Методические указания для студентов очной формы обучения по выполнению лабораторных работ ЧАСТЬ 2 Специальность 13.02.11 «Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования»


министерство образования и науки Российской Федерации
Старооскольский технологический институт им. А.А. УГАРОВА
(филиал) федерального государственного автономного образовательного учреждения
высшего профессионального образования
«Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»
ОСКОЛЬСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ
УТВЕРЖДАЮ
ПРЕДСЕДАТЕЛЬ НМС ОПК
_______________
протокол №1
от «01» _сентября_2016 г.
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
Методические указания для студентов очной формы обучения
по выполнению лабораторных работ
ЧАСТЬ 2
Специальность
13.02.11 «Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования»
(по отраслям)
Старый Оскол 2016
Рассмотрены на заседании П(Ц)К13.02.11
Протокол №___________
от «___________» ____________2016
Председатель
Горюнова М.В.
_________________________________ Методические указания составлены в соответствии с рабочей программой по дисциплине «Электротехника» Специальности 13.02.11 «Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования»
(по отраслям)
код и название специальности
Зам .директора по М Р
_______________
Составители:
Гладких Л.А.- преподаватель ОПК СТИ НИТУ «МИСиС»
Богданов А.Г.. - преподаватель ОПК СТИ НИТУ «МИСиС»
Рецензенты:
внутренний- Грачева А.В- преподаватель ОПК СТИ НИТУ «МИСиС»
внешний – Нестеров В.И. инженер ОАО ПНФ КМАЭМ
Содержание
Введение…………………………………….... .4
Меры безопасности………………………..…..5
Лабораторная работа №8…………………..…6
Лабораторная работа №9…………………..…8
Лабораторная работа №10……………………10
Лабораторная работа №11………………….…12
Лабораторная работа №12…………………….14
Лабораторная работа №13…………………….16
Лабораторная работа №14…………………….20
Литература……………………………………..22
Оборудование лаборатории…………..……….22

Введение
Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Электротехника и электроника» разработаны в соответствии с рабочей программой и ФГОС СПО.
Учебные лабораторные работы по дисциплине «Электротехника и электроника», являются одной из форм учебной работы по дисциплине в соответствии с учебным планом.
Лабораторные работы проводятся на соответствующих учебных лабораторных стендах, в соответствии с «Положением о проведении лабораторных работ, практических и семинарских занятиях» ОПК.
При проведении лабораторных работ группа делится на подгруппы.
Учебные лабораторные работы по дисциплине проводятся для закрепления знаний, полученных при изучении теоретических разделов дисциплины, получения первичных навыков к последующей практической эксплуатационной деятельности, где проверки устройств являются обязательным условием обеспечения их правильной работы.
Ознакомление студентов с целью и содержанием лабораторных работ и подготовка к ней производятся заранее, в виде домашнего задания, с тем, чтобы наиболее эффективно использовать время, отводимое учебным планом на занятие в помещении лаборатории.
Лабораторные работы выполняются под наблюдением преподавателя или лаборанта отделения электротехники и информационных систем.
После выполнения необходимых измерений на лабораторном стенде, студенты оформляют отчет по лабораторной работе и сдают отчет преподавателю.
Перед проведением лабораторных работ студенты получают инструктаж по технике безопасности и расписываются в соответствующем журнале.

Меры безопасности
1. Перед началом выполнения курса лабораторных работ, студент должен пройти инструктаж по технике безопасности.
2. Сборка электрических схем должна производиться проводами с исправной изоляцией и оконцевателями.
3. Включение собранных схем в работу производится только после проверки преподавателем.
4. Касаться руками клемм, открытых токоведущих частей приборов и аппаратов запрещается.
5. Все переключения в электрических схемах необходимо производить только при снятом напряжении, т.е. отключенном автомате.
6. Во время выполнения лабораторной работы категорически запрещается хождение по лаборатории.
7. Студент, заметивший нарушение правил техники безопасности, должен немедленно сообщить преподавателю.
8. Нужно помнить, что нарушение техники безопасности могут привести к поражению электрическим током.
9. После окончания работы электрическая схема должна быть разобрана, рабочее место убрано, дополнительные приборы и провода сданы.

Лабораторная работа № 8
"Резонанс токов в электрических цепях
Ответить на вопросы:
В каких электрических цепях может возникнуть резонанс токов?
Какое сопротивление току будет оказывать цепь при резонансе токов?
Почему при резонансе токов ток в конденсаторе или катушке может быть больше тока в неразветвленной части цепи?
В чем состоят особенности цепи при резонансе токов?
Как практически определить состояние цепи при резонансе токов?
Практическое применение резонанса токов.
Перечень приборов
Источник энергии переменного тока – ЗОВ
Реостат – 1шт.
Вольтметр – 1 шт. (О 100) В
Амперметр – 3 шт. (О 2) А
Катушка – 1 шт.
Магазин емкостей – 1 шт. С = 121 мкФ
План работы
Определить размещение приборов па столе.
Собрать электрическую схему цепи
Определить цену деления приборов.
Предъявить собранную электрическую схему для проверки преподавателю.
Включить автомат переменного тока, установить с помощью реостата заданное напряжение и удерживать его в течение работы постоянным.
Записать показания приборов при трех значениях емкостей в табл. №8:



7. По измеренным и вычисленным значениям построить для трех случаев векторные диаграммы токов. (Диаграммы строить на миллиметровой бумаге).
8. Построить на одном графике:

Расчётные формулы

Сделать вывод.
Рисунок 8
45720027305
Таблица 8

п/п U I I1 I2 Xk Bk Xc Bc C Qk Qc Q Pk S Iр Ia
В А А А Ом См Ом См мкФ вар вар вар Вт ВА А А
1 2 3
Лабораторная работа № 9.
Практическое построение круговой диаграммы
Ответить на вопросы:
По каким формулам определяется активная, реактивная проводимость ветвей?
Что такое емкостное сопротивление и как оно определяется?
Перечень приборов:
1. Источник энергии переменного тока -1шт.
2. Реостат -1шт.
3. Вольтметр -1шт. (0+100) В
4. Амперметр -4шт. (0+2) А
5. Ваттметр -1шт. (0+1200) Вт
6. Катушка индуктивности -1шт.
7. Магазин сопротивлений -1шт. Р =410 Ом
8. Магазин емкостей -1шт. С =121 мкФ
План работы:
Определить размещение приборов на столе.
Собрать эл. схему цепи рис. 9
Определить цену деления приборов, установить заданное значение R.
Предъявить собранную эл. схему для проверки преподавателю.
Включить автомат переменного тока, установить при помощи реостата заданное напряжение и удерживать его в течении опыта постоянным.
При помощи магазина емкостей установить определенное значение С снять показания приборов и записать их в таблицу № 9.
Опыт повторить 2 раза.
Построить круговую диаграмму по опытным данным. ( Векторные диаграммы строятся масштабе на миллиметровой бумаге.
Определить графические токи при разных значениях С и сравнить их с показаниями амперметров.
Рисунок 9

Таблица 9
№ п/п Участок цепи U I Ia Ip P Q S Cosφ Sinφ φ
B A A A Bт вар. Ва - - град.
1. - - Резистор Конденсатор - - Вся цепь 2. - - Резистор Конденсатор - - Вся цепь 3. - - Резистор Конденсатор - - Вся цепь
Лабораторная работа № 10
Трехфазная цепь при соединении приемника треугольником
Ответить на вопросы:
Какое соединение трехфазной цепи называют соединением в треугольник?
Чему равно отношение при соединении в треугольник линейных и фазных напряжений, линейных и фазных токов?
Как определяется линейный ток при симметричной и несимметричной нагрузке?
Перечень приборов:
Трехфазный источник переменного тока с Uф = 30 В, Uл = 52В
Вольтметр -1шт. (0÷100) В
Амперметр -6шт. (0÷2) А
Магазин сопротивлений -3шт.
План работы
Определить размещение приборов на столе.
Собрать эл. схему цепи(рис.10).
Определить цену деления приборов, установить на магазинах сопротивлений заданные параметры Z (смотреть таблицу 10).
Предъявить собранную электрическую схему для проверки преподавателю.
Включить автомат переменного тока, снять показания приборов IA, IB, IC, IAB, IBC, ICA, измерить переносным вольтметром напряжение генератора UAB, UBC, UCA (освободив один из приборов), для четырех опытов, результаты измерений записать в табл.9.
Примечание:
а) первый опыт–нагрузка симметричнаяZAB=ZBC=ZCA;
б) второй опыт – нагрузка несимметричная ZAB≠ZBC≠ ZCA
в) третий опыт – обрыв одного из фазных проводовZAB=ZBC;
нагрузка симметричная ZAB=ZBC=ZCA
Схема к лабораторной работе № 10.

Таблица № 10
№ n/n Нагрузка Измерить Вычислить
UAB UBC UCA IA IB IC IAB IBC ICAPAB PBC PCA P
B B B A A A A A A Bm Bm Bm Bm
1 ZA
ZB=
ZC= 2 ZA
ZB=
ZC= 3 ZA
ZB=
ZC= 4 ZA
ZB=
ZC=
Лабораторная работа № 11
Трехфазная цепь при соединении приемников звездой
Ответить на вопросы:
Какое из соединений трехфазной цепи называют соединением звездой?
Чему равно отношение при соединении звездой линейных и фазных напряжений, линейных и фазных токов?
Что такое симметричная и несимметричная нагрузка?
Какую роль играет нейтральный провод?
Какое напряжение называют смешением нейтрали?
Перечень приборов:
Трехфазный источник переменного тока
Вольтметр - 1 шт. (0100) В
Амперметр - 4 шт. (02) А
Магазин сопротивлений - 3 шт.
План работы:
Определить размещение приборов на столе.
Собрать электрическую схему цепи (рис. 11).
Определить цену деления приборов, установить на магазине сопротивления заданные в таблице 16, ключ S включён.
Предъявить собственную электрическую схему для проверки преподавателю.
Включить автомат переменного тока, снять показания амперметров и записать их в таблицу №16
Измерить переносным вольтметром фазные и линейные напряжения, записать в таблицу №16.
Измерить ток нейтрального провода и напряжение смещения нейтрали, данные записать в таблицу №11.
Для опытов №1,3,4,5,6 построить в масштабе векторные диаграммы токов и напряжений.
Примечание:
А) первый и второй опыт – нагрузка симметричная ZA= ZB= ZC
B) третий и четвёртый опыт –нагрузка несимметричная ZAZBZC
С) пятый опыт – обрыв линейного провода фазы СZA= ZB= ZC=
D) шестой опыт показание сопротивлений одной из фаз ZA= ZB= ZC=0
Е) в пятом опыте вместоизмеряется - напряжение на разрыве.
38100132080

Таблица №11

n n Нагрузка
Ключ
S Измерить Вычислить
IA IB IC UA UB UC UAB UBC UCA UN IN PA PB PC P
1
2 ZA=
ZB=
ZC= Откл. 3 ZA=
ZB=
ZC= Вкл. 4 Откл. 5 ZA=
ZB=
ZC= Откл. 6 ZA=
ZB=
ZC= Откл.
Лабораторная работа № 12
Исследование переходных процессов в конденсаторе
Ответить на вопросы:
Первый закон коммутации
Второй закон коммутации
Следствие первого закона коммутации
Следствие второго закона коммутации
Перечень приборов:
Источник постоянного тока -30 В.
Магазин сопротивлений -1шт.
Вольтметр -1шт.
Амперметр -1шт.
Магазин емкостей -1шт.
План работы
Определить размещение приборов на столе.
Собрать электрическую схему цепи (рис. 12).
Определить цену деления приборов, установить на магазине R и C значения.
Предъявить собранную электрическую схему для проверки преподавателю.
Включить автомат постоянного тока, (установить с помощью прибора напряжение цепи).

Рисунок 12
Таблица 12
Момент замыкания Установившийся режим Момент размыкания
Лабораторная работа № 13
Исследование характеристик диода и стабилитрона
Цель работы: изучить принцип действия и основные характеристики полупроводниковых диода и стабилитрона.
Ответить на вопросы:
1 Сравните напряжения на диоде при прямом и обратном смещении по порядку величин. Почему они различны?
2 Чему равны сопротивления идеального диода в прямом и обратном направлениях?
3 Сравните токи через диод при прямом и обратном смещении по порядку величин. Почему они различны?
4 Сравните относительное изменение напряжения на стабилитроне с относительным изменением питающего напряжения. Оцените степень стабилизации.
5 Чем ограничивается наибольший прямой ток через диод?
6 Назовите электроды диода и стабилитрона.
План работы:
Эксперимент 1: Снятие вольтамперной характеристики диода.
Откройте файл лаб1_электроника_1 (рисунок 13.1). Для снятия прямой ветви ВАХ переключатель установите в правое положение. Включите схему.
Последовательно устанавливая значение ЭДС источника от 6 до 0 В, запишите значения напряжения Uпри тока Iпрдиода в таблицу 13.1.

Рисунок 13.5
Таблица 13.1Прямая ветвь ВАХ диода
Е, В Uпр, мВ Iпр, мА
Для снятия обратной ветви ВАХ переключатель установите в левое положение. Последовательно устанавливая значение ЭДС источника от 0 до 20 В, запишите значения напряжения Uоби тока Iобдиода в таблицу 13.2.
Таблица 13.2 – Обратная ветвь ВАХ диода
Е, В Uоб, В Iоб, мА
По полученным данным постройте графики Iпр=f(Uпр) и Iоб=f(Uоб).
1.2.2Эксперимент 2: Получение вольтамперной характеристики диодана экране осциллографа.
Откройте файл лаб1_электроника_2 (рисунок 13.4). Включите схему. На ВАХ, появившейся на экране осциллографа, по горизонтальной оси считыва-ется напряжение на диоде в милливольтах (канал А), а по вертикальной – ток в миллиамперах (канал В, 1 мВ соответствует 1 мА). Обратите внимание на изгиб ВАХ.
Начертите полученную ВАХ.
1.2.3Эксперимент 3: Измерение напряжения и вычисление тока черезстабилитрон.
Откройте файл лаб1_электроника_3 (рисунок 13.5). Измерьте значение Uстна стабилитроне при значениях ЭДС источника от 0 до 35 В. Результаты измерений занесите в таблицу 13.3.


Рисунок 13.5
Таблица 13.3 – Данные для построения ВАХ стабилитрона
Е, В Uст, мВ Iст, мА
Вычислите ток Iстстабилитрона для каждого значения напряжения Uстпо формуле

Результаты вычислений занесите в таблицу 13.3. По данным таблицы постройте ВАХ стабилитрона и оцените по ней напряжение стабилизации. Оно определяется точкой на вольтамперной характеристике, в которой ток стабилитрона резко увеличивается.
1.2.4 Эксперимент 4: Получение вольтамперной характеристики стабилитрона на экране осциллографа.
Откройте файл лаб1_электроника_4 (рисунок 13.6). Включите схему. Начертите полученную ВАХ и определите по ней напряжение стабилизации.


Лабораторная работа № 14
Снятие входных и выходных характеристик транзистора
Цель работы:
1. Научится снимать статистические характеристики транзистора с использованием пакета ElectronicsWorkbench.
2. Определить по характеристикам транзистора в рабочей точке его статистические параметры.
Ответить на вопросы:
1. Какие полупроводниковые устройства называют транзисторами?
2. Какие функции выполняет транзистор?
3. Назвать схемы включения транзистора, нарисовать их.
4. Семейство, каких характеристик можно получить, меняя IБ?
5.В каком направлении включается эмиттерный и коллекторный p- n?
Перечень приборов:
источники питания с постоянным напряжением от 1,5 до 4В, и от 20 до 30В, устройство для снятия входных и выходных характеристик транзистора, соединительные провода.
Характеристики выражают зависимость между напряжениями и токами в цепях транзистора. Наибольшее значение получили входные и выходные характеристики. Обычно характеристики снимают по схеме с общей базой или с общим эмиттером. Входной характеристикой называется зависимость тока эмиттера от напряжения между эмиттером и базой при неизменном напряжении между коллектором и базой. Устанавливая различные значения между коллектором и базой, получают семейство входных характеристик при UК=const.
Выходной характеристикой называется зависимость тока коллектора от напряжения между коллектором и базой.
План работы:

Рисунок 14.1
1.Собрать схему лабораторной установки снятия статистических характеристик транзистора.
2. Снять семейство статистических характеристик транзистора при напряжениях на коллекторе равных 0, 5, 10В. Силу тока на базе изменять в пределах от 0 до 500мкА.
IБ, мкА UБЭ, мВ UКЭ, В
0 5 В 10 В
100 200 300 400 500 3. Снять семейство статистических выходных характеристик транзистора для токов от 0 до 500 мкА через каждые 100 мкА. Напряжение на коллекторе изменять в пределах от 0 до 10В через 2,5В
UКЭ, В IК ,мА, при IБ, мкА
0 100 200 300 400 500
2,5 5 7,5 10 4.Полученные данные свести в таблицу.
5.Построить входные и выходные характеристики.Информационное обеспечение обучения
Литература
Евдокимов Ф.Е.«Теоретические основы электротехники» [Текст]:учебник/ Ф.Е. Евдокимов; М.: «Высшая школа» , 2016.
Гальперин М.В. «Электронная техника» [Текст]:учебник/М.В.Гальперин; М.: «ФОРУМ»- ИНФРА-М, 2015
Лоторейчук Е.А. .«Теоретические основы электротехники»[Текст]:учебник/Е.А. Лоторейчук; М.: ИД«ФОРУМ»- ИНФРА-М, 2015.
Мартынова И.О. «Электротехника лабораторно-практические работы» [Текст]:учебное пособие/ И.О.Мартынова; М: ООО «КноРус», 2011.
Паспорт учебного лабораторного стенда по ТОЭ (типа «Уралочка»).
Оборудование лаборатории
Для проведения лабораторных работ специализированная лаборатория оборудованна стендами типа «Уралочка» 3ЯА.999.086-01ПС, ЭВ4 и измерительной аппаратурой, обеспечивающими проведение предусмотренных в методических указаниях лабораторных работ №№1-11.
При проведении лабораторных работ №№ 12 13, 14 используется специализированный компьютерный класс на 15 рабочих мест, на базе процессоров Pentium и программ ElectronicsWorkbench, PSpice или LabView и WEWB” (Электронная скамья).
Моделирование и исследование электрических цепей и устройств с установкой параметров реальных устройств, используемых в лабораторном практикуме, а также с установкой параметров, приводящих к аварийным режимам, недопустимым в реальном эксперименте проводятся в компьютерном классе.

Приложенные файлы


Добавить комментарий