Электротехника

• Название: Электротехника
• Дата: 24.01.2023
• Размер: 0.81 Mb.
• Имя файла: LR_oznakomitsia_s_laboratornymi_No_2_i_No_3_12230725.docx
• Тип: Методические указания; #903155
• страница: 2 из 6

ПРАВИЛА ВНУТРЕННЕГО РАСПОРЯДКА И ТЕХНИКИ

БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

Студент при выполнении лабораторных работ должен выполнять следующие правила внутреннего распорядка и техники безопасности:

1. 
   К работе в лаборатории допускаются студенты, знакомые с правилами внутреннего распорядка и техники безопасности.
   
2. 
   После ознакомления с правилами внутреннего распорядка и инструктажа по технике безопасности каждый студент должен расписаться в специальном журнале.
   
3. 
   Приступая к работе в лаборатории, студенческая группа делится на бригады, которые затем распределяются по лабораторным столам.
   
4. 
   Электрические цепи собираются при отключенном источнике питания. При необходимости изменений в цепи в процессе работы нужно отключить источник питания.
   
5. 
   Сборку электрической цепи производят соединительными проводами в строгом соответствии со схемой, представленной в методических указаниях, обеспечивая при этом надежность электрических контактов всех разъемных соединений. При сборке необходимо следить, чтобы соединительные провода не скручивались петлями.
   
6. 
   Собранная электрическая цепь предъявляется для проверки преподавателю.
   
7. 
   Включение электрической цепи под напряжение производится после проверки её преподавателем с его разрешения и в его присутствии.
   
8. 
   При обнаружении неисправности в цепи, появления специфичного запаха, повреждения оборудования или приборов необходимо немедленно отключить электропитание стенда и известить об этом преподавателя.
   
9. 
   Перед включением регулируемого источника питания необходимо убедиться, что его ручка стоит в положении, соответствующем минимальному выходному напряжению.
   
10. 
    При работе с конденсаторами следует помнить, что на их зажимах, отключенных от сети, некоторое время сохраняется электрический заряд, который может быть причиной поражения электрическим током.
    
11. 
    При работе с мультиметром следует правильно выбирать род измеряемой величины, предел её измерения и гнезда для подключения щупов.
    
12. 
    При использовании электрических машин строго выполняйте правила и порядок их пуска.
    
13. 
    После утверждения преподавателем результатов лабораторной работы необходимо разобрать исследуемую электрическую цепь и привести в порядок рабочее место.
    

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

«ИЗУЧЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ»

Цель работы
Изучение характеристик электроизмерительных приборов, используемых в лабораторных работах. Получение навыков работы с аналоговыми и цифровыми измерительными приборами.
Пояснения к работе
Контроль работы электрооборудования осуществляется с помощью разнообразных электроизмерительных приборов. Наиболее распространенными электроизмерительными приборами являются приборы непосредственного отсчета. По виду отсчетного устройства различают аналоговые (стрелочные) и цифровые измерительные приборы.

На лицевой стороне стрелочных приборов изображены условные обозначения, определяющие классификационную группу прибора. Они позволяют правильно выбрать приборы и дают некоторые указания по их эксплуатации.

В цепях постоянного тока для измерений токов и напряжений применяются в основном приборы магнитоэлектрической системы. Принцип действия таких приборов основан на взаимодействии магнитного поля постоянного магнита и измеряемого тока, протекающего по катушке. Шкалы магнитоэлектрических приборов равномерные. Угол поворота стрелки прямо пропорционален измеряемому току :

В измерительных механизмах электромагнитной системы, применяемых для измерений в цепях переменного и постоянного тока, вращающий момент обусловлен действием магнитного поля измеряемого тока в неподвижной катушке прибора на подвижный ферромагнитный якорь. Угол поворота стрелки здесь пропорционален квадрату тока:

Поэтому шкала электромагнитных приборов обычно неравномерная, что является недостатком этих приборов. Начальная часть шкалы не используется для измерений.

Для практического использования измерительного прибора необходимо знать его предел измерений (номинальное значение) и цену деления (постоянную) прибора.

Предел измерений – это наибольшее значение электрической величины, которое может быть измерено данным прибором. Это значение обычно указано на лицевой стороне прибора. Один и тот же прибор может иметь несколько пределов измерений.

Ценой деления прибора называется значение измеряемой величины, соответствующее одному делению шкалы прибора. Цена деления прибора С легко определяется как отношение предела измерений к числу делений шкалы :

На лицевой стороне стрелочных прибора указывается класс точности, который определяет приведенную относительную погрешность прибора .

Приведенная относительная погрешность прибора – это выраженное в процентах отношение максимальной для данного прибора абсолютной погрешности к номинальному значению прибора (пределу измерений) :

Зная класс точности прибора, можно определить абсолютную и относительную погрешности измерения , а также действительное значение измеряемой величины :



Нетрудно сделать вывод, что относительная погрешность измерения тем больше, чем меньше измеряемая величина по сравнению с номинальным значением прибора . Поэтому желательно не пользоваться при измерении начальной частью шкалы стрелочного прибора.

В таблице 1.1 представлены некоторые условные обозначения, приводимые на лицевых панелях стрелочных измерительных приборов, определяющие их свойства и условия эксплуатации.

Таблица 1.1

Условные обозначения стрелочных измерительных приборов

Условное графическое обозначение	Содержание условного обозначения
A, V, W, Ω, Hz, cosφ, F, H	Наименование измеряемой величины (ампер, вольт, ватт, ом, герц, коэффициент мощности, фарада, генри)
	Магнитоэлектрический измерительный механизм
	Электромагнитный измерительный механизм
	Магнитоэлектрический измерительный механизм с выпрямителем
0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,5; 2,5; 4,0	Класс точности прибора
	Рабочее положение шкалы прибора: горизонтальное; вертикальное; под углом 60 градусов.
	Прибор предназначен для работы: в цепи постоянного тока; переменного тока; постоянного и переменного; в трехфазной цепи переменного тока.
А Б В1; В2; В3	А (или отсутствие буквы) – прибор для сухих отапливаемых помещений с температурой +10°С …+35°С и влажности до 80% при 30°С; Б – прибор для закрытых не отапливаемых помещений с температурой -30°С …+40°С и влажности до 90% при 30°С; B – приборы для полевых и морских условий: В1 – при температуре -40°С … +50°С В2 – при температуре -50°С … +60°С и влажности до 95% при 35°С; В3 – при температуре -40°С … +50°С и влажности до 98% при 40°С
	Измерительная цепь прибора изолирована от корпуса и испытана напряжением, например, 2 кВ
30 – 200 Hz	Рабочий частотный диапазон прибора

При проведении измерений в электрических цепях широкое применение получили цифровые мультиметры – комбинированные цифровые измерительные приборы, позволяющие измерять постоянное и переменное напряжение, постоянный и переменный ток, сопротивления, проверять диоды и транзисторы. Представление результата измерения происходит на цифровом отсчетном устройстве в виде обычных удобных для считывания десятичных чисел.

Внешний вид модуля мультиметров с двумя приборами представлен на рисунке 1.1а. Для проведения конкретного измерения необходимо установить переключателем предполагаемый предел измерений измеряемой величины (ток, напряжение, сопротивление) с учетом рода тока (постоянный или переменный).

Если предел измеряемого тока или напряжения заранее неизвестен, следует установить переключатель пределов на максимум и затем переключайте его вниз по мере необходимости. При возникновении на дисплее «1» (перегрузка) необходимо переключиться на верхний предел измерений.


Рис. 1.1. Цифровые приборы

а) модуль мультиметров, б) модуль цифровых индикаторов,

в) цифровой измеритель мощности
С помощью кнопочного переключателя «Range» можно устанавливать требуемый поддиапазон измерения напряжения, тока, сопротивления вручную. Нажатие и удерживание кнопки «Range» в течение 2 секунд возвращает прибор в режим автоматического выбора поддиапазона измерений.

При нажатии на кнопку «DATA-HOLD» на дисплее сохранится последнее значение и загорится символ «H» вплоть до нового нажатия на эту кнопку.

Кнопка «=/» переключает режим измерения постоянного или переменного тока.

Перед тем как изменить положение переключателя пределов для смены рода работы, необходимо отключить щупы от проверяемой цепи. Никогда не проверяйте сопротивление в цепи, когда включен источник электропитания!

Для измерения напряжения подключите один провод к разъему «COM», а второй – к разъему «V/Ω», установите переключатель пределов в положение измерения постоянного «V=(DC)» или переменного «V(AC)» напряжения. Подсоедините концы щупов к измеряемому источнику напряжения. При измерении постоянного напряжения полярность напряжения на дисплее будет соответствовать полярности напряжения на щупе, включенного в гнездо «V/Ω», относительно второго щупа, включенного в гнездо «COM». При отрицательном значении постоянного напряжения на индикаторе высвечивается символ «–».

Для измерения сопротивленийподключите один щуп к разъему «COM», а второй – к разъему «V/Ω», установите переключатель функций на «Ω» и подсоедините концы щупов к измеряемому сопротивлению. Когда цепь разомкнута, на индикаторе будет индицироваться «0L».

Перед измерением сопротивлений в схеме убедитесь, что схема обесточена и все конденсаторы разряжены.

Модуль цифровых индикаторов (рис. 1.1б) предназначен для измерений токов и напряжений в цепях постоянного и переменного тока.

На лицевой панели модуля расположены четыре цифровых амперметра и два цифровых вольтметра. Включение приборов осуществляется выключателем «Сеть».

Цифровые приборы могут работать в режиме измерения среднеквадратического (действующего) значения переменного тока и напряжения (тумблеры выбора режима в позиции «») или в режиме измерения среднеарифметического значения постоянного тока и напряжения (тумблеры выбора режима в позиции «=»). Переключение режима работы осуществляется с помощью тумблеров SA1 и SA2.

Цифровой универсальный измеритель мощности (рис. 1.1в) предназначен для измерения параметров электрической цепи:

• 
  действующего значения напряжения в поддиапазонах 0–30 В, 0–300 В;
  
• 
  действующего значения тока в поддиапазонах 0–0,2 А, 0–2 А;
  
• 
  активной мощности в диапазоне 0–600 Вт;
  
• 
  реактивной мощности в диапазоне 0–600 ВАр;
  
• 
  полной мощности в диапазоне 0–600 ВА;
  
• 
  частоты в диапазоне 5–200 Гц;
  
• 
  коэффициента мощности cosφ;
  
• 
  угла сдвига фаз φ между током и напряжением.
  

Прибор содержит:

• 
  клеммы подачи входного измеряемого сигнала (генератора) «A» и «N» и клеммы подключения потребителя (нагрузки) «A1» и «N»;
  
• 
  жидкокристаллический четырехстрочный индикатор для вывода информации;
  
• 
  выключатель «Сеть» для включения питания прибора;
  
• 
  тумблер «U» выбора поддиапазона измерения напряжения;
  
• 
  тумблер «I» выбора поддиапазона измерения тока;
  
• 
  кнопку «P/Q/S» изменения вывода информации в третьей строке индикатора (соответственно, активной, реактивной и полной мощности);
  
• 
  кнопку «f/cosφ/φ» изменения вывода информации в четвертой строке индикатора (соответственно, частоты, косинуса и угла сдвига фаз между током и напряжением).
  

При одновременном нажатии и удержании в течение двух секунд кнопок «P/Q/S» и «f/cosφ/φ» измеритель переходит в режим измерения параметров постоянного тока. Повторное нажатие этих кнопок возвращает в режим измерения переменного тока.

Изменение схемы соединения подключения измерителя мощности и лабораторной установки выполнять при выключенном питании прибора. В противном случае возможны изменения показаний прибора, а также возникновение нарушений в работе индикатора прибора.
Порядок выполнения работы

1. 
   Изучение характеристик стрелочных электроизмерительных приборов.
   
   1. 
      Внимательно рассмотреть лицевую панель стрелочного прибора (модуль миллиамперметры), обратить внимание на построение измерительной шкалы, условные знаки и заполнить таблицу 1.2 для положения ключа SA, заданного преподавателем.
      
   2. 
      Построить график зависимости относительной погрешности измерения от измеряемой величины . Для построения кривой взять 5–6 точек. Последняя расчетная точка должна соответствовать номинальному (предельному) значению измеряемой величины.
      
   3. 
      Сделать вывод о величине относительной погрешности измерения в начальной и конечной части шкалы, о характере изменения погрешности вдоль шкалы прибора.
      

Таблица1.2

Характеристика аналогового электроизмерительного прибора

1	Наименование прибора
2	Система измерительного механизма
3	Пределы измерения
4	Число делений шкалы
5	Цена деления
6	Минимальное значение измеряемой величины
7	Класс точности
8	Допустимая (максимальная) абсолютная погрешность
9	Род тока
10	Нормальное (рабочее) положение шкалы
11	Прочие характеристики

2. 
   Изучение применения мультиметра.
   
   1. 
      Ознакомиться с лицевой панелью мультиметра (модуль мультиметров), назначением кнопок и выводов.
      
   2. 
      Подготовить мультиметр для измерения постоянного напряжения. Включить электропитание стенда (автоматический выключатель QF модуля питания). Включить выключатель SA2 модуля питания и мультиметром измерить значения выходных напряжений модуля питания на клеммах «+5 В», «+15 В», «–15 В» относительно общей клеммы «┴». Результаты измерений занести в таблицу 1.3. Выключить выключатель SA2.
      
   3. 
      Подготовить мультиметр для измерения переменного напряжения. Включить выключатель SA1 модуля питания и мультиметром измерить значения выходных напряжений на клеммах «12В». Результаты измерений занести в таблицу 1.3. Выключить выключатель SA1.
      

Таблица 1.3

Измерение постоянного и переменного напряжения

Клеммы	+5 В	+15 В	–15 В	12 В
Мультиметр
Цифровые индикаторы

4. 
   Подготовить мультиметр для измерения сопротивлений. Измерить значение сопротивления R₁ модуля резисторов. Результаты занести в таблицу 1.4.
   

Таблица 1.4

Измерение сопротивления

Сопротивление, Ом	5	10	20	30	40	50
Измерено, Ом

3. 
   Изучение применения цифровых индикаторов.
   
   1. 
      Ознакомиться с лицевой панелью модуля цифровых индикаторов, назначением кнопок и выводов.
      
   2. 
      Подготовить цифровой вольтметр PV1 для измерения постоянного напряжения (переключатель SA1 в положение «=»). Включить электропитание стенда (автоматический выключатель QF модуля питания) и модуля цифровых индикаторов (выключатель «Сеть»). Включить выключатель SA2 модуля питания и цифровым вольтметром PV1 измерить значения выходных напряжений модуля питания на клеммах «+5 В», «+15 В», «–15 В» относительно общей клеммы «┴». Результаты измерений занести в таблицу 1.3. Выключить выключатель SA2 модуля питания.
      
   3. 
      Подготовить цифровой вольтметр PV1 для измерения переменного напряжения (переключатель SA1 в положение «»). Включить выключатель SA1 «Модуля питания» и цифровым вольтметром PV1 измерить значения выходных напряжений на клеммах «12В». Результаты измерений занести в таблицу 1.3. Выключить SA2 модуля питания, выключатель «Сеть» модуля цифровых индикаторов и электропитание стенда (автоматический выключатель QF модуля питания).
      
4. 
   Изучение цифрового универсального измерителя мощности.
   
   1. 
      Ознакомится с цифровым универсальным измерителем мощности. Подготовить измеритель мощности для проведения измерений. Для этого собрать электрическую цепь по рисунку 1.2.
      

Рис. 1.2 Схема установки для измерения цифровым

универсальным измерителем мощности

2. 
   Установить предел измерения напряжения прибора «30 В», предел измерения тока «2 А», а также заданное преподавателем значение сопротивления резистора R₁. После проверки схемы преподавателем включить электропитание стенда (автоматический выключатель QF модуля питания) и измерителя мощности (выключатель «Сеть»). Включить источник переменного напряжения (выключатель SA1 модуля питания). Измерить напряжение, ток, активную мощность и частоту напряжения питания. Результаты измерений занести в таблицу1.5. Выключить источник переменного напряжения, измеритель мощности и электропитание стенда.
   

Таблица 1.5

Измерение переменного напряжения

U, B	I,A	Р, Bт	Q, BАр	S, BА	f, Гц	cosφ	φ, град

Содержание отчета
Отчет по лабораторной работе должен содержать:

1. 
   Титульный лист.
   
2. 
   Цель работы.
   
3. 
   Технические характеристики измерительных приборов.
   
4. 
   График зависимости относительной погрешности измерений
   

.

5. 
   Результаты измерений в виде таблиц.
   
6. 
   Выводы по работе.
   

Контрольные вопросы

1. 
   Каков принцип действия приборов магнитоэлектрической и электромагнитной систем?
   
2. 
   Что такое предел измерения?
   
3. 
   Как определяется цена деления прибора?
   
4. 
   Что такое абсолютная и относительная погрешности измерения?
   
5. 
   Что характеризует класс точности прибора?
   
6. 
   В какой части шкалы прибора измерение точнее и почему?
   
7. 
   Каковы основные достоинства цифровых измерительных приборов?