 собирать электрические цепи, выбирать электроизмерительные приборы,
определять параметры электрических цепей;
 проверять параметры полупроводниковых приборов
знать:
 методы расчета и измерения основных параметров электрических цепей;
 физические процессы, протекающие в электрических и магнитных цепях;
 порядок расчета основных параметров;
 методы измерений электрических величин;
 способы включения электроизмерительных приборов;
 принципы, лежащие в основе электронной техники;
1. Объект и средство испытаний
Объектом испытаний является электромагнитное реле, включенное в
электрическую цепь. В качестве элементов цепи используем переменный резистор
R.
В
качестве
измерительных
приборов
используют
переносной
прибор
миллиамперметр, а также два источника питания и светодиод VD.
2. Порядок выполнения лабораторной работы
2.1 Ознакомиться с порядком выполнения лабораторной работы №5, краткими
теоретическими сведениями об электроизмерительных приборах (смотреть
раздел IV). Подготовить в рабочей тетради отчет и делать выводы о
проделанной работе.
2.2 Ознакомится с электрической схемой, собрать электрическую схему в
соответствии с рисунком 5.1.
2.3 Потенциометр установить в крайнее положение против часовой стрелки.
После проверки собранной схемы преподавателем можно включить питание.
2.4 Плавно вращать потенциометр по часовой стрелке до загорания
светодиода.
2.5 Измерить и занести в таблицу 5.1 ток и напряжения срабатывания реле.
2.6 Плавно вращать потенциометр против часовой стрелке до момента
погасания светодиода.
2.7 Измерить и занести в таблицу 5.1 ток и напряжения отключения реле.
22
2.8 Разобрать схему и сдать лабораторное оборудование преподавателю.
Рис. 5.1 Схема электрическая испытания электромагнитного реле
Таблица 5.1
U ср
I ср
U отп
I отп
В
мА
В
мА
3. Обработка и анализ результатов
Сделать вывод о проведенных измерениях.
4. Отчет о проделанной работе
4.1 Наименование и цель работы;
4.2 Схема исследования;
4.3 Таблица;
4.4 Вывод по работе.
23
Лабораторная работа № 6
Тема: Изучения электроизмерительных приборов
Продолжительность: 90 минут
Цель работы:

Ознакомиться с устройством и назначением различных электроизмерительных
приборов: амперметра, вольтметра, ваттметра.

Изучить способы подключения приборов в цепи.

Изучить методы измерения тока, напряжения, мощности и сопротивления с
помощью электроизмерительных приборов.
Образовательные результаты, соответствующие ФГОС:
Общие компетенции:
ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии,
проявлять к ней устойчивый интерес.
ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и
способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и
качество.
ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести
за них ответственность.
ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для
эффективного
выполнения
профессиональных
задач,
профессионального
и
личностного развития.
ОК 6. Работать в коллективе и команде, эффективно общаться с коллегами,
руководством, потребителями.
ОК 7. Брать на себя ответственность за работу членов команды (подчиненных),
результат выполнения заданий.
Профессиональные компетенции:
ПК 1. Организовать эксплуатацию, техническое обслуживание и ремонт
изделий транспортного электрооборудования и автоматики.
ПК 2. Контролировать ход и качество выполнения работ по техническому
обслуживанию и ремонту транспортного электрооборудования и автоматики.
24
ПК 3. Выбирать оптимальные решения в нестандартных ситуациях.
Студент должен
уметь:
 пользоваться измерительными приборами;
 производить проверку электронных и электрических элементов автомобиля;
 собирать электрические цепи, выбирать электроизмерительные приборы,
определять параметры электрических цепей;
 проверять параметры полупроводниковых приборов
знать:
 методы расчета и измерения основных параметров электрических цепей;
 физические процессы, протекающие в электрических и магнитных цепях;
 порядок расчета основных параметров;
 методы измерений электрических величин;
 способы включения электроизмерительных приборов;
 принципы, лежащие в основе электронной техники;
1. Объект и средство испытаний
Объектом испытаний служат электроизмерительные приборы и элементы
электрической цепи, смонтированные на монтажной плате №1 стендовой панели
(смотреть приложения). В качестве элементов цепи используем нагрузочное
сопротивления Rн. В качестве измерительных приборов используют переносные
приборы миллиамперметр, вольтметр и ваттметр. А также прибор «мультиметр».
2. Порядок выполнения лабораторной работы
1. Ознакомиться с порядком выполнения лабораторной работы №6, краткими
теоретическими сведениями об электроизмерительных приборах (смотреть
2. раздел IV). Подготовить в рабочей тетради отчет и делать выводы о
проделанной работе. Ответить на контрольные вопросы.
3. Собрать электрическую цепь в соответствии с рисунком 6.1. В качестве
нагрузки
использовать
резистор
R1 .
Подключить
регулируемому источнику питания.
25
электрическую
цепь
к
4. После проверки собранной схемы преподавателем подать напряжения в
электрическую цепь.
5. Установить на выходе источника питания напряжения U=6В и снять
показания с миллиамперметра (I) и ваттметра (Р). Измерить напряжения на нагрузке
U н . Данные измерения занести в таблицу 6.1. Повторить измерения при напряжении
12 и 20В. Данные измерения занести в таблицу 6.1.
6. Отключить питания электрической цепи и сдать преподавателю проводники
и приборы.
7. Измерить сопротивления нагрузочного резистора омметром в диапазоне 500
Ом и результат записать в таблицу 6.1.
Рис. 6.1 Схема электрической цепи для проверки основных параметров
электроизмерительных приборов
Таблица 6.1
U,В
Измеренные величины
Uн, В
I, мА
Р, Вт
Rн, Ом
Вычисленные значения
Р, Вт
R, Ом
6
12
20
3.
Обработка и анализ результатов
Произвести расчет мощности прибора Р и сопротивления R. Ответить на
контрольные вопросы.
4. Контрольные вопросы
26

Укажите назначения измерительных приборах используемых в лабораторной
работе?

Расскажите о способах подключения приборов используемых в лабораторной
работе?

Расскажите принцип работы амперметра?
5 Отчет о проделанной работе
1. Наименование и цель работы;
2. Схема исследования;
3. Таблица;
4. Вывод по работе.
27
Лабораторная работа № 7
Тема: Исследование неразветвленной RLC-цепи синусоидального тока
Продолжительность: 90 минут
Цель работы: Опытная проверка закона Ома для неразветвленной цепи
переменного тока.
Образовательные результаты, соответствующие ФГОС:
Общие компетенции:
ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии,
проявлять к ней устойчивый интерес.
ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и
способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и
качество.
ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести
за них ответственность.
ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для
эффективного
выполнения
профессиональных
задач,
профессионального
и
личностного развития.
ОК 6. Работать в коллективе и команде, эффективно общаться с коллегами,
руководством, потребителями.
ОК 7. Брать на себя ответственность за работу членов команды (подчиненных),
результат выполнения заданий.
Профессиональные компетенции:
ПК 1. Организовать эксплуатацию, техническое обслуживание и ремонт
изделий транспортного электрооборудования и автоматики.
ПК 2. Контролировать ход и качество выполнения работ по техническому
обслуживанию и ремонту транспортного электрооборудования и автоматики.
ПК 3. Выбирать оптимальные решения в нестандартных ситуациях.
Студент должен
уметь:

пользоваться измерительными приборами;
28
 собирать электрические цепи, выбирать электроизмерительные приборы,
определять параметры электрических цепей;
 проверять параметры полупроводниковых приборов
знать:
 методы расчета и порядок измерения основных параметров электрических
цепей;
 физические процессы, протекающие в электрических и магнитных цепях;
 способы включения электроизмерительных приборов;
 принципы, лежащие в основе электронной техники;
1. Объект и средство испытаний
Объектом испытаний служит две
электрические цепи смонтирована на
монтажной плате №2 стендовой панели №1 (смотреть приложения). В качестве
элементов цепи используем конденсатор С и индуктивную катушку L обе схемы
содержат резистор R. В качестве измерительного прибора используют щитовой
миллиамперметр и универсальный прибор мультиметр.
2. Порядок выполнения лабораторной работы
1.
Ознакомиться с порядком выполнения лабораторной работы №7, краткими
теоретическими сведениями об RLC- цепи синусоидального тока (смотреть
раздел IV). Подготовить в рабочей тетради отчет и делать выводы о
проделанной работе.
2.
Собрать электрические цепи в соответствии с рисунками 7.1 и 7.2. Подключить
электрическую цепь к источнику питания. Установить на приборе переменное
напряжения с пределом 20 В.
3. После проверки собранной схемы преподавателем подать напряжения в
электрическую цепь.
4.
Установить емкость конденсатора 3мкФ и сопротивления резистора равное 0,
измеренные значения записать в таблицу 7.1. Повторить измерения для других
значений емкости и сопротивления указанные в таблице 7.1.
5.
Установить индуктивность равную 8,8 Гн и сопротивления резистора равное 0,
измеренные значения записать в таблицу 7.2.
29
6.
Повторить измерения для других значений индуктивности и сопротивления
указанные в таблице 7.2.
7.
Отключить питания электрической цепи и сдать преподавателю проводники и
приборы.
Рис. 7.1 Схема электрической RC-цепи синусоидального тока
Рис.7.2 Схема электрическая RL-цепи синусоидального тока
Таблица 7.1
Исходные данные
C
R
3
0
3
2
Измеренные величины
U
Uс
UL
Расчетные величины
I
Xc
Z
I
Таблица 7.2
№ опыта
Исходные данные
L
R
1
8,8
0
2
8,8
2
3
1,2
2
Измеренные величины
U
Uc
30
UL
I
Расчетные величины
XL
Z
I
3. Обработка и анализ результатов
Рассчитать силу тока, реактивное сопротивления и полное сопротивления для
обеих схем.
4. Отчет о проделанной работе
1.
Наименование и цель работы;
2.
Схема исследования;
3.
Таблица;
4.
Вывод по работе.
31
Лабораторная работа № 8
Тема: Последовательное соединение катушки и конденсатора
Продолжительность: 90 минут
Цель работы:
 Исследование
процессов
в
последовательной
цепи
при
различных
соотношениях реактивных сопротивлений.
 Изучения резонанса напряжений.
Образовательные результаты, соответствующие ФГОС:
Общие компетенции:
ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии,
проявлять к ней устойчивый интерес.
ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и
способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и
качество.
ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести
за них ответственность.
ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для
эффективного
выполнения
профессиональных
задач,
профессионального
и
личностного развития.
ОК 6. Работать в коллективе и команде, эффективно общаться с коллегами,
руководством, потребителями.
ОК 7. Брать на себя ответственность за работу членов команды (подчиненных),
результат выполнения заданий.
Профессиональные компетенции:
ПК 1. Организовать эксплуатацию, техническое обслуживание и ремонт
изделий транспортного электрооборудования и автоматики.
ПК 2. Контролировать ход и качество выполнения работ по техническому
обслуживанию и ремонту транспортного электрооборудования и автоматики.
ПК 3. Выбирать оптимальные решения в нестандартных ситуациях.
Студент должен
уметь:
32
 Пользоваться измерительными приборами;
 Производить проверку электронных и электрических элементов автомобиля;
 Производить подбор элементов электрических цепей и электронных схем;
 Собирать электрические цепи, выбирать электроизмерительные приборы,
определять параметры электрических цепей;
знать:
 методам расчета и измерения основных параметров электрических, магнитных
и электронных цепей;
 порядку расчета основных параметров;
 методам измерений электрических величин;
 способам включения электроизмерительных приборов;
1. Объект и средство испытаний
Объектом
испытаний
служит
электрическая
цепь,
содержащая
последовательно включенные конденсатор с емкостью C и катушку индуктивности
характеризуемую активным сопротивлением Rк и индуктивностью Lк смонтирована
на монтажной плате №2 стендовой панели №1 (смотреть приложения). В качестве
измерительных приборов используют щитовой миллиамперметр и выносной
вольтметр. Для питания электроцепи используется фазное напряжение, снимаемое с
зажимов трехфазного источника питания промышленной частоты 50 Гц.
2. Порядок выполнения лабораторной работы
1.
Ознакомиться с порядком выполнения лабораторной работы №8. Подготовить в
рабочей тетради отчет и делать выводы о проделанной работе.
2.
Собрать электрические цепи в соответствии с рисунками 8.1.
Подключить
электрическую цепь к источнику питания. Установить на приборе переменное
напряжение с пределом измерение 200 В.
3.
После проверки собранной схемы преподавателем подать напряжения в
электрическую цепь.
4.
Произвести опыт в соответствии с таблицей 8.1:
5.
перемещая
сердечник
катушки,
добиться
резонанса
напряжений
по
максимальному значению I (XL =XC),
6.
уменьшая L, установите значение I в два раза меньше резонансного значения
(XL < XC),
33
7.
настроить цепь в резонанс и продолжая увеличивать L, добиться уменьшения
тока по сравнению с резонансным в два раза (XL > XC).
8.
Отключить питания электрической цепи и сдать преподавателю проводники и
приборы.
Рис. 8.1 Схема электрическая цепи переменного тока с последовательным
соединением катушки и конденсатора
Таблица 8.1
Опыт
Измеренные величины
U
UК UС I
rК
В
В В мА кОм
ZK
кОм
Расчетные величины
XC
XL
L
Z
UAK
кОм кОм Гн кОм В
UL
В
XL= XC
XL< XC
XL> XC
Произвести расчет следующих величин ХL Xс, Zк Cosj L, Z, Uc k, UL (по
исходным
данным).
Результаты
расчетов
занести
в
таблицу
7.1.
Примечание: При расчете ХL учитывать r0, где r0 –активное сопротивление цепи,
определяемое из условий резонанса. r0> rК*ХL определить по формуле ХL =
3. Обработка и анализ результатов
1. Произвести расчет величин, указанных в таблице;
2. Результаты расчета занести в таблицу;
3. По результатам расчета убедится в выполнении условия резонанса и его
следствии.
4. Отчет о проделанной работе
1. Наименование и цель работы;
2. Схема исследования;
3. Таблица;
4. Вывод по работе.
34
Лабораторная работа № 9
Тема: Параллельное соединение катушки и конденсатора
Продолжительность: 90 минут
Цель работы: Исследование физических явлений, соответствующих резонансу
токов и различным соотношениям проводимостей ветвей разветвленной LC-цепи.
Образовательные результаты, соответствующие ФГОС:
Общие компетенции:
ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии,
проявлять к ней устойчивый интерес.
ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и
способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и
качество.
ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести
за них ответственность.
ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для
эффективного
выполнения
профессиональных
задач,
профессионального
и
личностного развития.
ОК 6. Работать в коллективе и команде, эффективно общаться с коллегами,
руководством, потребителями.
ОК 7. Брать на себя ответственность за работу членов команды (подчиненных),
результат выполнения заданий.
Профессиональные компетенции:
ПК 1. Организовать эксплуатацию, техническое обслуживание и ремонт
изделий транспортного электрооборудования и автоматики.
ПК 2. Контролировать ход и качество выполнения работ по техническому
обслуживанию и ремонту транспортного электрооборудования и автоматики.
ПК 3. Выбирать оптимальные решения в нестандартных ситуациях.
Студент должен
уметь:
 Пользоваться измерительными приборами;
35
 Производить проверку электронных и электрических элементов автомобиля;
 Производить подбор элементов электрических цепей и электронных схем;
 Собирать электрические цепи, выбирать электроизмерительные приборы,
определять параметры электрических цепей;
знать:
 методам расчета и измерения основных параметров электрических, магнитных
и электронных цепей;
 порядку расчета основных параметров;
 методам измерений электрических величин;
 способам включения электроизмерительных приборов;
1. Объект и средство испытаний
Объектом испытаний служит электрическая цепь, содержащая параллельно
включенные конденсатор с емкостью C и катушку индуктивности характеризуемую
активным сопротивлением Rк и индуктивностью Lк смонтирована на монтажной
плате № 2 стендовой панели № 1 (смотреть приложения). В качестве измерительных
приборов используют три щитовых миллиамперметра и выносной вольтметр. Для
питания электроцепи используется фазное напряжение снимаемое с зажимов
трехфазного источника питания промышленной частоты 50 Гц.
2. Порядок выполнения лабораторной работы
1.
Ознакомиться с порядком выполнения лабораторной работы №9. Подготовить в
рабочей тетради отчет и делать выводы о проделанной работе. Ответить на
контрольные вопросы.
2.
Собрать электрические цепи в соответствии с рисунками 9.1.
Подключить
электрическую цепь к источнику питания. Установить на приборе переменное
напряжение с пределом 200 В.
3.
После проверки собранной схемы преподавателем подать напряжения в
электрическую цепь.
4.
Произвести опыт в соответствии с таблицей 9.1:
5.
перемещая сердечник катушки, добиться резонанса токов по минимальному
значению тока I1 (bL =bC);
6.
выводя сердечник из катушки L1, добиться преобладания индуктивной;
36
7.
проводимости (bL> bC), установка значения тока I1 в два раза больше
резонансного значения;
8.
настроить цепь в резонанс и, продолжая вводить сердечник (L1) в катушку
добиться увеличения тока I1 по сравнению с резонансным в 2 раза. При этом
(bL< b0).
9.
Отключить питания электрической цепи и сдать преподавателю проводники и
приборы.
Рис. 9.1 Схема электрическая цепи переменного тока параллельного соединения
катушки и конденсатора
Таблица 9.1
Опыт
Измеренные величины
U
I1
I2
I3
В
мА
мА
мА
ZК
кОм
Расчетные величины
XL
jK
Y2
Y3
кОм Град См
См
Zобщ
кОм
bL= bC
bL> bC
b L < bC
3. Обработка и анализ результатов
 Произвести расчет следующих величин ZК, XL, j K, Y2, Y3, Zобщ (по опытным
данным);
 Результаты расчетов занести в таблицу 8.1;
 Ответить на контрольные вопросы.
4. Контрольные вопросы
1. Почему при резонансе токов I1 –min?
2. Почему ток I2 не изменяется?
37
3. Сравнить общее сопротивление контура при резонансе напряжений и резонансе
токов.
5. Отчет о проделанной работе
1.
Наименование и цель работы;
2.
Схема исследования;
3.
Таблица;
4.
Вывод по работе.
38
Лабораторная работа № 10
Тема: Исследование разветвленной RLC- цепи синусоидального тока
Продолжительность: 90 минут
Цель работы: Опытная проверка закона Ома для разветвленной цепи
переменного тока.
Образовательные результаты, соответствующие ФГОС:
Общие компетенции:
ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии,
проявлять к ней устойчивый интерес.
ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и
способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и
качество.
ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести
за них ответственность.
ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для
эффективного
выполнения
профессиональных
задач,
профессионального
и
личностного развития.
ОК 6. Работать в коллективе и команде, эффективно общаться с коллегами,
руководством, потребителями.
ОК 7. Брать на себя ответственность за работу членов команды (подчиненных),
результат выполнения заданий.
Профессиональные компетенции:
ПК 1. Организовать эксплуатацию, техническое обслуживание и ремонт
изделий транспортного электрооборудования и автоматики.
ПК 2. Контролировать ход и качество выполнения работ по техническому
обслуживанию и ремонту транспортного электрооборудования и автоматики.
ПК 3. Выбирать оптимальные решения в нестандартных ситуациях.
Студент должен
уметь:
 Пользоваться измерительными приборами;
39
 Производить проверку электронных и электрических элементов автомобиля;
 Производить подбор элементов электрических цепей и электронных схем;
 Собирать электрические цепи, выбирать электроизмерительные приборы,
определять параметры электрических цепей;
знать:
 методам расчета и измерения основных параметров электрических, магнитных
и электронных цепей;
 порядку расчета основных параметров;
 методам измерений электрических величин;
 способам включения электроизмерительных приборов;
1. Объект и средство испытаний
Объектом испытаний служит две
электрические цепи смонтирована на
монтажной плате №2 стендовой панели №1 (смотреть приложения). В качестве
элементов цепи используем конденсатор С , индуктивную катушку L и резистор R.
В качестве измерительного прибора используют щитовой миллиамперметр.
2. Порядок выполнения лабораторной работы
1.
Ознакомиться с порядком выполнения лабораторной работы №10, краткими
теоретическими сведениями об RLC- цепи синусоидального тока (смотреть
2.
раздел IV). Подготовить в рабочей тетради отчет и делать выводы о
проделанной работе.
3.
Собрать электрические цепи в соответствии с рисунками 10.1 и 10.2.
Подключить электрическую цепь к источнику питания. Установить на приборе
переменное напряжения с пределом 200 В.
4.
После проверки собранной схемы преподавателем подать напряжения в
электрическую цепь.
5.
Установить сопротивления резистора R=1кОм и емкость конденсатора
6.
С=3 мкФ и провести измерения, данные записать в таблицу 10.1. Повторить
измерения для других значений емкости и сопротивления указанные в таблице
10.1.
40
7.
Установить индуктивность равную 8,8 Гн и сопротивления резистора равное
1кОм, измеренные значения записать в таблицу 10.2. Повторить измерения для
других значений индуктивности и сопротивления указанные в таблице 10.2.
8.
Отключить питания электрической цепи и сдать преподавателю проводники и
приборы.
Рис. 10.1 Схема электрическая разветвленной RC-цепи синусоидального тока
Рис. 10.2 Схема электрическая разветвленной RL-цепи синусоидального тока
Таблица 10.1
Исходные данные
№ опыта
С
R
1
3
1
2
3
2
3
3
∞
Измеренные величины
Расчетные величины
U
Xc
I1
I2
I3
B2 C3 Y
I1
Таблица 10.2
№
Исходные данные
опыта
L
R
1
8,8
1
2
8,8
∞
3
1,2
1
Измеренные величины
U
I1
I2
41
I3
Расчетные величины
B2
C3
Y
I1
3. Обработка и анализ результатов

Построить векторные диаграммы по результатам измерений;

Пояснить какую емкость необходимо подключить вместо С2 для получения
резонанса напряжения ( U L  U C ).
4. Отчет о проделанной работе

Наименование и цель работы;

Схема исследования;

Таблица;

Векторные диаграммы;

Вывод по работе.
42
Лабораторная работа № 11
Тема: Исследования трехфазной цепи синусоидального тока при соединении
приемников звездой
Продолжительность: 90 минут
Цель работы:
 Опытным путем найти соотношение между действующими фазными и
линейными напряжениями и токами при равномерной и неравномерной
нагрузке.
 Установить роль нулевого провода в работе трехфазной установки при
различных нагрузках.
 Экспериментально подтвердить теоретические знания, полученные на лекциях и
самостоятельных занятиях по трехфазным электрическим цепям при соединении
звездой.
Образовательные результаты, соответствующие ФГОС:
Общие компетенции:
ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии,
проявлять к ней устойчивый интерес.
ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и
способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и
качество.
ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести
за них ответственность.
ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для
эффективного
выполнения
профессиональных
задач,
профессионального
и
личностного развития.
ОК 6. Работать в коллективе и команде, эффективно общаться с коллегами,
руководством, потребителями.
ОК 7. Брать на себя ответственность за работу членов команды (подчиненных),
результат выполнения заданий.
Профессиональные компетенции:
43
ПК 1. Организовать эксплуатацию, техническое обслуживание и ремонт
изделий транспортного электрооборудования и автоматики.
ПК 2. Контролировать ход и качество выполнения работ по техническому
обслуживанию и ремонту транспортного электрооборудования и автоматики.
ПК 3. Выбирать оптимальные решения в нестандартных ситуациях.
Студент должен
уметь:
 Пользоваться измерительными приборами;
 Производить подбор элементов электрических цепей и электронных схем;
 Собирать электрические цепи, выбирать электроизмерительные приборы,
определять параметры электрических цепей;
знать:
 методам расчета и измерения основных параметров электрических,
магнитных и электронных цепей;
 компонентам автомобильных электронных устройств;
 физическим процессам, протекающим в электрических и магнитных цепях;
 порядку расчета основных параметров;
 методам измерений электрических величин;
 способам включения электроизмерительных приборов;
1. Объект и средство испытаний
Объектом испытаний служит трехфазная электрическая цепь. В качестве
приемников электрической цепи используем ламповые реостаты. В качестве
измерительных приборов используем вольтметр и амперметр.
2. Порядок выполнения лабораторной работы
1.
Ознакомиться с порядком выполнения лабораторной работы №11, краткими
теоретическими сведениями об трехфазных цепях синусоидального тока
(смотреть раздел IV).
2.
Подготовить в рабочей тетради отчет и делать выводы о проделанной работе,
ответить на контрольные вопросы.
3.
Ознакомиться с электрической схемой, приборами, аппаратами для проведения
опыта и записать их технические характеристики в отчет.
44
4.
Собрать электрическую схему указанную на рисунке 11.1. С разрешения
преподавателя
провести
опыты.
Установить
на
приборе
переменное
напряжение с пределом 750 В.
П р и м е ч а н и е. Действующие значения линейных токов, равные фазным
токам, определяются по амперметрам РА1, РА2, РА3, а ток в нулевом проводе – по
амперметру РА0. Линейные и фазные напряжения измеряются одним вольтметром
путем касания его щупами начала и конца фазы при измерении фазных
напряжений, а также начал двух фаз при измерении линейных напряжений.
Напряжение U0 измеряется на выключателе S.
5.
При всех отключенных лампах в фазах (проверяется по состоянию их
выключателей) и разомкнутом выключателе S в нулевом проводе подать
напряжение на схему нажатием кнопки «ВКЛ».
6.
Последовательно установить различные режимы работы приемников,
соединенных звездой, изменяя количество включенных в фазе ламп.
Режимы работы, подлежащие рассмотрению:
– максимальная равномерная нагрузка трех фаз (R1= R2 = R3) без нулевого
провода;
– то же с нулевым проводом;
– неравномерная нагрузка фаз (R1  R2  R3) без нулевого провода;
– то же с нулевым проводом;
– неравномерная нагрузка фаз (R1 = R2; R3 = ), без нулевого провода;
– то же с нулевым проводом.
7.
Показания контрольно-измерительных приборов записываются в табл. 11.1.
Следует иметь в виду, что вольтметр PV0, будет давать показания, отличные от
нуля, только в случае неравномерной нагрузки фаз и отключенном
выключателе S. Амперметр PA0 будет давать показания, отличные от нуля, в
случае
неравномерной
нагрузки
фаз
и
включенном
выключателе
S.
Соотношение между линейными и фазными напряжениями определяется
только при равномерной нагрузке фаз.
45
Таблица 11.1
1 Y
2 Y0
R1=R2=R3
R1=R2=R3
R1 R2 R
3 Y
0
4
4
0
U0, B
4
UCA, B
4
B
UAB, B
UBC, B
2
Ub, B
3
Ua, B
4
I0, мА
4
4
2
IC, мА
4
4
3
IB, мА
4
4
4
IA, мА
C
Состояние
нагрузки
B
Соединение
фаз
Измеряемые величины
A
№
опыта
Число
ламп в
фазе
3
R1 R2 R
4 Y0
5 Y
3
R1=R2
R3
R1=R2
R3
6 Y0
Таблица 11.2
№ опыта
Uл/Uф
В
Pa,
Bт
Pb,
Bт
Pc,
Bт
P,
Bт
Ra,
Oм
Rb,
Oм
Rc,
Oм
1
1.
Предъявить данные опытов для проверки преподавателю и с его разрешения
схему разобрать. Рабочее место привести в исходное состояние и предъявить
лаборанту.
2.
Построить векторные диаграммы напряжений и токов для исследованных
режимов работы.
Рис. 11.1 Схема электрическая трехфазной цепи
46
3. Обработка и анализ результатов

Занести результаты измерения в таблицу;

Сравнить результаты по всем экспериментам;

Ответить на контрольные вопросы.
4. Контрольные вопросы
1.
Какое соединение трехфазной цепи называется соединением звездой?
2. Как называются провода, отходящие от трехфазного генератора?
3. Какая нагрузка фаз называется симметричной?
4. Какие
соотношения
напряжениями
можно
между
действующими
получить,
и
для
фазными
каких
и
режимов
линейными
работы
они
справедливы?
5. Для какой нагрузки целесообразно включение нулевого провода?
6. При какой нагрузке фаз применяется четырехпроходная система?
7. В каком соотношении находятся линейные и фазные токи при соединении
звездой?
8. Как находится активная мощность каждой фазы и всей цепи?
Отчет о проделанной работе

Наименование и цель работы;

Схема исследования;

Таблица;

Ответы на контрольные вопросы;

Вывод по работе.
47
Лабораторная работа № 12
Тема: Изучения процессов заряда и разряда конденсатора
Продолжительность: 90 минут
Цель работы: Проверка на опыте теоретических положений о переходных
процессах в цепи RC.
Образовательные результаты, соответствующие ФГОС:
Общие компетенции:
ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии,
проявлять к ней устойчивый интерес.
ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и
способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и
качество.
ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести
за них ответственность.
ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для
эффективного
выполнения
профессиональных
задач,
профессионального
и
личностного развития.
ОК 6. Работать в коллективе и команде, эффективно общаться с коллегами,
руководством, потребителями.
ОК 7. Брать на себя ответственность за работу членов команды (подчиненных),
результат выполнения заданий.
Профессиональные компетенции:
ПК 1. Организовать эксплуатацию, техническое обслуживание и ремонт
изделий транспортного электрооборудования и автоматики.
ПК 2. Контролировать ход и качество выполнения работ по техническому
обслуживанию и ремонту транспортного электрооборудования и автоматики.
ПК 3. Выбирать оптимальные решения в нестандартных ситуациях.
Студент должен
уметь:
 Пользоваться измерительными приборами;
48
 Производить проверку электронных и электрических элементов автомобиля;
 Производить подбор элементов электрических цепей и электронных схем;
 Собирать электрические цепи, выбирать электроизмерительные приборы,
определять параметры электрических цепей;
знать:
 методам расчета и измерения основных параметров электрических,
магнитных и электронных цепей;
 порядку расчета основных параметров;
 методам измерений электрических величин;
 способам включения электроизмерительных приборов;
Объект и средство испытаний
Объектом испытаний является конденсатор С1 включенный параллельно в
электрическую схему, собранной на монтажной плате №1 стендовой панели №1. В
качестве приемника в электрической цепи используем резистор R3. В качестве
измерительного прибора используем вольтметр.
Порядок выполнения лабораторной работы
1.
Ознакомиться с порядком выполнения лабораторной работы №12, краткими
теоретическими сведениями о данной теме (смотреть раздел IV). Подготовить в
рабочей тетради отчет и сделать выводы о проделанной работе.
2.
Ознакомиться с электрической схемой, приборами, аппаратами для проведения
опыта и записать их технические характеристики в отчет. Собрать
электрическую схему в соответствии с рисунком 12.1. Установить на приборе
переменное напряжение с пределом 200 В.
3.
По значениям R3 и С3 вычислить постоянные времени  ,2 ,3 ,5 в секундах.
4.
После проверки собранной схемы преподавателем, можно включить источник
ЭДС и одновременно начать отсчет времени. Измерить напряжение на емкости
для времени, соответствующего  ,2 ,3 ,5 .
5.
Переключить конденсатор на разряд и определить напряжение на нем для
момента t   .
6.
Рассчитать ток заряда конденсатора для указанных моментов времени:
 ,2 ,3 ,5 .
49
7.
Все результаты расчетов и измерений занести в таблицу 12.1.
8.
Разобрать схему и сдать лабораторное оборудования преподавателю.
Рис. 12.1 Схема электрическая испытания конденсатора
Таблица 12.1
Время
0

2
3
4
UC , В
i3 ,В
Обработка и анализ результатов

Рассчитать ток заряда конденсатора для указанных моментов времени:
0,  ,2 ,3 ,5 . ;

Результаты занести в таблицу.
Отчет о проделанной работе

Наименование и цель работы;

Схема исследования;

Таблица;

Вывод по работе.
50
5
РАЗДЕЛ II ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОНИКИ
Лабораторная работа № 13
Тема: Снятие вольтамперной характеристики полупроводникового диода
Продолжительность: 90 минут
Цель
работы:
Изучить
свойства
полупроводниковых
диодов
путем
практического снятия и исследования вольтамперных характеристик (ВАХ).
Образовательные результаты, соответствующие ФГОС:
Общие компетенции:
ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии,
проявлять к ней устойчивый интерес.
ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и
способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и
качество.
ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести
за них ответственность.
ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для
эффективного
выполнения
профессиональных
задач,
профессионального
и
личностного развития.
ОК 6. Работать в коллективе и команде, эффективно общаться с коллегами,
руководством, потребителями.
ОК 7. Брать на себя ответственность за работу членов команды (подчиненных),
результат выполнения заданий.
Профессиональные компетенции:
ПК 1. Организовать эксплуатацию, техническое обслуживание и ремонт
изделий транспортного электрооборудования и автоматики.
ПК 2. Контролировать ход и качество выполнения работ по техническому
обслуживанию и ремонту транспортного электрооборудования и автоматики.
ПК 3. Выбирать оптимальные решения в нестандартных ситуациях.
Студент должен
уметь:
51
 Пользоваться измерительными приборами;
 Производить проверку электронных и электрических элементов автомобиля;
 Производить подбор элементов электрических цепей и электронных схем;
 Собирать электрические цепи, выбирать электроизмерительные приборы,
определять параметры электрических цепей;
 Проверять параметры полупроводниковых приборов
знать:
 методам расчета и измерения основных параметров электрических,
магнитных и электронных цепей;
 компонентам автомобильных электронных устройств;
 физическим процессам, протекающим в электрических и магнитных цепях;
 порядку расчета основных параметров;
 методам измерений электрических величин;
 способам включения электроизмерительных приборов;
 принципам, лежащим в основе электронной техники;
 видам полупроводниковых приборов и их свойствам;
1.
Объект и средства испытаний
Объектом испытания является полупроводниковый диод VD. Лабораторная
работа выполняется на плате №2 стендовой панели №2 (смотреть приложение).
В качестве контрольно-измерительных приборов используются щитовой
миллиамперметр на 10 мА и выносной вольтметр на 50В.
2.
1.
Порядок выполнения лабораторной работы
Ознакомиться с порядком выполнения лабораторной работы № 13 и краткими
теоретическими сведениями о данной теме (смотреть раздел IV). Подготовить в
рабочей тетради отчет о проделанной работе.
2.
Подключить измерительные приборы к исследуемому диоду согласно схемы на
рисунке 13.1, повернуть ручку реостата в крайнее правое положение. После
проверки собранной схемы преподавателем, включаем питание.
3.
Снятие характеристики I пр  f(U пр ) при прямом напряжении S4 переключаем на
«+», вращаем ручку вправо
реостата изменяем напряжение
52
U пр от 0 до
значения I пр  10мА через 0,05±0,1В. Показания приборов записать в таблицу
13.1.
4.
После снятия характеристик прямой ветви, ручку реостата вывести в крайнее
левое положение.
5.
Снятие ВАХ при обратном напряжении, приложенном к диоду. Полярность
приборов меняем на обратную, тумблер S4 переключаем на
ручку реостата вправо измеряем обратное напряжения
«-». Вращаем
U обр от 0 до 50В.
Показание записать в таблицу 13.1.
6.
После снятия характеристики ручку реостата вывести в крайнее левое
положение. Отключить питание и сдать оборудование преподавателю.
7.
По данным таблицы построить графики зависимости I пр  f(U пр ); I обр  f(U обр ).
Таблица 13.1
При прямом напряжении
I пр , мА
U пр , В
При обратном напряжении
I обр , мкА
U обр , В
Рис. 13.1 Схема электрическая включения полупроводникового диода
3.
Обработка и анализ результатов
 Занести измеренные величины в таблицу;
 Сравнить графики I пр  f(U пр ); I обр  f(U обр ).
4.
Отчет о проделанной работе
 Наименование и цель работы;
 Схема исследования;
 Таблица;
 Графики;
 Вывод по работе.
53
Лабораторная работа № 14
Тема: Изучения биполярного транзистора
Продолжительность: 90 минут
Цель работы:

Снять характеристики транзистора.

Определить параметры транзистора.
Образовательные результаты, соответствующие ФГОС:
Общие компетенции:
ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии,
проявлять к ней устойчивый интерес.
ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и
способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и
качество.
ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести
за них ответственность.
ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для
эффективного
выполнения
профессиональных
задач,
профессионального
и
личностного развития.
ОК 6. Работать в коллективе и команде, эффективно общаться с коллегами,
руководством, потребителями.
ОК 7. Брать на себя ответственность за работу членов команды (подчиненных),
результат выполнения заданий.
Профессиональные компетенции:
ПК 1. Организовать эксплуатацию, техническое обслуживание и ремонт
изделий транспортного электрооборудования и автоматики.
ПК 2. Контролировать ход и качество выполнения работ по техническому
обслуживанию и ремонту транспортного электрооборудования и автоматики.
ПК 3. Выбирать оптимальные решения в нестандартных ситуациях.
Студент должен
уметь:
54

Пользоваться измерительными приборами;

Производить проверку электронных и электрических элементов автомобиля;

Производить подбор элементов электрических цепей и электронных схем;

Собирать электрические цепи, выбирать электроизмерительные приборы,
определять параметры электрических цепей;

Проверять параметры полупроводниковых приборов
знать:

методам расчета и измерения основных параметров электрических, магнитных
и электронных цепей;

компонентам автомобильных электронных устройств;

физическим процессам, протекающим в электрических и магнитных цепях;

порядку расчета основных параметров;

методам измерений электрических величин;

способам включения электроизмерительных приборов;

принципам, лежащим в основе электронной техники;

видам полупроводниковых приборов и их свойствам;

принципам построения интегральных микросхем
2. Объект и средства испытаний
Объектом испытания является биполярный транзистор в электрической схеме,
смонтированный на плате №2 стендовой панели №2 (смотреть приложение).
Электрическая схема включает в себя нелинейный резистор R и измерительные
приборы: амперметр на 10мА, 5мА и вольтметр на 1В, 10В.
3. Порядок выполнения лабораторной работы
1.
Ознакомиться с порядком выполнения лабораторной работы № 14 и краткими
теоретическими сведениями о данной теме (смотреть раздел IV). Подготовить в
рабочей тетради отчет о проделанной работе.
2.
Собрать схему с биполярным транзистором в соответствии с рисунком 14.1 и
12.2, После проверки собранной схемы преподавателем, установить ручки
регулирования U эб и U кб в крайнее левое положение и включить питание.
55
3.
Для снятия статических характеристик транзистора I э  f (U эб ) при U кб  const
поставить перемычку вместо А2.
4.
Изменяя U эб до А1 = I э  10 мА . Данные занести в таблицу 14.1. Затем при U эб =0
получить U кб =10В и поддерживать постоянным. Данные занести в таблицу 14.1
5.
Снятия выходных статических характеристик транзистора I к  f (U кб ) при
I э  const. Вместо перемычки включить А2 изменить U эб так, чтобы ток А1
I э  2 мА и эту величину поддерживать.
6.
Изменяя напряжения U кб от 0 до 10 через 2В. Снять показания и занести в
таблицу 14.2.
7.
Аналогично снять характеристики для значения тока I э  3мА и I э  4 мА
поддерживая напряжения U эб постоянным. Данные занести в таблицу 14.2.
Рис. 14.1 Схема электрическая включения биполярного транзистора
Рис. 14.2 Схема электрическая включения биполярного транзистора
Таблица 14.1
U кб  10 В
U кб  0 В
U эб (V1)
I э (А1)
U эб (V1)
56
I э (А1)
Таблица 14.2
I э  2 мА
I э  3 мА
I э  4 мА
А1
А1
А1
U кб (V2)
4.
I к (А2)
I к (А2)
U кб (V2)
U кб (V2)
Обработка и анализ результатов

Расчетные величины занести в таблицу;

По данным таблицы построить график: I K   (U K )приU Б1  const.
5.
Отчет о проделанной работе

Наименование и цель работы;

Схема исследования;

Таблица;

Формулы и расчеты;

График;

Вывод по работе.
57
I к (А2)
Лабораторная работа № 15
Тема: Изучения выпрямительного блока
Продолжительность: 90 минут
Цель работы:

Изучить схемы выпрямителей и принцип работы.

Измерить основные параметры выпрямительных блоков.
Образовательные результаты, соответствующие ФГОС:
Общие компетенции:
ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии,
проявлять к ней устойчивый интерес.
ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и
способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и
качество.
ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести
за них ответственность.
ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для
эффективного
выполнения
профессиональных
задач,
профессионального
и
личностного развития.
ОК 6. Работать в коллективе и команде, эффективно общаться с коллегами,
руководством, потребителями.
ОК 7. Брать на себя ответственность за работу членов команды (подчиненных),
результат выполнения заданий.
Профессиональные компетенции:
ПК 1. Организовать эксплуатацию, техническое обслуживание и ремонт
изделий транспортного электрооборудования и автоматики.
ПК 2. Контролировать ход и качество выполнения работ по техническому
обслуживанию и ремонту транспортного электрооборудования и автоматики.
ПК 3. Выбирать оптимальные решения в нестандартных ситуациях.
Студент должен
уметь:
58
 Пользоваться измерительными приборами;
 Производить проверку электронных и электрических элементов автомобиля;
 Производить подбор элементов электрических цепей и электронных схем;
 Собирать электрические цепи, выбирать электроизмерительные приборы,
определять параметры электрических цепей;
 Проверять параметры полупроводниковых приборов
знать:
 методам расчета и измерения основных параметров электрических,
магнитных и электронных цепей;
 компонентам автомобильных электронных устройств;
 физическим процессам, протекающим в электрических и магнитных цепях;
 порядку расчета основных параметров;
 методам измерений электрических величин;
 способам включения электроизмерительных приборов;
 принципам, лежащим в основе электронной техники;
 видам полупроводниковых приборов и их свойствам;
1
Объект и средства испытаний
Объектом испытания является однофазный выпрямитель двухполупериодного
выпрямления, смонтированный на плате № 1 стендовой панели № 2 (смотреть
приложение).
Двухполупериодный выпрямитель включает в себя вторичную обмотку W2
трансформатора Тр, четыре полупроводниковых диода собранных в мостовую схему
Д1-Д4, сглаживающий фильтр C ф
и нагрузочный резистор
Rн .В
качестве
контрольно-измерительных приборов используют щитовой миллиамперметр и
выносной вольтметр.
2
1.
Порядок выполнения лабораторной работы
Ознакомиться с порядком выполнения лабораторной работы № 15 и краткими
теоретическими сведениями о данной теме (смотреть раздел IV). Подготовить в
рабочей тетради отчет о проделанной работе. Ответить на контрольные
вопросы.
59
2.
Собрать схему двухполупериодного выпрямителя в соответствии с рисунком
15.1, Повернуть ручку реостата в крайнее правое положение. После проверки
собранной схемы преподавателем, можно подключить питание к цепи.
3.
С помощью вольтметра измерить переменное напряжения на нагрузке U осн. , а
также измерить постоянное напряжение после мостовой схемы U н.ср. . По
миллиамперметру определить ток нагрузки, результаты занести в таблицу 15.1.
4.
Подключить параллельно нагрузочному резистору Rн сглаживающий фильтрконденсатор
C ф смотреть рисунок 15.2 и повторить испытания при трех
положениях рукоятки реостата (два крайних и среднее). Измеренные значения
занести в таблицу 15.1.
5.
Отключить питания электрической цепи и сдать преподавателю проводники и
приборы.
Рис. 15.1 Схема электрическая выпрямительного блока без сглаживающего
фильтра
Рис. 15.2 Схема электрическая выпрямительного блока со сглаживающего
фильтра
60
Таблица 15.1
Режим работы
U осн , В
U н.ср . , В
I н , мА
U осн.. max , В
p
Без фильтра
С
фильтром
Cф
Rн1
Rн 2
Rн3
3. Обработка и анализ результатов
 Занести в таблицу измеренные данные;
 Сравнить показатели между двумя опытами;
 Ответить на контрольные вопросы.
4. Контрольные вопросы

Какие элементы входят в состав выпрямителя?

Изобразите схему двухполупериодного выпрямителя и поясните принцип
работы?

Назовите основные параметры выпрямительного блока?

Укажите назначения сглаживающего фильтра?

Назовите
основные
параметры,
определяющие
выпрямительного блока?
5. Отчет о проделанной работе

Наименование и цель работы;

Схема исследования;

Таблица;

Ответы на контрольные вопросы;

Вывод по работе.
61
выбор
диодов
для
Лабораторная работа № 16
Тема: Исследования схем сглаживающих фильтров
Продолжительность: 90 минут
Цель работы: Изучить схемы сглаживающих фильтров.
Образовательные результаты, соответствующие ФГОС:
Общие компетенции:
ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии,
проявлять к ней устойчивый интерес.
ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и
способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и
качество.
ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести
за них ответственность.
ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для
эффективного
выполнения
профессиональных
задач,
профессионального
и
личностного развития.
ОК 6. Работать в коллективе и команде, эффективно общаться с коллегами,
руководством, потребителями.
ОК 7. Брать на себя ответственность за работу членов команды (подчиненных),
результат выполнения заданий.
Профессиональные компетенции:
ПК 1. Организовать эксплуатацию, техническое обслуживание и ремонт
изделий транспортного электрооборудования и автоматики.
ПК 2. Контролировать ход и качество выполнения работ по техническому
обслуживанию и ремонту транспортного электрооборудования и автоматики.
ПК 3. Выбирать оптимальные решения в нестандартных ситуациях.
Студент должен
уметь:
 Пользоваться измерительными приборами;
 Производить проверку электронных и электрических элементов автомобиля;
62
 Производить подбор элементов электрических цепей и электронных схем;
 Собирать электрические цепи, выбирать электроизмерительные приборы,
определять параметры электрических цепей;
 Проверять параметры полупроводниковых приборов
знать:
 методам расчета и измерения основных параметров электрических,
магнитных и электронных цепей;
 компонентам автомобильных электронных устройств;
 физическим процессам, протекающим в электрических и магнитных цепях;
 порядку расчета основных параметров;
 методам измерений электрических величин;
 способам включения электроизмерительных приборов;
 принципам, лежащим в основе электронной техники;
 видам полупроводниковых приборов и их свойствам;
1. Объект и средства испытаний
Объектом испытания являются сглаживающие фильтры типа RC иLC .
Лабораторная работа выполняется на плате №1 стендовой панели №2 (смотреть
приложение).
В качестве контрольно-измерительных приборов используются выносной
вольтметр с пределом измерения 50В и осциллограф. Нагрузкой является резистор
R.
2. Порядок выполнения лабораторной работы
1. Ознакомиться с порядком выполнения лабораторной работы № 16 и краткими
теоретическими сведениями о данной теме (смотреть раздел IV). Подготовить в
рабочей тетради отчет о проделанной работе.
2. Подключить измерительные приборы согласно схемы на рисунке 16.1. После
проверки собранной схемы преподавателем, включаем питание.
3. Определить коэффициент пульсации на входе фильтра.
п 
U мп
 100%
U0
63
4.
Тумблер S3 устанавливаем в нижнее положение. С помощью вольтметра V
измеряют величину постоянной составляющей выпрямленного напряжения Uо
вх. с помощью осциллографа измеряют напряжения пульсации Uмп.
5.
Рассчитанный коэффициент пульсации на входе применителен для всех
фильтров.
6.
Определить коэффициент пульсации на выходе фильтров.
Для Г-образного однозвенного фильтра LC.
Тумблер S3 включить в верхнее положение. Осциллограф подключить к
гнездам Х14 и Х15. Гнезда Х10 и Х5 закорочены перемычкой. Приборами
определить Uмп.вых., Uо вых. Определить коэффициент пульсации на выходе:
п 
U мп
 100%
U0
7.
Аналогичные измерения и вычисления производятся для следующих случаев:

Гнезда Х3 и Х4 закоротить, тумблер S3 в верхнее положение, закоротить гнезда
Х5 и Х10 (П-образный LC-фильтр).

Тумблер S3 в нижнее положение, гнезда Х5 и Х10 закоротить (Г-образный RCфильтр).

Гнезда Х3 и Х4 закоротить, тумблер S3 в нижнее положение, гнезда Х5 и Х10
закорочены (П-образный RC –фильтр).
8.
Определяем коэффициент сглаживания фильтра
q
 п.вх
 п.вых
Данные измерения и расчетов записываем в таблицу 16.1.
9.
Отключить питание и сдать оборудование преподавателю.
Таблица 16.1
Uовх Uпвх Uмпвх Uовых Uпвых Uмпвых k
Фильтр
В
В
В
В
Г-обр. LC
П-обр. LC
Г-обр. RC
П-обр. RC
64
В
В
k
%
q
%
Рис. 16.1 Схема электрическая включения сглаживающих фильтров
3. Обработка и анализ результатов

Занести в таблицу измеренные величины;

Рассчитать коэффициент пульсации на выходе, коэффициент пульсации на
входе фильтра и коэффициент сглаживания фильтра.
4. Отчет о проделанной работе

Наименование и цель работы;

Схема исследования;

Таблица;

Вывод по работе.
65
РАЗДЕЛ III ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ
Лабораторная работа № 17
Тема: Исследование однофазного трансформатора
Продолжительность: 90 минут
Цель работы:

Изучить конструкцию однофазного трансформатора.

Снять характеристики трансформатора при холостом ходе и полной нагрузке.
Образовательные результаты, соответствующие ФГОС:
Общие компетенции:
ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии,
проявлять к ней устойчивый интерес.
ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и
способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и
качество.
ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести
за них ответственность.
ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для
эффективного
выполнения
профессиональных
задач,
профессионального
и
личностного развития.
ОК 6. Работать в коллективе и команде, эффективно общаться с коллегами,
руководством, потребителями.
ОК 7. Брать на себя ответственность за работу членов команды (подчиненных),
результат выполнения заданий.
Профессиональные компетенции:
ПК 1. Организовать эксплуатацию, техническое обслуживание и ремонт
изделий транспортного электрооборудования и автоматики.
ПК 2. Контролировать ход и качество выполнения работ по техническому
обслуживанию и ремонту транспортного электрооборудования и автоматики.
ПК 3. Выбирать оптимальные решения в нестандартных ситуациях.
Студент должен
66
уметь:

Пользоваться измерительными приборами;

Производить проверку электронных и электрических элементов автомобиля;

Производить подбор элементов электрических цепей и электронных схем;

Собирать электрические цепи, выбирать электроизмерительные приборы,
определять параметры электрических цепей;
знать:

методам расчета и измерения основных параметров электрических, магнитных
и электронных цепей;

компонентам автомобильных электронных устройств;

физическим процессам, протекающим в электрических и магнитных цепях;

порядку расчета основных параметров;

методам измерений электрических величин;

способам включения электроизмерительных приборов;

устройству и принципу действия электрических машин
1. Объект и средство испытаний
Объектом испытаний служит однофазный трансформатор включенный в
электрическую цепь. В нагрузки на трансформатор используем переменное
сопротивление. В качестве измерительных приборов используем вольтметр и два
амперметра.
2. Порядок выполнения лабораторной работы
1.
Ознакомиться с порядком выполнения лабораторной работы №18, краткими
теоретическими сведениями о трансформаторах (смотреть раздел IV).
Подготовить в рабочей тетради отчет и сделать выводы о проделанной работе.
2.
Собрать электрическую цепь в соответствии с рисунком 18.1. В качестве
нагрузки использовать переменный резистор R .
3.
После проверки собранной схемы преподавателем, подать напряжения на
трансформатор.
4.
Изменяя ручкой реостата сопротивления нагрузки проводим измерения с
начало при холостом ходе, а потом при полной нагрузке. Полученные значения
записать в таблицу 18.1.
67
5.
Отключить питания и сдать лабораторные оборудование преподавателю.
Рис. 18.1 Схема электрическая включения однофазного трансформатора
Таблица 18.1
Режим работы
U1,В
Холостой ход
220
Нагрузка
220
I1,А
U2,В
Обработка и анализ результатов
Произвести расчет:
Коэффициент трансформации
КТ 
U1
U2
Мощность
P U  I
Коэффициент полезного действия
КПД 
Р2
 100%
Р1
Отчет о проделанной работе
 Наименование и цель работы;
 Схема исследования;
 Таблица;
 Расчеты;
 Вывод по работе.
68
Расчетные величины
Кт Р1,мВт Р2,мВт
КПД%
Лабораторная работа № 18
Тема: Изучения катушки со стальным сердечником и феррорезонансного
стабилизатора
Продолжительность: 90 минут
Цель работы: Изучить влияние магнитного насыщения и нелинейной
индуктивности катушки на электрический резонанс в последовательном
колебательном контуре и рассмотреть применение явления феррорезонанса
напряжений.
Образовательные результаты, соответствующие ФГОС:
Общие компетенции:
ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии,
проявлять к ней устойчивый интерес.
ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и
способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и
качество.
ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести
за них ответственность.
ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для
эффективного
выполнения
профессиональных
задач,
профессионального
и
личностного развития.
ОК 6. Работать в коллективе и команде, эффективно общаться с коллегами,
руководством, потребителями.
ОК 7. Брать на себя ответственность за работу членов команды (подчиненных),
результат выполнения заданий.
Профессиональные компетенции:
ПК 1. Организовать эксплуатацию, техническое обслуживание и ремонт
изделий транспортного электрооборудования и автоматики.
ПК 2. Контролировать ход и качество выполнения работ по техническому
обслуживанию и ремонту транспортного электрооборудования и автоматики.
ПК 3. Выбирать оптимальные решения в нестандартных ситуациях.
Студент должен
69
уметь:
 Пользоваться измерительными приборами;
 Производить проверку электронных и электрических элементов автомобиля;
 Производить подбор элементов электрических цепей и электронных схем;
 Собирать электрические цепи, выбирать электроизмерительные приборы,
определять параметры электрических цепей;
 Проверять параметры полупроводниковых приборов
знать:
 методам расчета и измерения основных параметров электрических,
магнитных и электронных цепей;
 компонентам автомобильных электронных устройств;
 физическим процессам, протекающим в электрических и магнитных цепях;
 порядку расчета основных параметров;
 методам измерений электрических величин;
 способам включения электроизмерительных приборов;
 принципам, лежащим в основе электронной техники;
 видам полупроводниковых приборов и их свойствам;
1. Объект и средство испытаний
Объектом
испытаний
служит
катушка
со
стальным
сердечником
и
феррорезонансный стабилизатор. В качестве измерительных приборов используем
два вольтметра и амперметр. В схеме феррорезонансного стабилизатора используем
конденсатор с емкостью C, катушку индуктивности L и резистор R.
2. Порядок выполнения лабораторной работы
1. Ознакомиться
с
порядком
выполнения
лабораторной
работы
№18.
Подготовить в рабочей тетради отчет и сделать выводы о проделанной работе.
2. Собрать электрическую
схему состоящую из катушки со стальным
сердечником и конденсатора в соответствии с рисунком 18.1.
3. Пусть в этой схеме мы имеем возможность плавно изменять ток I. Тогда
мысленно проведем анализ работы схемы. Нарисуйте графики зависимостей:
70
UL=f(I), UC=f(I), UR=f(I), U1=f(I). Объясните явление феррорезонанса и его
применение для стабилизации напряжения.
4. Собрать электрическую цепь но схеме на
рисунке 18.2. Снимите
экспериментальную зависимость I=f(U1). Подать напряжение U1 , плавно
увеличивая его, наблюдайте за изменением тока. При снятии графика I=f(U1)
зафиксируйте как можно точнее скачок тока при некотором значении U 1 .
Затем уменьшайте напряжение U1 и следите за уменьшением тока. При
некотором значении напряжения U 1 ток резко падет от значения I1Н до
значения I2H.
5. По результатам измерений составьте таблицу и постройте график изменения
тока в цепи при непрерывном и плавном изменении входного напряжения.
Отметьте на графике I=f(U1) характерные точки.
6. Показать на графике I=f(U1) интервал стабилизации напряжения. Определить
коэффициент стабилизации, как отношение относительного изменения
напряжения на входе к относительному изменению напряжения на катушке
индуктивности (на выходе).
Рис. 18.1 Схема электрическая феррорезонансного стабилизатора
Рис. 18.2 Схема электрическая включения катушки и стабилизатора
71
Обработка и анализ результатов

Провести измерения и сделать вывод о работе;

Ответить на контрольные вопросы.
Контрольные вопросы

Рассказать о работе катушки со стальным сердечником в цепи переменного
тока.

Начертить и объяснить векторную диаграмму катушки с сердечником.

Что такое нелинейная индуктивность? И от чего она зависит?

Что называется последовательным резонансом напряжений?

Объясните явление феррорезонанса.

Каким образом осуществляется стабилизация напряжения в ферримагнитном
стабилизаторе?

Привести примеры использования катушки со стальным сердечником в
технике.
Отчет о проделанной работе

Наименование и цель работы;

Схема исследования;

Вывод по работе.
72
Лабораторная работа № 19
Тема: Изучения индукционного счетчика однофазного тока
Продолжительность: 90 минут
Цель
работы:
Ознакомиться
с
устройством
и
принципом
работы
индукционного счетчика электрической энергии однофазного переменного тока,
схемой включения его в сеть и практическим определением постоянной счетчика.
Образовательные результаты, соответствующие ФГОС:
Общие компетенции:
ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии,
проявлять к ней устойчивый интерес.
ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и
способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и
качество.
ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести
за них ответственность.
ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для
эффективного
выполнения
профессиональных
задач,
профессионального
и
личностного развития.
ОК 6. Работать в коллективе и команде, эффективно общаться с коллегами,
руководством, потребителями.
ОК 7. Брать на себя ответственность за работу членов команды (подчиненных),
результат выполнения заданий.
Профессиональные компетенции:
ПК 1. Организовать эксплуатацию, техническое обслуживание и ремонт
изделий транспортного электрооборудования и автоматики.
ПК 2. Контролировать ход и качество выполнения работ по техническому
обслуживанию и ремонту транспортного электрооборудования и автоматики.
ПК 3. Выбирать оптимальные решения в нестандартных ситуациях.
Студент должен
уметь:
73
 Пользоваться измерительными приборами;
 Производить проверку электронных и электрических элементов автомобиля;
 Производить подбор элементов электрических цепей и электронных схем;
 Собирать электрические цепи, выбирать электроизмерительные приборы,
определять параметры электрических цепей;
знать:
 методам расчета и измерения основных параметров электрических,
магнитных и электронных цепей;
 компонентам автомобильных электронных устройств;
 физическим процессам, протекающим в электрических и магнитных цепях;
 порядку расчета основных параметров;
 методам измерений электрических величин;
 способам включения электроизмерительных приборов;
 устройству и принципу действия электрических машин
2. Объект и средство испытаний
Объектом испытаний служит однофазный счетчик, включенный в
электрическую цепь. В нагрузку на счетчик использовать переменный резистор. В
качестве измерительных приборов используем вольтметр и амперметра.
3. Порядок выполнения лабораторной работы
1.
Ознакомиться с порядком выполнения лабораторной работы №19, краткими
теоретическими сведениями о данной теме (смотреть раздел IV). Подготовить в
рабочей тетради отчет и сделать выводы о проделанной работе.
2.
Изучить устройство и принцип работы индукционного счетчика электрической
энергии, пользуясь таблицами и открытым механизмом счетчика. Обратить
внимание на цепи токовой катушки и катушка напряжения, устройство для
компенсации сил трения, устройство для устранения самохода счетчика.
3.
Ознакомиться с паспортными данными всех используемых в работе приборов,
включая счетчик, и записать их.
4.
Собрать цепь для определения постоянной счетчика по схеме на рисунке 19.1.
5.
При отключенной нагрузке произвести проверку счетчика на самоход.
74
Создать нагрузку 10% от номинальной и отсчитать число оборотов диска
6.
счетчика за 5 мин. Результаты измерений записать в таблицу 19.1. C 
IUt
N
Вычислить по результатам измерении постоянную счетчика при данной
7.
нагрузке и сравнить, ее с номинальной (по паспортным данным). Найти
относительную погрешность .
При нагрузках 50% и 100% от номинальной произвести все измерения и
8.
вычисления, указанные в. п. 3.5.
Сделать заключение о соответствии испытуемого счетчика его классу точности.
9.
Рис. 19.1 Схема электрическая включения однофазного индукционного
счетчика
Таблица 19.1
Нагр,%
U, В
I, А
N, об
t, c
C
10
50
100
Обработка и анализ результатов
 Занести в таблицу измеренные величины;
 Сделать вывод режимах работы счетчика по полученным значениям.
Отчет о проделанной работе

Наименование и цель работы;

Схема исследования;

Таблица;

Вывод по работе.
75
, %
Лабораторная работа № 20
Тема: Испытания электрического двигателя постоянного тока с параллельным
возбуждением
Продолжительность: 90 минут
Цель работы:

Изучить конструкцию электродвигателя.

Снять характеристики электродвигателя.
Образовательные результаты, соответствующие ФГОС:
Общие компетенции:
ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии,
проявлять к ней устойчивый интерес.
ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и
способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и
качество.
ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести
за них ответственность.
ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для
эффективного
выполнения
профессиональных
задач,
профессионального
и
личностного развития.
ОК 6. Работать в коллективе и команде, эффективно общаться с коллегами,
руководством, потребителями.
ОК 7. Брать на себя ответственность за работу членов команды (подчиненных),
результат выполнения заданий.
Профессиональные компетенции:
ПК 1. Организовать эксплуатацию, техническое обслуживание и ремонт
изделий транспортного электрооборудования и автоматики.
ПК 2. Контролировать ход и качество выполнения работ по техническому
обслуживанию и ремонту транспортного электрооборудования и автоматики.
ПК 3. Выбирать оптимальные решения в нестандартных ситуациях.
Студент должен
уметь:
76
 Пользоваться измерительными приборами;
 Производить проверку электронных и электрических элементов автомобиля;
 Производить подбор элементов электрических цепей и электронных схем;
 Собирать электрические цепи, выбирать электроизмерительные приборы,
определять параметры электрических цепей;
знать:
 методам расчета и измерения основных параметров электрических,
магнитных и электронных цепей;
 компонентам автомобильных электронных устройств;
 физическим процессам, протекающим в электрических и магнитных цепях;
 порядку расчета основных параметров;
 методам измерений электрических величин;
 способам включения электроизмерительных приборов;
 устройству и принципу действия электрических машин
1. Объект и средство испытаний
Объектом
испытаний
служит
электродвигатель
постоянного
тока,
с
параллельным возбуждением включенный в электрическую цепь. В нагрузку на
электродвигатель используем переменный резистор Rн. В качестве измерительных
приборов используем вольтметр и амперметр.
2. Порядок выполнения лабораторной работы
1.
Ознакомиться с порядком выполнения лабораторной работы №20, краткими
теоретическими сведениями о данной теме (смотреть раздел IV). Подготовить в
рабочей тетради отчет и сделать выводы о проделанной работе.
2.
Собрать электрическую цепь в соответствии с рисунком 20.1.
3.
После проверки собранной схемы преподавателем.
4.
Снять параметры при холостом ходе, при U1. Отключить нагрузку Rн путем
перемещения ползунка реостата. Подать напряжения на схему. Снять пусковой
ток Iпус (в момент пуска электродвигателя). Ток нагрузки и скорость вращения.
5.
Снять параметры при холостом ходе, при U2 согласно п.3.4.
77
6.
Снять параметры под нагрузкой. Для этого подключить Rн к клеммам Х3-Х4.
Установить резистор в пределах 10-20 Ом. Снять параметры согласно п.3.4 при
U1.
7.
Снять параметры при U2 согласно п.3.4.
8.
Измеренные значения занести в таблицу 20.1.
9.
Отключить питания и сдать лабораторные оборудование преподавателю.
Рис. 20.1 Схема электрическая испытания электродвигателя постоянного тока
Таблица 20.1
Испытания
U, В
Iпус, А
Iя, А
N, об/мин
Холостой ход
Нагрузка
3. Обработка и анализ результатов

Рассчитать перегрузочную способность электродвигателя Iпус/ Iя.

Построить скоростную характеристику электродвигателя f(I) по измеренным
данным.
4. Отчет о проделанной работе
 Наименование и цель;
 Схема исследования;
 Таблица;
 Расчеты;
 График;
 Вывод по работе.
78
Лабораторная работа № 21
Тема: Исследование работы трехфазного асинхронного двигателя
Продолжительность: 90 минут
Цель работы:
 Изучить конструкцию асинхронного двигателя.
 Изучение схемы включения и снятие параметров.
Образовательные результаты, соответствующие ФГОС:
Общие компетенции:
ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии,
проявлять к ней устойчивый интерес.
ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и
способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и
качество.
ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести
за них ответственность.
ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для
эффективного
выполнения
профессиональных
задач,
профессионального
и
личностного развития.
ОК 6. Работать в коллективе и команде, эффективно общаться с коллегами,
руководством, потребителями.
ОК 7. Брать на себя ответственность за работу членов команды (подчиненных),
результат выполнения заданий.
Профессиональные компетенции:
ПК 1. Организовать эксплуатацию, техническое обслуживание и ремонт
изделий транспортного электрооборудования и автоматики.
ПК 2. Контролировать ход и качество выполнения работ по техническому
обслуживанию и ремонту транспортного электрооборудования и автоматики.
ПК 3. Выбирать оптимальные решения в нестандартных ситуациях.
Студент должен
уметь:
79
 Пользоваться измерительными приборами;
 Производить проверку электронных и электрических элементов автомобиля;
 Производить подбор элементов электрических цепей и электронных схем;
 Собирать электрические цепи, выбирать электроизмерительные приборы,
определять параметры электрических цепей;
знать:
 методам расчета и
измерения
основных параметров электрических,
магнитных и электронных цепей;
 компонентам автомобильных электронных устройств;
 физическим процессам, протекающим в электрических и магнитных цепях;
 порядку расчета основных параметров;
 методам измерений электрических величин;
 способам включения электроизмерительных приборов;
 устройству и принципу действия электрических машин
2. Объект и средство испытаний
Объектом испытаний служит асинхронный двигатель. В нагрузку на
электродвигатель используем переменный резистор R. В качестве измерительного
прибора используем амперметр.
3. Порядок выполнения лабораторной работы
1.
Ознакомиться с порядком выполнения лабораторной работы №21, краткими
теоретическими сведениями о данной теме (смотреть раздел IV). Подготовить в
рабочей тетради отчет и сделать выводы о проделанной работе.
2.
Подключить амперметры на клеммы С1, С2 и С3.
3.
Собрать обмотку AD в звезду, для чего соединить клеммы С4, С5 и С6
перемычкой.
4.
После проверки преподавателем собранной схемы, подать напряжение от
источника.
5.
Записать в таблицу 21.1 измеренные значения при нагрузке.
6.
Запустить двигатель в режиме холостого хода. Данные занести в таблицу 21.1.
7.
Собрать схему двигателя треугольником, для этого перемычками соединить
клеммы С3-С5, С2-С4, С1-С6.
80
8.
Повторить измерения согласно п.3.4 и 3.5.
Рис. 21.1 Схема электрическая включения асинхронного двигателя
Таблица 21.1
Фазы
Режим холостого хода
Режим нагрузки
Соединение
Соединение
Соединение
Соединение
звездой
треугольником
звездой
треугольником
А В С А В
С
А
В
С
А
В
С
I пус .А
I длит ,А
Обработка и анализ результатов
Рассчитать перегрузочную способность электродвигателя Iпус/ Iдлит.
Сравнить токи при холостом ходе и нагрузке.
Отчет о проделанной работе

Наименование и цель;

Схема исследования;

Таблица;

Расчеты;

Вывод по работе.
81
РАЗДЕЛ IV КРАТКИЕ ТЕОРИТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ К ЛАБОРАТОРНЫМ
РАБОТАМ
Режимы работы электрической цепи
Электрическая цепь – это совокупность устройств и объектов, образующих
путь электрического тока.
Источниками электрической энергии называется преобразователь какогонибудь вида неэлектрической энергии в электрическую.
Режимы:
Номинальный режим – это режим при котором действующие токи, напряжения,
мощность
элементов
электрической
цепи
соответствуют
их
номинальным
величинам.
Отклонение от номинального режима нежелательно, а превышение его в
большинстве случаев недопустимо. Для обеспечения нормальных условий работы
приемников электрической энергии необходимо соблюдать соответствующие
требования.
Рабочий режим - если в электрической цепи действительные характеристики
режима отличаются от номинальных величин ее элементов.
Режим холостого хода - это режим электрической цепи или отдельных
источников при котором ток в них равен нулю (при х.х. его ЭДС равно U).
Режим короткого замыкания - это режим электрической цепи, при котором
накоротко замкнуты участок с одним или несколькими элементами, в связи с чем
напряжения на этом участке равно нулю.
Согласованный режим-это режим, при котором сопротивление внешней цепи
равно внутреннему сопротивлению источника. При согласованном режиме во
внешней цепи развивается наибольшая мощность, возможная при данном
источнике.
Работа источника электрической энергии в режиме генератора и
потребителя.
Источник ЭДС который совпадает с направлением тока работают в режиме
генератора, а источники ЭДС которые не совпадают с направлением тока
работают в режиме потребителя.
82
Напряжения
на
каждом
участке
электрической
цепи
определяется
отношением мощности затраченной на этом участке на ток проходящему по
этому участку.
U уч 
Pуч
I уч
Напряжение на зажимах источника, работа в режиме потребителя, больше
чем ЭДС самого источника на величину падения напряжения на внутренним
сопротивлении этого источника.
Виды соединения элементов электрической цепи
Виды соединения:
Параллельное соединение
Последовательное соединение
Смешанное соединение
Параллельное соединение называют соединение при котором все участки цепи
присоединены к одной паре узлов, т.е. находятся под действием одного и того же
напряжения.(смотреть рисунок 1)
Рис.1 Электрическая схема параллельного соединения резисторов
Электрическим сопротивлением - это противодействие, которое атомы или
молекулы в проводнике, оказывают направленному перемещению зарядов.
Обозначение R (Ом)
Токи параллельно включенных участков образуют сопротивление этих
участков.
Обратная
величина
общего
сопротивления
параллельно
потребителей равна сумме сопротивлений этих потребителей.!!!!!!!!
83
включенных
1
1
1


R R1 R2
Запишем окончательную формулу расчета общего сопротивления при
параллельном соединении:
Rобщ 
R1  R2
R1  R2
Последовательное соединение называют соединение при котором по всем
участкам цепи проходит один и тот же ток (смотреть рисунок 2).
Рис. 2 Схема электрическая последовательного соединения резисторов
Напряжение
на
каждом
последовательно
включенном
участке
пропорционально величине сопротивления этого участка.
U  U1  U 2  U 3
U  IR1  IR2  IR3  I ( R1  R2  R3 )
тогда
U
 R1  R2  R3  R
I
Общее
эквивалентное
сопротивление
последовательно
включенных
сопротивлений равно сумме этих сопротивлений!!!!!!
R  R1  R2  R3
Законы Кирхгофа:
Ветвях, образующих узел электрических цепей алгебраическая сумма токов
равна 0. (он применяется к узлам электрических цепей)
Другая формулировка 1-ого закона: Сумма токов направленных к узлу
электрической цепи, равна сумме токов, направленных от того же узла.
Правило знаков:
84
Токи втекающие в узел, берутся со знаком (+), а токи вытекающие из узла, - со
знаком (-). Например к узлу 1 по рисунку I1  I 2  I 3  0
В контуре электрической цепи алгебраическая сумма напряжений на его
ветвях равна 0.
Другая формулировка: в контуре электрической цепи алгебраическая сумма
падений напряжений в пассивных элементах равна алгебраической сумме ЭДС
этого контура.
Правило знаков:
Если направления ЭДС совпадает с направлением обхода , то ее учитывают со
знаком +, а если не совпадают то со знаком -;
Если в результате расчета тока величина получается со знаком +, то
направления совпадает с выбранным направлением обхода;
Если в результате расчета тока величина получится со знаком -, то направлении
тока в цепи противоположно выбранному направлению обхода.
Например, для левого контура при обходе его по часовой стрелке имеем
E1  E2  R1 I1  R2 I 2
Ветвь – участок цепи, по которому протекает один и тот же ток.
Узел – место соединение не менее 3-х ветвей.
Контур – замкнутый участок электрической цепи.
Электрические цепи подразделяются на разветвленные (т.е. цепи имеющие
много контуров); неразветвленные (т.е. цепи имеющие один только контур).
Элементы неразветвленной электрической цепи соединены между собой
последовательно. Отличительной особенностью последовательного соединения
является то, что электрический ток во всех участках цепи один тот же.
Неразветвленные RLC-цепи переменного тока
Неразветвленная
последовательно
электрическая
соединенными
цепь
синусоидального
приемниками,
тока
с
характеризуемыми
сосредоточенными параметрами г, L, С (которые не зависят от тока и напряжений на
зажимах соответствующих элементов, называется линейной цепью).
Элементы и параметры цепей переменного тока:
85
Цепи переменного тока могут обладать активным сопротивлением r,
индуктивностью L и емкостью C.
1.
Резистивный элемент
2.
Индуктивный
3.
Емкостной
Резонанс – это явление значительного изменения амплитуд колебания
электрических величин в цепи переменного тока.
Резонанс напряжений возможен в неразветвленном участке цепи, схема
замещения которого содержит индуктивность L, емкостный С и резистивный г
элементы, т. е. в последовательном колебательном контуре (рис.3 ).
Рис.3 Схема электрическая последовательного колебательного контура при
резонансе
Колебательный контур - это электрическая цепь, в которой происходит
периодическое изменения силы тока, напряжения и энергии.
Резонансное напряжение и его особенности.
Резонанс
напряжений
–
это
явление,
гармонических
колебаний
в
последовательном колебательном контуре, при котором сдвиг фаз между
напряжением и током на входе контура равен 0.
Условия резонанса: общее реактивное сопротивление цепи равно 0
X l  X  Х  0c
Резонансная частота: реактивные сопротивления катушки и конденсатора
определяются выражениями
X L  L; X C 
86
1
C
Реактивное сопротивление:
z = √r2 + (xL - xС)2 = r.
Резонанс в цепи можно получить 2-мя способами варьируя параметрами L и C
или принудительно изменяя частоту прикладываемого к цепи напряжения.
Добротность резонансного контура:
это отношения энергии запасенной в
контуре к энергии потерь, а так же может быть выражена через отношения
реактивного
сопротивления
элемента,
запасающего
энергию
и
равного
характеристическому сопротивлению контура, к активному сопротивлению этого же
контура:
Q

R
Отношение напряжения на индуктивном или емкостном элементе при
резонансе
к
напряжению
V
на
выводах
контура,
равное
отношению
характеристического сопротивления к сопротивлению резистивного элемента,
определяет
резонансные
свойства
колебательного
контура
и
называется
добротностью контура.
Резонанс тока в цепи.
Резонанс токов- это явление в цепи содержащей параллельно соединенные
участки с индуктивным и емкостным характерами нагрузки.
0 I рез 
U
R2  (X L  X C )
Условие резонанса
Резонансная частота
87

U
U

Z рез R
Рис. 4 Схема электрическая параллельного колебательного контура при
резонансе
Трехфазные цепи
Трехфазная цепь представляет собой совокупность 3-х электрических цепей, в
которых
действуют
синусоидальные
ЭДС
одной
и
той
же
частоты,
синхронизированные таким образом, что их начальные фазы отличаются на угол
2 / 3  120 0 .
Каждая цепь называется фазой.
Преимущество 3-х фазной цепи:
1. Экономичность передачи энергии.
2. Простой способ получения вращающегося поля.
3. 2 различных эксплуатационных напряжения (фазное и линейное).
4. Механический вращающийся момент в 3-х фазных двигателях постоянен по
величине и не зависит от времени.
Трехфазная система ЭДС создается на зажимах трехфазного синхронного
генератора, а затем преобразуясь передается к потребителям. Обмотка генератора
расположена на неподвижном статоре и состоит из 3-х отдельных обмоток или фаз,
каждая из которых обозначена одним витком. Оси витков сдвинуты относительно
друг друга на угол 2 / 3  120 0 . Начало фаз обозначены А, В, С а конец X, Y, Z. Ротор
– это постоянный магнит или электромагнит, возбуждаемый постоянным током.
При вращении ротора
магнитное поле возбуждает в обмотках статора ЭДС,
которые имеют одинаковые амплитуды, ту же самую частоту сдвинуты по фазе
относительно друг друга на угол 120 0 .
Виды соединения 3-х фазной цепи:
88
1. Соединение звездой. При соединении звездой концы фаз X, Y и Z
соединяются в один и тот же узел N, называемый нейтралью или нейтральной
точкой генератора.
2. Соединение треугольником. При соединении треугольником объединяются в
одну точку начало и концы соответствующих фаз: X и В; Y и C; Z и А.
Симметричная нагрузка. Нагрузка считается симметричной, когда равны в
отдельности активные и реактивные сопротивления всех фаз:
ra = rb = rc и ха = хb = хc,
Условие симметричности нагрузки может быть
записано также через
комплексные значения полных сопротивлений фаз: Za = Zb = Zc .
Симметричная нагрузка трехфазной цепи возникает при подключении к сети
трехфазных приемников.
Рис. 5 Симметричная нагрузка
при соединении звездой
89
Рис. 6 Симметричная нагрузка при соединении треугольником
Фазные и линейные напряжения
Фазным напряжением называют напряжение между началом и концом каждой
фазы.
Линейным напряжением называют напряжение между началами 2-х фаз.
Соотношения между фазными и линейными напряжениями можно определить
по 2-му закону Кирхгофа.
Uл  3  U ф
Токи в каждом из трех объединенных линейных проводов, т. е. линейные токи,
равны разности соответствующих фазных токов (первый закон Кирхгофа для узлов
приемника):
Iл  3  I ф
Мощности трехфазного приемника могут быть выражены так:
№1
P = 3Рф = 3Uф Iф соs φф ;
Q = 3Qф = 3Uф Iф sin φф ;
S = 3Sф = 3Uф Iф = √P2 + Q2 .
В качестве номинальных напряжений и токов трехфазных приемников
указываются обычно линейные напряжения и токи. Учитывая это, мощности
трехфазных
приемников
целесообразно
также
выражать
через
напряжения и токи. Заменив в (№1) фазные напряжения и ток получим
№2
Р = √3UлIл cos φф ; Q = √3UлIл sin φф ;
S = √3Uл Iл .
Полупроводниковые приборы
90
линейные
Полупроводниковым диодом называется полупроводниковый прибор с одним
выпрямляющим электрическим переходом, имеющим 2 вывода.
По своему назначению полупроводниковые диоды подразделяются на
следующие основные типы: выпрямительные, стабилитроны (опорные диоды),
быстро восстанавливающиеся (частотные), фото- и светодиоды, варикапы,
магнитодиоды, туннельные и тензодиоды.
Полупроводниковый диод имеет в левой части электронную проводимость, а в
правой – дырочную.Так как концентрация электронов в n-области больше, чем в робласти, электроны стремятся перейти в р-область. По этой же причине «дырки»
стремятся перейти в n-область. При этом происходит перенос электрических
зарядов, вследствие чего «дырочная область» заряжается.
Вольт-амперная характеристика (ВАХ) диода имеет вид сплошной линии
изображенной на рисунке 7, и определяется следующим выражением:
I  I обр (eUд / T  1)
где Uд – напряжения на p-n- переходе; T  T / q - температурный потенциал;
Рис. 7 Вольт-амперная характеристика полупроводникового диода
При определенном значении напряжении Uобр начинается лавинообразный
процесс нарастания тока Iобр, соответствующий электрическому пробою p-n91
перехода (отрезок АВ на рисунке). Если в этот момент ток не ограничить, то
электрический пробой переходит в тепловой (участок ВАХ после точки В). Такая
последовательность лавинообразного процесса нарастания тока Iобр характерна для
кремневых диодов. Для германиевых диодов с увеличением обратного напряжения
тепловой пробой p-n- перехода наступает практически одновременно с началом
лавинообразного процесса нарастания тока Iобр. Электрический пробой обратим,
т.е. после уменьшения напряжения Uобр работа диода соответствует пологому
участку обратной ветви ВАХ. Тепловой пробой необратим, так как разрушает p-nпереход.
Транзистор - это полупроводниковый прибор, предназначенный для усиления,
генерирования и коммутации электрических сигналов и имеющий обычно 3
внешних вывода.
Принцип работы биполярного транзистора (смотреть рисунок 8) основан на
использовании двух электронно-дырочных переходов. Один из них обычно включен
в прямом направлении (эмиттерный переход), а второй в обратном (коллекторный
переход). Эти два перехода разделены областью базы. Толщина этой области (т.е.
расстояния между эмиттерным и коллекторным переходами) измеряется единицами
или десятыми долями микрометра. Эмиттер «впрыскивает» (инжектирует) в базу
неосновные носители тока, а коллектор «отделяет» их от основных. Так эмиттерный
переход управляет током через коллекторный переход. В зависимости от
последовательности чередования типа электропроводимости в слоях эмиттера, базы
и коллектора различают транзисторы типа n-p-n и p-n-p, которые отличаются
обратными знаками напряжений, подводимых к их электродам.
Рис. 8 Схема включения транзистора n-p-n перехода
92
Таблица 1
Схема
включения
Общая
база
Графическое изображение
схемы
Основные параметры
Rвх  RвхБ 
U эб
Iэ
I K
 h21Б    1
I Э
U вых
I K  Rн
R
KU 

 н  h21  1
U вх I Э  RвхБ RвхБ
KI 
I K
 h21    1
I Э
I K  Rн
R
KU 
 н  h21Э  1
I Б  Rв хБ Rв хБ
Rв х  Rв хБ  (   1)
Общий
эмиттер
KI 
I K
 h21Э  1  1
I Б
Rвх  RвхБ  (   1)
U вых
KU 
1
U вх
U вых  U вх  U БЭ
Общий
коллектор
KI 
Входные и выходные ВАХ биполярного транзистора n-p-n- типа для схемы
включения с общим эмиттером ( рисунок 9 а и б). На выходной характеристике
транзистора можно выделить три области, отвечающие разным режимам работы
транзистора: насыщения (заштрихованная область левее линии ОА); отсечка
(заштрихованная область ниже линии ОВ) соответствующая закрытому состоянию
транзистора, когда U БЭ <0, U КЭ <0; усиление (заштрихованная область между ОА и
ОВ), соответствующая активному состоянию транзистора, когда U БЭ >0, U КЭ >0.
Рис. 9 Вольт-амперные характеристики транзистора n-p-n-типа, включенного
по схеме с общим эмиттером: а- входные, б- выходные.
93
Выпрямительные устройства
Выпрямительное
устройство
предназначено
для
преобразования
переменного тока в ток одного направления (выпрямленный ток).
Выпрямительное устройство включает в себя:

Трансформаторный блок;

Вентиль (полупроводниковый диод);

Сглаживающий фильтр;

Стабилизатор напряжения.
Известно
что
выпрямители
разделяются
на:
однополупериодные
и
двухполупериодные.
Однополупериодный выпрямитель представляет собой один последовательно
соединенный
вентиль
(полупроводниковый диод) и нагрузочный резистор Rн
(смотреть рисунок 10).
Рис. 10 Схема электрическая однополупериодного выпрямителя
Двухполупериодный
мостовой выпрямитель состоит из четырех диодов,
включенных по мостовой схеме (смотреть рисунок 11). При положительном
полупериоде напряжения диоды Д2 и Д4 открыты и пропускают ток в нагрузку.
Диоды Д1 и Д3 в этот момент закрыты. При наступления отрицательного
полупериода напряжения диоды Д2 и Д4 закрываются, но открываются диоды Д1 и
Д3, в результате чего ток продолжает протекать через нагрузку в том же
направлении.
Основные параметры двухполупериодного выпрямителя:
U н.ср  2U 2 max /   0,64  U 2 max  0,9U 2
p  0,66; f  2 f
94
По сравнению с однополупериодным выпрямителем двухполупериодный
обеспечивает большее значения среднего выпрямленного напряжения на нагрузке,
меньшую амплитуду пульсации.
Рис. 11 Схема электрическая двухполупериодного выпрямителя
Как было сказано выше в состав выпрямителя входит сглаживающий фильтр.
Он предназначен для подавления переменной составляющей выпрямленного
напряжения между вентилем и нагрузкой устанавливают сглаживающие фильтры.
Основным параметром фильтра является коэффициент сглаживания Sф.
Он определяется отношением коэффициентов пульсации на его входе и выходе:
S ф  р в х / р в ых
Простейшим сглаживающим фильтром является:
Индуктивный фильтр (смотреть рисунок 12) состоит из дросселя, который
включается
последовательно
сопротивление
XL 
2f п Lдр
Rн
с
нагрузкой
Rн.
Значительное
индуктивное
существенно снижает переменную составляющую
напряжения, практически не изменяя постоянной, так как активное сопротивление R
дросселя невелико. Находят применение в мощных низкоомных цепях.
Рис. 12 Схема включения индуктивного сглаживающего фильтра
95
Емкостный фильтр (смотреть рисунок 13) представляет собой конденсатор,
включенный параллельно нагрузке. В этом случае из-за значительной емкости
сопротивления для переменной составляющей напряжения мало X C 
1
(2f п c)  Rн
и
оно шунтирует сопротивления нагрузки, пропуская через себя переменную
составляющую, свое применение нашли в маломощных высокоомных цепях.
Рис. 13 Схема емкостного сглаживающего фильтра
Устройство, принцип действия и назначения трансформаторов
Трансформатором называется статический электромагнитный аппарат, в
котором переменный ток одного напряжения преобразуется в переменный ток той
же частоты, но другого напряжения.
Трансформаторы бывают: повышающие и понижающие.
По применению трансформаторы можно разделить на следующие виды:

Силовые трансформаторы (применяется в промышленности);

Автотрансформаторы;

Измерительные трансформаторы (измерительные устройства);

Трансформаторы специального назначения.
Однофазный двухобмоточный трансформатор состоит из стального сердечника,
набранного из листов электротехнической стали толщиной 0,35…0,5 мм для
уменьшения потерь от вихревых токов. Листы покрываются лаком для изоляции
друг от друга. Трансформатор имеет не менее двух обмоток, связанных между собой
посредством общего магнитного патока. Обмотки электрически изолированы друг
от друга исключением является автотрансформаторы, у которых обмотка низшего
напряжения является частью обмотки высшего напряжения.
96
В основу работы трансформатора положен принцип взаимоиндукции. Если к
первичной обмотке трансформатора подвести синусоидальное напряжение U, то в
ней течет электрический ток i, который создает намагничивающую силу iW, а
последняя – переменный магнитный паток Ф. Магнитный паток замыкается по
магнитопроводу и пронизывает все обмотки, расположенные на нем. В результате в
каждой обмотке индуктируется ЭДС. ЭДС вторичной обмотки является источником
напряжения для нагрузки, подключенной к этой обмотке.
Машины постоянного тока
Электрические машины постоянного тока (двигатели и генераторы) находят
широкое применение в различных областях техники. Основное достоинство
двигателей постоянного тока заключается в возможности плавного регулирования
частоты вращения и получения больших пусковых моментов, что очень важно для
тяговых двигателей на электрическом транспорте, а также для привода
различного
технологического
оборудования.
Электрические
машины
постоянного тока малой мощности применяются в системах автоматического
регулирования как для привода исполнительных механизмов, так и в качестве
датчиков частоты вращения подвижных частей регулируемой системы.
Генераторы постоянного тока входят в состав систем электропитания
специального оборудования, например, в радиотехнических установках, при зарядке
аккумуляторов, для питания электролитических ванн и т. д.
Устройство машин постоянного тока.
Машину постоянного тока в основном можно разделить на неподвижную и
вращающуюся части. Неподвижная часть состоит из станины, на которой укреплены
главные полюсы для возбуждения главного магнитного потока и дополнительные
для улучшения коммутации в машине.
Главный полюс состоит из сердечника, набранного из листовой стали и
укрепленного болтами на станине, и обмотки возбуждения. Сердечник на свободном
конце снабжается полюсным наконечником для создания требуемого распределения
магнитного потока.
Станина является ярмом машины, т. е. частью, за мыкающей магнитную цепь
главного потока Ф. Она изготовляется из литой стали, так к ак магнитный поток в
97
ней относительно постоянен. Дополнительные полюсы устанавливаются на станине
между основными. На сердечниках дополнительных полюсов располагаются
обмотки, которые соединяются последовательно с якорем.
Якорем называют часть машины, в обмотке которой при вращении ее
относительно
главного
магнитного
поля
индуктируется
ЭДС.
В
машине
постоянного тока якорь состоит из зубчатого сердечника 2, обмотки 2 , уложенной в
его пазах, и коллектора 3, насаженного на
вал якоря . Сердечник якоря набирается из листов электротехнической стали
толщиной 0,5 мм, изолированных друг от друга лаком.
Параметры машины постоянного тока:
1.
В соответствии с законом Ампера на проводник с током, помещенный в
магнитное поле, действует сила, пропорциональная магнитному патоку Ф и
электрическому току I:
F  l Ф  I
2.
Намагничивающая сила обмотки возбуждения создает постоянный
магнитный паток Ф, пронизывающий обмотку якоря с током Iя. Это приводит к
возникновению вращающегося момента:
М вр  см  Ф  I я
где с м  конструктивный коэффициент, т.е. постоянный для данной машины
коэффициент, определяемый ее конструктивными параметрами.
3.
Как только якорь приводится во вращения и его обмотка начинает
пересекать магнитный паток Ф, то в ней соответственно наводится ЭДС:
E я  се  Ф  n
4.
Закон Ома для участка цепи
Iя 
5.
U
Rя
Закон Ома для полной цепи
Iя 
U
R я  Rпр
где Rпр  сопротивления пускового реостата.
98
Когда якорь приводится во вращение, то ток будет равен
6.
Iя 
U  Ея
R я  Rпр
Основным параметром является частота вращения n и развиваемый момент
7.
М вр .
n
где
(U я  I я  R я )
n0  U /( ce  Ф) 
Cя Ф
 U /( ce  Ф)  ( R я /( се  Ф))  I я  n0  n
номинальная
скорость
на
холостом
ходу;
n  ( R я /(ce  Ф))  I я  уменьшения частоты вращения при увеличении нагрузки на
двигатель.
8.
Определения полезной мощности и КПД
Р 2  0,015  М вр  n
  Р2 / Р1  Р2 / U  I
где P1  U  I - электрическая мощность, потребляемая двигателем, Вт.
Асинхронные двигатели
Асинхронные машины относятся, к машинам переменного тока преобразуя,
электрическую энергию в механическую работу. Асинхронные двигатели состоят
из: неподвижной части – статора, и подвижной – ротора.
Рис. 14 Устройство асинхронного двигателя
1 - вал ротора, 2 - крышка подшипника, 3 - подшипник, 4 - подшипниковый
щит, 5 - пакет ротора, 6 - сердечник статора, 7 - корпус, 8 - обмотка, 9 - кожух
вентилятора, 10 - вентилятор, 11 - коробка выводов.
99
Применения они нашли в промышленности ( в виде приводного двигателя в
станках, насосах, подъемных механизмов) и в быту (стиральные машины,
холодильники, электроинструмент).
В зависимости от источника питания двигателей можно подразделить на
однофазные и трехфазные.
Трехфазные двигателя соединяются звездой (а) и треугольником (б) (смотреть
рисунок 15).
а
б
Рис. 15 Схема соединения обмоток статора трехфазного асинхронного
двигателя
Основные параметры асинхронного двигателя:
1. Частота вращения (синхронная частота)
n1 
60 f 1
p
2. Действующее значения ЭДС в фазе неподвижного ротора
E2  4.44 2 f 2  W2Фтах
3. Вращающийся момент
М вр  см  Ф  I 2
Режимы работы трехфазного асинхронного двигателя.
Режим двигателя
Этот режим служит для преобразования потребляемой из сети электрической
энергии в механическую.
100
Рис. 16
Пусть обмотка статора создаёт магнитное поле, вращающееся с частотой n0 в
указанном направлении (рис. 16). Это поле будет наводить согласно закону
электромагнитной индукции в обмотке ротора ЭДС. Направление ЭДС определяется
по правилу правой руки и показано на рисунке (силовые линии должны входить в
ладонь, а большой палец нужно направить по направлению движения проводника,
т.е. ротора, относительно магнитного поля). В обмотке ротора появится ток,
направление которого примем совпадающим с направлением ЭДС. В результате
взаимодействия обмотки ротора с током и вращающегося магнитного поля
возникает электромагнитная сила F. Направление силы определяется по правилу
левой руки (силовые линии должны входить в ладонь, четыре пальца – по
направлению тока в обмотке ротора). В данном режиме (рис. 16) электромагнитная
сила создаст вращающий момент, под действием которого ротор начнёт вращаться с
частотой n. Направление вращения ротора совпадает с направлением вращения
магнитного поля. Чтобы изменить направление вращения ротора (реверсировать
двигатель), нужно изменить направление вращения магнитного поля. Для реверса
двигателя нужно изменить порядок чередования фаз подведённого напряжения, т.е.
переключить две фазы.
Пусть под действием электромагнитного момента ротор начал вращаться с
частотой вращения магнитного поля (n=n0). При этом в обмотке ротора ЭДС E2
будет равна нулю. Ток в обмотке ротора I2=0, электромагнитный момент M тоже
101
станет равным нулю. За счёт этого ротор станет вращаться медленнее, в обмотке
ротора появится ЭДС, ток. Возникнет электромагнитный момент.
Таким образом, в режиме двигателя ротор будет вращаться несинхронно с
магнитным полем.
Частота вращения ротора будет изменяться при изменении нагрузки на валу.
Отсюда появилось название двигателя – асинхронный (несинхронный). При
увеличении нагрузки на валу двигатель должен развивать больший вращающий
момент, а это происходит при снижении частоты вращения ротора. В отличие от
частоты вращения ротора частота вращения магнитного поля не зависит от
нагрузки. Для сравнения частоты вращения магнитного поля n0 и ротора n ввели
коэффициент, который назвали скольжением и обозначили буквой S. Скольжение
может измеряться в относительных единицах и в процентах.
S=(n0−n)/n0 или S=[(n0−n)/n0]100%.
При пуске в ход асинхронного двигателя n=0,S=1. В режиме идеального
холостого хода n=n0,S=0. Таким образом, в режиме двигателя скольжение
изменяется в пределах:
0<S≤1.
При работе асинхронных двигателей в номинальном режиме:
Sн=(2÷5)%.
В режиме реального холостого хода асинхронных двигателей:
Sхх=(0,2÷0,7)%.
Режим генератора
Этот
режим
служит
для
преобразования
механической
энергии
в
электрическую, т.е. асинхронная машина должна развивать на валу тормозной
момент и отдавать в сеть электрическую энергию. Асинхронная машина переходит в
режим генератора, если ротор начинает вращаться быстрее магнитного поля (n>n0).
Этот режим может наступить, например, при регулировании частоты вращения
ротора.
Пусть n>n0. При этом изменится (по сравнению с режимом двигателя)
направление ЭДС и тока ротора, а также изменится направление электромагнитной
силы и электромагнитного момента (рис. 17). Машина начинает развивать на валу
102
тормозной момент (потребляет механическую энергию) и возвращает в сеть
электрическую энергию (изменилось направление тока ротора, т.е. направление
передачи электрической энергии).
Рис. 17
При n>n0,S=0.
При n→+∞,S→−∞.
Таким образом, в режиме генератора скольжение изменяется в пределах:
0>S>−∞
Режим электромагнитного тормоза
Этот режим работы наступает, если ротор и магнитное поле вращаются в
разные стороны. Этот режим работы имеет место при реверсе асинхронного
двигателя, когда изменяют порядок чередования фаз, т.е. изменяется направление
вращения магнитного поля, а ротор по инерции вращается в прежнем направлении.
Согласно рис. 19 электромагнитная сила будет создавать тормозной
электромагнитный момент, под действием которого будет снижаться частота
вращения ротора, а затем произойдёт реверс.
В режиме электромагнитного тормоза машина потребляет механическую
энергию, развивая на валу тормозной момент, и одновременно потребляет из сети
электрическую энергию. Вся эта энергия идёт на нагрев машины.
103
Рис.18
При n=n0,S=1.
При n→−∞,S→+∞.
Таким образом, в режиме электромагнитного тормоза скольжение изменяется в
пределах:
0<S<∞.
104
ПРИЛОЖЕНИЯ
Общий вид плат стендовых панелей
Рис. П.1. Общий вид стендовой панели № 1
Рис. П.2. Монтажная плата № 1 стендовой панели (лабораторные работы № 1-4, 6)
105
Рис. П.3. Монтажная плата № 2 стендовой панели (лабораторные работы № 7-10)
Рис. П.4.Общий вид стендовой панели № 2
106
Рис. П.5. Монтажная плата № 1 стендовой панели № 2 (лабораторные работы
№ 15-16)
Рис. П.6. Монтажная плата № 2 стендовой панели № 2 (лабораторные работы
№ 13-14)
107
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Жаворонков, М.А.. Электротехника и электроника/ М.А.Жаворонков, А.В.
Кузин: Учеб. Пособие для студентов высш. учеб. заведений - М.: Издательский
центр «Академия», 2005. – 400с.
2. Прошин, В.М. Лабораторно-практические работы по электротехнике/ В.М.
Прошин: Учеб. пособие для нач. проф. образования
- М.: Издательский центр
«Академия», 2004.-192 с.
3. Петленко, Б.И. Электротехника и электроника/Б.И. Петленко, Ю.М. Иньков,
А.В. Крашенинников и др.; Под ред. Б. И. Петленко: Учебник для сред. проф.
образования.- М.: Изд. центр «Академия», 2003.
4. Энциклопедический словарь по физике/ Сост. В.А.Чуянов.- М.: Педагогика,
1984.-352 с.
5. Немцов, М.В. Электротехника/М. В. Немцов, И. И. Светлаков: Учебное
пособие. –Изд.2-е. –Ростов н/Д; Феникс, 2007. -571 с.
108
Скачать