Порядок работы в лаборатории

РАБОЧАЯ ТЕТРАДЬ

по лабораторным работам

по дисциплине «Теоретические основы электротехники»

 

для студентов направления подготовки бакалавров

210100.62 «Электроника и наноэлектроника»

 

профиля _____________________________________________________

очной формы обучения

 

 

Студента _________________________

Фамилия, инициалы

Группы __________________________

Номер бригады ___________________

Принял(а) ________________________ Должность преподавателя

______________________

Фамилия, инициалы преподавателя

 

№ лабораторной работы	Дата выполнения работы по графику	К занятию допущен (дата, подпись препод.)	Отметка о выполнении (дата, подпись препод.)	Дата защиты по графику	Отметка о зачете	Дата, ПОДПИСЬ преподавателя
2 семестр
	2-3 нед			4-5 нед
	6-7 нед			8-9 нед
	10-11 нед			12-13 нед
	14-15 нед			16-17 нед
3 семестр
	2-3 нед			4-5 нед
	6-7 нед			8-9 нед
	10-11 нед			12-13 нед
	14-15 нед			16-17 нед

Воронеж 20____

Правила электробезопасности в лаборатории

Лабораторные установки являются действующими электроустановками с напряжением 220 В и при несоблюдении правил техники безопасности могут стать источником поражения электрическим током.

Перед началом выполнения работ студенты проходят инструктаж по технике безопасности и пожарной безопасности с записью об этом в соответствующем журнале и личной росписью в нем каждого студента.

Категорически воспрещается:

1) включать источники питания без разрешения преподавателя;

2) пользоваться проводами без наконечников;

3) прикасаться к неизолированным частям стенда;

4) оставлять без надзора включенный стенд;

5) разбирать цепи и производить переключения под напряжением.

Во время лабораторных занятий студенты должны выполнять следующие требования по технике безопасности:

1) Перед сборкой цепи необходимо убедиться, что к клеммам передних панелей стенда и его аппаратам не подведено напряжение, т.е. на стенде сигнальные лампы не светятся.

2) При сборке необходимо следить за надежностью крепления наконечников или штырей токонесущих проводов и избегать их перекрещивания.

3) Напряжение на собранные цепи подается только с разрешения преподавателя или лаборанта после проверки ими правильности собранных цепей.

4) По окончании работы разборка цепи должна производиться только с разрешения преподавателя и после отключения напряжения.

5) В аварийных ситуациях необходимо быстро отключить напряжение и доложить преподавателю или лаборанту о неисправностях в цепи.

6) В случае поражения работающего электрическим током цепь должна быть немедленно отключена от источника питания и пострадавшему должна быть оказана первая помощь. При необходимости следует вызвать скорую медицинскую помощь.

С правилами электробезопасности в лаборатории 141 ознакомлен ________________________

подпись студента

Порядок работы в лаборатории

 

Студенческая группа разбивается на бригады по 2-3 человека в бригаде. Номер бригады соответствует номеру стенда и сохраняется в течение всего семестра.

Перед началом лабораторных работ необходимо:

а) подготовиться к занятию, изучив теоретические положения дисциплины по учебнику, конспекту лекций и учебному пособию по лабораторному практикуму, решить рекомендуемые задачи и ответить на контрольные вопросы;

б) выполнить предварительные расчеты;

в) получить допуск по технике безопасности к работе.

При подготовке к работе каждый студент заполняет рабочую тетрадь по выполнению лабораторной работы, которая служит основным документом при допуске к занятию. Тетрадь предъявляется преподавателю, который, убедившись в готовности студента к работе, ставит свою подпись на титульном листе рабочей тетради в графе «К занятию допущен».

Получив допуск, студент приступает к выполнению эксперимента. По окончании эксперимента студенты, не разбирая цепи, предъявляют результаты преподавателю, который отмечает выполнение задания в рабочей тетради.

Программа лабораторной работы может быть выполнена за 2 часа только при условии тщательной предварительной подготовки.

Защита выполненной лабораторной работы производится на следующем лабораторном занятии. Для этого студент предъявляет преподавателю оформленную рабочую тетрадь, содержащую обработку результатов эксперимента в виде дополнительных расчетов, графиков, диаграмм и выводов.

Лабораторные занятия проводятся по разделам дисциплины. Студент, не получивший зачета по предыдущему разделу дисциплины, к выполнению следующей работы не допускается.

 

С порядком работы в лаборатории 141 ознакомлен ________________

подпись студента

 

Лабораторная работа № 1

ИССЛЕДОВАНИЕ РАЗВЕТВЛЕННОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Цель работы

экспериментальная проверка выполнения законов Кирхгофа; исследование распределения потенциалов в сложной электрической цепи; проверка выполнения баланса мощностей.

Лабораторная установка для исследования

Описание лабораторной установки

В работе исследуется электрическая цепь, содержащая два источника ЭДС. Источники энергии установлены в блоке лабораторного стенда справа внизу панели. Резисторы расположены на переносном блоке, который устанавливается в левой части стенда. Номиналы сопротивлений резисторов R1÷R3 (нужное подчеркнуть): № варианта                         R1, Ом                         R2, Ом                         R3, Ом

Измерительные приборы

цифровой вольтметр; амперметры Э59 0,25÷1,0 А – 3 шт.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

 

1. Измерение ЭДС, токов и напряжений на всех элементах цепи   Режим ХХ Режим под нагрузкой E1, B Е2, B UE1, B UE2, B I1, A I2, A I3, A UR1, B UR2, B UR3, B

2. Измерение потенциалов точек цепи относительно точки, потенциал которой принимается равным нулю (нужное подчеркнуть). № варианта                         Номер точки с φ=0                           φ1, В φ2, В φ3, В φ4, В

3. Определение направлений токов в резисторах с помощью потенциалов точек цепи Сравнение величин потенциалов: φ1 φ3 => ток резистора R3 направлен от точки ____ к точке ____; φ2 φ3 => ток резистора R2 направлен от точки ____ к точке ____; φ4 φ3 => ток резистора R1 направлен от точки ____ к точке ____. Указать токи стрелкой на схеме цепи лабораторной работы.

4. Вычисление напряжений на всех элементах цепи с использованием потенциалов точек (): UR1= UR2= UR3= UE1= UE2= Указать напряжения стрелкой на схеме цепи лабораторной работы ВЫВОД: (сравнение с опытными данными) Экспериментальные данные получены правильно________ _________ подпись преподавателя

5. Определение режимов работы источников энергии (режим отдачи или режим потребления). Сравнение величины ЭДС источника, полученной на холостом ходу и напряжения на его полюсах при работе под нагрузкой: E1 UE1 – режим __________________; E2 UE2 – режим __________________.

6. Проверка выполнения законов Кирхгофа по экспериментальным данным (; ):   ВЫВОД:

7. Проверка баланса мощностей по данным измерений ():   ВЫВОД:

8. Расчет сопротивлений резисторов и внутренних сопротивлений источников ЭДС RВ1, Ом RВ2, Ом R1, Ом R2, Ом R3, Ом               R1= R2= R3= ВЫВОД: (сравнение вычисленных значений с номиналами, указанными на стенде) RB1= RB2= ВЫВОД: (сравнение их с сопротивлениями приемников)

9. Схема замещения исследуемой цепи:

10. Запись системы уравнений по законам Кирхгофа для схемы замещенияцепи (; ):

11. Вычисление значений токов для схемы замещения цепи по законам Кирхгофа Расчетные формулы:

12. Проверка баланса мощностей для схемы замещения ():   ВЫВОД:

13. Построение потенциальной диаграммы:

 

ОТВЕТЫ НА КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Что такое схема электрической цепи и перечислите ее основные элементы.

2. Закон Ома для пассивного участка.     Применение закона Ома для определения тока на участке, содержащем источник ЭДС.

3. Законы Кирхгофа.

4. Схемы замещения реальных источников ЭДС и тока.     Эквивалентное преобразование реального источника тока в источник ЭДС.

5. Определение токов в ветвях разветвленной электрической схемы путем непосредственного применения законов Кирхгофа.

6. Как в лабораторной работе определялись сопротивления приемников и внутренние сопротивления источников электрической энергии.

7. Определение мощности источников и приемников электрической энергии.

8. Поясните составление уравнения баланса мощностей.

9. режимы работы источников электрической энергии.

10. Порядок построения потенциальной диаграммы.

Лабораторная работа № 2

МЕТОДЫ РАСЧЕТА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Цель работы

экспериментальная проверка принципа наложения; определение параметров эквивалентного активного двухполюсника опытным путем; определение условий, при которых в нагрузке выделяется максимальная мощность.

Лабораторная установка для исследования

Описание лабораторной установки

В работе исследуется электрическая цепь с двумя источниками питания, ЭДС и внутренние сопротивления которых были определены в лабораторной работе № 1. Переключатели П1 и П2 находятся в правой панели верхней части стенда. Номиналы сопротивлений резисторов (согласно варианту) № варианта                         R1, Ом                         R2, Ом                         R3, Ом                         R4, Ом                         R5, Ом

Измерительные приборы

амперметры типа Э59А с пределом измерения 0,25÷1,0 А - 3 шт.; цифровой вольтметр.

ВЫПОЛНЕНИЕ ЗАДАНИЯ НА ПОДГОТОВИТЕЛЬНУЮ РАБОТУ

1. Расчет токов в ветвях схемы замещения методом наложения Из лабораторной работы № 1: E1 = B, RВ1 = Ом, E2 = B, RВ2 = Ом.

Расчетные схемы замещения:   Числовые расчеты:   I1',А I2',А I3',А I4',А I5',А I1'',А I2'',А I3'',А I4'',А I5'',А I1,А I2,А I3,А I4,А I4,А

2. Расчет тока в одной из ветвей цепи (согласно варианту) методом эквивалентного генератора (нужное подчеркнуть) № варианта                         Номер резистора                         Расчетные схемы замещения:   Числовые расчеты:   UХХ, В IКЗ, А RЭ, Ом I, А

3. Условие передачи максимальной мощности нагрузке Rв = Rн=

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

1. Измерение частичных токов от действия ЭДС первого, частичных токов от действия ЭДС второго источника и действительных токов ветвей цепи. I1',А I2',А I3',А I1'',А I2'',А I3'',А I1,А I2,А I3,А I4,А I4,А Измерено Вычислено                       Экспериментальные данные получены правильно _________ подпись преподавателя Вычисление значений действительных токов в ветвях цепи по измеренным значениям частичных токов в ветвях     ВЫВОД: (сравнение полученных в результате расчета и эксперимента значения частичных токов в ветвях цепи)   ВЫВОД: (сравнение полученных в результате расчета и эксперимента действительных токов в ветвях цепи)

2. Определение тока в ветви цепи (согласно варианту) методом эквивалентного генератора Измерено Вычислено UХХ, В IКЗ, А RЭ, Ом I, А         Экспериментальные данные получены правильно _________ подпись преподавателя Расчет внутреннего сопротивления эквивалентного двухполюсника и тока в рассматриваемой ветви   ВЫВОД: (сравнение полученного значения тока с его измеренным ранее значением)

3. Экспериментальное исследование зависимости мощности, выделяемой в реостате от величины его сопротивления № опыта Измерено Вычислено Iр, А Uр, В Rp, Ом Рр, Вт                                                                       Экспериментальные данные получены правильно _________ подпись преподавателя Расчетные формулы:

4. График зависимости мощности, выделяемой в реостате от величины его сопротивления   ВЫВОД: (при каком значении сопротивления регулируемого реостата эта мощность достигает максимального значения).

ОТВЕТЫ НА КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Сформулируйте принцип наложения и поясните алгоритм расчета токов в цепях с несколькими источниками электрической энергии методом наложения.

2. Объясните по схеме лабораторной установки как опытным путем проверить принцип наложения.

3. Объясните расхождение между расчетными значениями токов и полученными опытным путем.

4. Определение параметров активного двухполюсника опытным и аналитическим путем.

5. Условие выделения максимальной мощности в нагрузочном сопротивлении. Как рассчитать сопротивление нагрузочного резистора, при котором КПД будет иметь максимальное значение.

Лабораторная работа № 3

ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ЦЕПЕЙ синусоидального ТОКА

Цель работы

экспериментальное определение параметров пассивных элементов электрической цепи; исследование свойств электрической цепи с последовательным и параллельным соединением элементов R, L, C; получение навыков построения векторных диаграмм по опытным данным.

Лабораторная установка для исследования

Описание лабораторной установки

Приемники подключают к лабораторному автотрансформатору (ЛАТр), позволяющему регулировать напряжение источника питания цепи в пределах от 0 до 250 В. В качестве приемников используют: катушку однофазного универсального трансформатора с параметрами RК, L (клеммы 2-3, сердечник разомкнут), приближенные значения параметров катушки L=0, 5 Гн, RК=25 Ом; батарею конденсаторов емкостью от 0 до 34,75 мкФ; резисторы. Параметры резистора и конденсатора (согласно варианту): № варианта                         R, Ом                         C, мкФ

Измерительные приборы

вольтметр электромагнитной системы типа Э59 0÷600 В - 1 шт.; амперметр электромагнитной системы типа Э59 0÷1 А - 3 шт.; настольный фазометр электродинамической системы для измерения угла сдвига фаз между напряжением и током; цифровой вольтметр.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

1. Измерение электрических величин в цепях с резистором, катушкой индуктивности и конденсатором и определение параметров приемников для последовательной схемы замещения Приемник Измерено Вычислено U, B I, A φ, град cos φ z, Ом R, Ом X, Ом Доп. параметр Резистор               - Индуктивная катушка               L = Гн Конденсатор               С = мкФ Экспериментальные данные получены правильно _________ подпись преподавателя Вычисление параметров резистора: полное сопротивление = активное сопротивление = реактивное сопротивление = ВЫВОД:   Последовательная схема замещения резистора: Вычисление параметров катушки индуктивности: полное сопротивление = активное сопротивление = реактивное сопротивление = Угловая частота ω = 2π f = Индуктивность катушки = ВЫВОД:   Последовательная схема замещения катушки индуктивности:     Вычисление параметров конденсатора: полное сопротивление = активное сопротивление = реактивное сопротивление = емкость конденсатора =   ВЫВОД:   Последовательная схема замещения конденсатора:

2. Расчет емкости конденсатора Срез, при которой в цепи с последовательным соединением приемников наступит резонанс напряжений (Х=0): =

3. Исследование влияния переменной емкости на свойства цепи с с последовательным соединением приемников № опыта Измерено Вычислено U, B С, мкФ I, A ± , град cos φ UK, B UC, B UL, B z, Ом XL, Ом XC, Ом                                                                                                                                                                         Экспериментальные данные получены правильно _________

Подпись преподавателя