5.2. Выбор оборудования для лабораторной работы

 

     Перед сборкой электрической схемы  необходимо правильно подобрать оборудование. Часть оборудования задаётся (например, жестко смонтированные платы и т. п.), реостаты же для регулирования тока или напряжения, а также и измерительные приборы должны быть выбраны студентами.

     Реостаты  выбирают по величине предельно допустимого  тока при данном напряжении, а измерительные  приборы  по предельно допустимым значениям измеряемой величины.

     При использовании измерительных приборов с квадратичной шкалой необходимо учитывать, что наиболее точные их показания имеют место в средней части шкалы[6].

     5.3. Правила сборки электрических схем

 

       Перед сборкой электрической цепи (ЭЦ) необходимо определить все элементы, которые должны входить в нее в соответствии с принципиальной схемой: резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, измерительные приборы, выключатели и переключатели, регулируемые элементы, источники питания и др. Переключатели пределов измерений приборов должны быть установлены в положения, указанные в описании лабораторной работы.

     При сборке ЭЦ необходимо придерживаться следующих правил:

• начинать сборку от зажимов источника питания;
• в первую очередь собирать главную цепь, состоящую из последовательно соединенных элементов: резисторов, индуктивных катушек, амперметров, токовых катушек ваттметров и т.д.;
• во вторую очередь подключать параллельно подсоединяемые элементы, в том числе вольтметры, катушки напряжения ваттметров, осциллограф и др.

     Разборку  ЭЦ следует начинать от источника питания, предварительно отключив напряжение питания[3],[6].

     5.2. Правила оформления графической части к отчету по лабораторно-практическим работам

 

     Все схемы, графики, таблицы, диаграммы должны быть выполнены карандашом с применением чертежных инструментов: линейки, циркуля, лекала, соответствующих трафаретов.

     Элементы  схем должны выполняться в соответствии с ЕСКД (Приложение 3, рис. 5).

     Масштаб на графиках, за исключением особо  оговоренных случаев, должен быть равномерным. Не следует на осях указывать цифры, полученные при измерениях или взятые из таблиц.

     Для изображения нескольких зависимостей на графике строят несколько вертикальных осей (каждую со своим масштабом). Кривые на графике в этом случае выделяются соответствующим цветом или способом нанесения точек (***, +++, ... и т.д.). Рядом с каждой кривой наносят в удобном месте обозначение зависимости (Приложение 4, рис. 6). Кривая на графике должна быть плавной. Ее надо проводить так, чтобы полученные в результате испытаний точки стояли от нее приблизительно на одинаковом расстоянии. Точки, далеко отстоящие от кривой, являются следствием промаха наблюдателя. Их отмечают на графике особо, например, обводят кружком (Приложение 4, рис. 6)[6].

     5.5. Содержание отчета

 

     Отчет по лабораторной работе составляется каждым учащимся или бригадой по данным протокола испытаний.

1. Отчет должен содержать:
2. Фамилия, имя, отчество студента и группа;
3. Наименование темы лабораторной работы;
4. Цель работы;
5. Описание приборов;
6. Схема установки;
7. Таблицы с данными измерений и расчетов;
8. Вычисления и графические построения (формулы, векторные диаграммы и графики, построенные в масштабе по данным опытов и расчётов);
9. Выводы по проделанной лабораторной работе[5],[6].

     5.6. Техника безопасности при выполнении работ

 

     Лаборатория электротехники относится к помещениям повышенной опасности, так как в ней присутствуют электротехническая аппаратура и электрические машины, питаемые от источников электрической энергии.

     Основное  рабочее напряжение, с которым  имеют дело учащиеся, 36 В. Оно является безопасным для человека, поскольку при минимальном сопротивлении тела человека 800 Ом максимально возможный ток при таком напряжении не превышает предельно опасной величины — 50 мА. Однако напряжение 220В, которое используется для работы электронных измерительных приборов и, при необходимости, может быть использовано для питания электрических машин, является опасным для человека. Поэтому работа в лаборатории требует от учащихся соблюдения правил поведения и техники безопасности.

     Работать  разрешается строго за своим рабочим  местом, перемещения в лаборатории  должны быть максимально ограничены.

     Ни  в коем случае не следует касаться руками неизолированных соединительных проводов и контактов в цепи, находящейся  под напряжением. Любое изменение  в схеме, пересоединение проводников должны выполняться при обесточенной ЭЦ. Все переключения и изменения должны быть проверены преподавателем. 

     Перед проведением лабораторных работ  учащиеся обязаны ознакомиться с действующими в учебном заведении инструкциями по охране труда при эксплуатации электроустановок до 1000 В, пожарной безопасности, охране труда при проведении работ в кабинете электротехники и расписаться в соответствующем журнале[6].

     § 6. Конструирование технологической карты проведения лабораторных работ

 

     Анализируя  содержание лабораторных работ по электротехнике, не трудно заметить, что в качестве обобщенных электротехнических умений выступают методы. Для того чтобы выполнить любую лабораторную работу по исследованию электрических цепей, электрических машин, необходимо провести моделирование схемы, измерение параметров, осуществить расчёт и анализ режимов работы.

     Планирование  лабораторных работ осуществляется с помощью методических рекомендаций к проведению лабораторных работ по электротехнике.

     Структура методических рекомендаций в настоящее время используется во всех типах учебных заведений (училищах, техникумах, вузах). В то же время нельзя признать, что она организует деятельность учащихся, не раскрывая логической последовательности выполнения операций и приемов проведения лабораторного исследования. Все ли учащиеся знакомятся с теоретическими положениями? Чаще всего все. Учащиеся приступают к выполнению работы, не осознавая того, что должны получить в результате исследования.

     Формулируется цель проведения лабораторной работы. Затем указывается предмет исследования. Это необходимо для того, чтобы конкретизировать область исследования. Например, электрическая цепь постоянного тока, содержащая …, электрическая цепь, включающая …, электрическая машина, трехфазный трансформатор и т. д. Далее определяется метод исследования.

     Ведущими  методами исследования в электротехнике являются: измерение, моделирование, анализ параметров электрических цепей, векторные диаграммы и т. д. Выбрав методы, учащиеся представляют выполняемые виды деятельности: все необходимые электрические приборы (их типы); измерительные комплексы; источники напряжения; приемники (резисторы, лампы накаливания, конденсаторы, катушки индуктивности и др.); звенья управления.

     После этого следует показать принципиальную схему исследования, чтобы учащиеся понимали место подключения перечисленных  прибором на лабораторном стенде.

     Далее следует этап проведения лабораторной работы, который включает:

• подбор аппаратуры;
• сборку электрической цепи;
• подключение источников питания.

     Следующий, основной, этап – проведение лабораторной работы. Он включает в себя перечень заданий. Содержанию задания соответствуют методы исследования и основные элементы контроля. Этот этап лучше всего представить в виде технологической карты (Приложение 4, рис. 7).

     Заключительный  этап лабораторной работы – демонтаж электрической цепи, приведение в порядок рабочего места.

     Изложенная  методика проведения лабораторной работы имеет преимущество, которое заключается в том, что учащиеся выступают в роли исследователей. Содержание лабораторной работы включает систему умственных и практических действий по овладению методами исследования Процесс формирования электротехнических умений направляется руководством к лабораторной работе[9].

 

     

     ГЛАВА 2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЛАБОРАТОРНО-ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ ПО ТЕМЕ «ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ»

 

      В данном курсовом проекте разработано 6 лабораторных работ по электротехнике традиционного вида, т.к. данный вид  является более распространённым в  учебных заведениях.

     ЛАБОРАТОРНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 1

 

     Исследование  однофазного трансформатора

     Цель  работы. Изучить конструкцию трансформатора, определить основные параметры трансформатора, снять внешнюю характеристику трансформатора.

     Краткие теоретические сведения

     Трансформатор относится к электрическим машинам  статического действия (нет подвижных частей). Он представляет собой электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования переменного тока одного напряжения (например, 220 В) в переменный ток той же частоты другого напряжения (например, 36 В). 

     

а                                         б                              в

Рис.1.1 Трансформатор:

а — конструктивная схема; б — условное изображение двухобмоточного трансформатора; в — энергетическая диаграмма трансформатора; 1 — магнитопровод; 2 — катушки с обмотками; Ф — магнитный поток; Pt — мощность, подведенная от источника к первичной обмотке; P_эл1 — мощность, расходуемая на нагревание проводников первичной обмотки; Р_м — мощность, расходуемая на нагревание магнитопровода вихревыми токами и потери на гистерезис; Р_1-2 — мощность, передаваемая с первичной обмотки на вторичную; P_эл2 — мощность, расходуемая на нагревание проводников вторичной обмотки; Р₂ — полезная мощность на вторичной обмотке 

     Трансформатор (рис. 1.1, а) состоит из замкнутого магнитопровода 1 — набора тонких штампованных электрически изолированных друг от друга пластин из электротехнической стали, и двух или более катушек с обмотками 2, располагаемых на магнитопроводе. Одна из обмоток подключается к источнику питания и называется первичной. Все остальные обмотки, называемые вторичными, подключаются к различным нагрузкам (рис. 1.1, б).

     В основу работы трансформатора положен  принцип взаимоиндукции. Если к первичной обмотке подводится синусоидальное напряжение то в ней течет электрический ток i, который создает намагничивающую силу iW, а последняя — переменный магнитный поток Магнитный поток 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. Таким образом, напряжение первичной обмотки передается на вторичную.

     Все ЭДС е, как и поток ф, изменяются по синусоидальному закону. Величина ЭДС определяется числом витков обмотки W и скоростью изменения магнитного потока; 

     Вектор  ЭДС отстает от вектора магнитного потока на 90º, а амплитудное значение ЭДС определяется амплитудным значением магнитного потока Ф_тах, круговой частотой питающего напряжения и числом витков обмотки W.

     Действующее значение ЭДС