Книга: Методические указания по выполнению лабораторных работ по электротехнике

Распознанный текст из изображения:

тельных приборов установлены следующие три панели с элементами управления и сигнализации (слева направо): одна и две панели, соответствующие электрическим машинам постоянного тока. На столе секции № 2 горизонтально установлены слева направо четыре панели с мнемоническими схемами соответствующих лабораторных работ: по асинхронному двигателю, двигателю постоянного тока и генератору постоянного тока. Под откидным столом, на лицевой части секции № 2 установлен автоматический выключатель для подачи напряжения питания на оборудование секции.

ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ

ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

1. Студенты, не прошедшие инструктаж по технике безопасности и не расписавшиеся об этом в журнале, к проведению лабораторных работ не допускаются.

2. Электрическую цепь собирают с помощью соединительных проводов при выключенном напряжении питания в строгом соответствии со схемой, представленной в описании лабораторной работы; запрещается использовать оголенные провода, провода с поврежденной изоляцией или не имеющие наконечников.

3. При обнаружении повреждений электрического оборудования или приборов стенда, а также при появлении специфического запаха, дыма или искрения необходимо немедленно выключить напряжение питания стенда и сообщить о случившемся преподавателю и лаборанту.

4. В случае поражения человека электрическим током необходимо немедленно обесточить стенд, выключив напряжение питания. Сразу же вызвать врача из медпункта или скорую помощь.

5. Запрещается касаться вращающихся частей электрических машин.

б. Ответственность за соблюдение правил техники безопасности возлагается на студентов, а контроль соблюдения ими правил техники безопасности на преподавателя и лаборанта, проводящих занятие.

Лабораторная работа 1

КАТУШКА ИНДУКТИВНОСТИ

С МАГНИТОПРОВОДОМ В ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Цель работы состоит в изучении влияния магнитопровода на величину и форму зависимостей тока, мощности, активного и реактивного сопротивлений от напряжения на катушке индуктивности с ферромагнитным сердечником (далее «катушка») на переменном токе.

УкА3Ания к пРОВедени!О РАБОты

1. Изучить устройство катушки с магнитопроводом (МП).

Обратить внимание на возможность разъема замкнутости МП.

2. Записать технические данные катушки в отчет по работе.

3. Изучить электрическую схему и перенести ее в отчет.

МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

Сборка электрической цепи

ВНИМАНИЕ! Перед сборкой цепи клемма «ЗЕМЛЯ» комплекса К вЂ” 540 должна быть соединена с клеммой «ЗЕМЛЯ» катушки.

Собрать электрическую цепь по схеме на рис. 1.1, проверить ее у преподавателя или лаборанта и получить разрешение на выполнение работы.

Ознакомиться с последовательностью выполнения двух опытов: с разомкнутым и замкнутым магнитопроводом.

Перед постановкой каждого опыта установить на измерительном комплексе К вЂ” 540 предельные значения измеряемых величин (напряжения и тока, а тем самым и мощности) и определить цену деления измерительных приборов: амперметра, вольтметра и ваттметра.

Обратить внимание на следующее: в опыте с разомкнутым магнитопроводом необходимо установить предельное значение по току 2,5 А, а в опыте с замкнутым магнитопроводом 0,25 А.

Распознанный текст из изображения:

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СХЕМА

Р

'г

становить предельные значения: по напряжению 300 В, у 0,25 А. Определить и записать в тетрадь значения цены я приборов.

зменяя при помощи ручки автотрансформатора входное жение от 0 до 250 В, снять показания приборов. Оформить у в разделе 4 отчета «Таблица результатов измерений и лений» вписав измеренные значения в табличную фор-

Рис. 1.1. Схема испытания катушки индуктивности

с ферромагнитным сердечником

Исследование катушки с разомкнутым магнитопроводом

1. Отвернуть зажимы крепления магнитопровода катушки и разомкнуть его — извлечь подвижную часть.

2. Установить на комплексе приборов К вЂ” 540 предельные значения измеряемых величин: по напряжению 300 В и по току — 2,5 А. Определить цену деления приборов и записать полученные величины в отчет.

3. Изменяя при помощи ручки автотрансформатора входное напряжение от 0 до 250 В, снять показания приборов. Оформить таблицу в разделе 4 отчета «Таблица результатов измерений и вычислений», вписав измеренные значения в табличную форму 1.1.

Исследование катушки с замкнутым магнитопроводом

1. Замкнуть магнитопровод и тщательно закрепить его

разъемную часть при помощи зажимов.

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

расчетах принять величину активного сопротивления

и, равным Я = 15 Ом.

Табличная форма 1.1

Результаты опыта с разомкнутым магнитопроводом

Р езультаты

измерений

Результаты вычислений

'Т' ~

Ом , 'Ом

град

ыписать в раздел 4 отчета «Таблица результатов измеревычислений» формулы для расчета величин, указанных ичных формах 1.1 и 1.2.

разделе 4 отчета представить «Таблицу результатов изий и вычислений», для чего по измеренным величинам найти вычисляемые и вписать те и другие в табличные 1.1 и 1.2.

Распознанный текст из изображения:

Табличная форма 1.2

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

10

Результаты опьгга с замкнутым магнитопроводом

ЗАДАНИЯ ПО АНАЛИЗУ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ

1. Для обоих опьггов построить в масштабе на миллиметровой бумаге или с помощью компьютера графики, представляющие показатели 1 Я, У, Р в виде их функций (зависимостей от напряжения У): 1(Щ, Я(Ц, 2(Ц, Р(й1). Расположить на каждом графике две соответствующие зависимости и сравнить их.

2. Начертить схему замещения катушки с замкнутым магнитопроводом, указав на ней параметры по данным опыта.

3. Построить по данным последнего опыта векторную диаграмму катушки с замкнутым магнитопроводом.

4. Сравнить результаты двух опытов и объяснить отличие.

1. Почему магнитопровод выполняют из ферромагнетика? 2. Почему магнитопровод собирают из отдельных, изолированных друг от друга листов электротехнической стали?

3. Объясните различие вольт-амперных характеристик катушки для обоих опытов.

4. Объясните характер и различие других зависимостей на графиках.

5. Что такое класс точности прибора, и какие классы точности регламентирует ГОСТ?

б. Какое значение имеет класс точности прибора для измерений, проводимых с помощью этого прибора?

7. Какие условные обозначения наносят на шкалы приборов? 8. Как включают в цепь амперметр, вольтметр, ваттметр? 9. Какой смысл имеют знаки астерикса (*) на выводах ваттметра?

Распознанный текст из изображения:

Опыт короткого замыкания

Опыт холостого хода

1 Г

А

12

13

Лабораторная работа 2

ИСПЫТАНИЕ ОДНОФАЗНОГО ТРАНСФОРМАТОРА

Цель работы состоит в ознакомлении с устройством трансформатора, принципом его действия, характеристиками и методами его исследования.

УКАЗАНИЯ К ПРОВЕДЕНИЮ РАБОТЫ

1. Ознакомиться с необходимыми для проведения опытов

монтажными схемами, показанными на рис. 2.1, 2.2, 2.3. 2. Ознакомиться с устройством трансформатора и записать

его технические данные.

МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

В лабораторной работе требуется провести три опыта.

ВНИМАНИЕ! Перед сборкой электрической цепи соединить

клеммы «ЗЕМЛЯ» комплекта К вЂ” 540 и блока трансформатора.

1. Собрать схему по рис. 2.1. Для измерений в первичной обмотке применяют комплект К вЂ” 540 с пределами измерения: 1 А для тока и 300 В для напряжения. Напряжения во вторичной обмотке измеряют при помощи вольтметра панели № 3 с пределом измерения 150 В или посредством цифрового вольтметра.

2. Перед включением стенда убедиться, что ручка автотрансформатора находится в крайнем левом положении.

3. Включить стенд, нажав кнопки «сеть» и «автотрансформатор».

4. При помощи ручки автотрансформатора плавно повысить входное напряжение от 0 до номинального значения. Оформить таблицу, для чего занести показания приборов в табличную форму 2.1.

5. После проведения опыта отключить напряжение при помощи кнопки «ВЫКЛ вЂ” сеть», а ручку автотрансформатора перевести в крайнее левое положение.

Рис. 2.1. Схема опыта холостого хода

1. Собрать электрическую цепь согласно схеме рис.2.2. Для измерения в первичной обмотке трансформатора применяют измерительный комплект К вЂ” 540 с пределами измерения: 1 А длятока, 30 В для напряжения и 30 Вт для мощности.

Рис. 2.2. Схема опыта короткого замыкания

2. До включения стенда (подачи на него напряжения) убедиться, что ручка автотрансформатора находится в крайнем левом положении.

3. Включить стенд (подать на него напряжение), для чего нажать кнопки «ВКЛ вЂ” сеть» и «ВКЛ вЂ” автотрансформатор».

Распознанный текст из изображения:

Табличная форма 2.1

Опыт холостого хода

Табличная форма 2.2

Опыт короткого замыкания

14

4. При помощи ручки автотрансформатора плавно повышать входное напряжение, пока ток в первичной обмотке не достигнет номинального значения 0,7 А. Показания приборов записать в табличную форму 2.2.

5. После проведения опьгга отключить напряжение при помощи кнопки «ВЫКЛ-сеть», а ручку автотрансформатора перевести в крайнее левое положение.

Рабочий режим трансформатора

1. Собрать электрическую схему согласно рис.2.3.

2. В качестве нагрузки трансформатора использовать три резистора, расположенных на панели № 2 и соединенных последовательно: один нерегулируемый (К1 = 100 Ом) и два переменных (К2 = Кз = 150 Ом).

Рис. 2.3. Схема для изучения

рабочего режима трансформатора

3. Для измерений в первичной обмотке использовать измерительный комплекс К вЂ” 540 с пределами измерения: 1 А по току и 300 В по напряжению. Для измерения тока и напряжения во вторичной обмотке использовать амперметр с пределом измерения 1 А и вольтметр с пределом измерения 150 В, расположенные на панели № 3, или же цифровой вольтметр.

4. Перед включением стенда убедится, что ручка регулятора автотрансформатора и ручки движков переменных резисторов К2 и Кз находятся в крайнем левом положении.

5. Включить стенд (подать на него напряжение), для чего нажать кнопки «ВКЛ вЂ” сеть» и «ВКЛ вЂ” автотрансформатор».

6. При помощи ручки автотрансформатора плавно повысить входное напряжение до номинального значения.

7. Вращая ручки переменных резисторов К2 и Кз, провести не менее шести опытов, доведя ток первичной обмотки до 1 А. Первый опыт проводят при 12 = О, т. е. при разомкнутой цепи нагрузки (при отключении одного из резисторов Кь К2, К.,).

8. После проведения опыта отключить напряжение при помощи кнопки «ВЫКЛ вЂ” сеть», а ручку автотрансформатора перевести в крайнее левое положение.

Распознанный текст из изображения:

Табличная форма 2.3

Рабочий режим трансформатора

и,

+

в

— г

А

Построить:

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

16

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

1. Выписать формулы, необходимые для обработки результатов измерений в трех опытах.

2. По результатам измерений рассчитать и занести в соответствующие таблицы все величины, указанные в графах табличных форм 2.1, 2.2 и 2.3 под заголовком «Вычисления».

ЗАДАНИЯ ПО АНАЛИЗУ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ

1) график зависимости д (Р);

2) график внешней характеристики трансформатора Ь2 ®.

3) векторную диаграмму трансформатора для номинального

режима при сов у = 1.

1. Для чего предназначен трансформатор и где применяется?

2. Кратко описать устройство трансформатора.

3. Каков принцип действия трансформатора'?

4. С какой целью ставят опыты холостого хода и короткого

замыкания?

5. Что такое коэффициент трансформации?

б. Почему сердечник трансформатора выполняют из ферромагнитных материалов?

7. Почему сердечник выполняют из взаимно изолированных листов электротехнической стали?

8. Почему в расчетах, относящихся к опыту холостого хода, пренебрегают потерями в обмотках трансформатора?

9. Почему, в расчетах, относящихся к опыту короткого замыкания, пренебрегают потерями в стали?

10. При каких условиях КПД трансформатора максимален? 11. Какую мощность указывают в паспорте трансформатора? 12. Как построить векторную диаграмму трансформатора?

Распознанный текст из изображения:

Такой ваттметр применяют для измерения мощности в трехфазной сети при любой нагрузке, включенной в треугольник.

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

1. Выписать формулы, необходимые для расчета величин,

указанных в графах табличной формы 3.1 под заголовком

«Вычисления».

2. По результатам измерений вычислить для каждого опыта

все величины, указанные в табличной форме 3.1 под общим

заголовком «Вычисления».

3. Для частоты вращения магнитного поля статора принять

значение п~ = 1500 об/мин.

Табличная форма 3.1

Результаты испытания трехфазного асинхронного двигателя

ЗАДАНИЯ ПО АНАЛИЗУ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ

1. По данным измерений и вычислений построить график для

механической характеристики п2(М);

2. Построить графики (с несколькими осями ординат) для

рабочих характеристик двигателя: Р1(Р~); 11(Р~); М(Р~); у~Щ.

ь(Р~; а также для зависимости сов р от мощности нагрузки,

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Как устроен асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором?

2. Как статор двигателя создает вращающееся магнитное поле?

3. Сформулировать принцип действия асинхронного двигателя.

4. Какие параметры определяют вращающий момент двигателя?

5. Что такое скольжение (применительно к асинхронному двигателю)?

б. Какова зависимость частоты тока в роторе от скольжения? 7. Как можно изменить направление вращения ротора? 8. Какими способами можно уменьшить пусковой ток асинхронного двигателя с короткозамкнутой обмоткой ротора?

9. Как можно менять частоту вращения асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором?

10. Какие существуют способы электрического торможения асинхронных электродвигателей'?

11. Зачем нужен пусковой реостат в случае асинхронного двигателя с трехфазной обмоткой ротора?

12. За счет чего улучшаются пусковые свойства асинхронных двигателей с глубоким пазом и двойной беличьей клеткой?

13. Как влияет изменение напряжения, подаваемого на статор двигателя, на крутящий момент последнего?

14. Как изменяется скольжение при переходе от холостого хода к номинальной нагрузке?

15. Как и почему изменяется коэффициент мощности двигателя при переходе от холостого хода к номинальной нагрузке?

1б. Как изменяется КПД с увеличением нагрузки двигателя? 17. Где, в основном, находят применение трехфазные асинхронные двигатели?

20

21

Распознанный текст из изображения:

Лабораторная работа 4

ИСПЫТАНИЕ ГЕНЕРАТОРА ПОСТОЯННОГО ТОКА

С ПАРАЛЛЕЛЬНЫМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ

Цель работы состоит в том, чтобы, изучив эксплуатационные параметры генератора постоянного тока с параллельным возбуждением, научиться получать его характеристики: внешнюю и регулировочную, а также характеристику холостого хода.

УКАЗАНИЯ К ПРОВЕДЕНИЮ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

1. Ознакомиться с конструкцией генератора и его техническими данными.

2. Имитатором реального двигателя (дизеля, турбины и т.п.), благодаря механической энергии которого реальный генератор вырабатывает электроэнергию, служит асинхронный двигатель, вращающий якорь изучаемого лабораторного генератора.

3. Записать паспортные данные генератора и объяснить значения номинальных величин.

4. При выполнении лабораторной работы используют следующие измерительныеприборы:

— амперметр с диапазоном шкалы 0...1 А;

— амперметр с диапазоном шкалы 0...5 А;

— вольтметр со шкалой в диапазоне 0...300 В.

МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

1. Собрать электрическую цепь по схеме на рис. 4.1.

2. Обратить внимание на механическую связь генератора с вращающим его двигателем, обозначенную на схеме штрих- пунктирной линией.

3. Включить электодвигатель-имитатор М, вращающий генератор.

4. Снять характеристику холостого хода генератора, для чего измерять создаваемое генератором напряжение при изменении тока возбуждения в диапазоне 0...1 А. Офомить таблицу, для чего занести данные измерений в табличную форму 4.1.

5. Получить внешнюю характеристику генератора, для чего измерять ток нагрузки при изменении сопротивлении нагрузки. Принять начальное напряжение генератора с1 = 110 В. Оформить таблицу, для чего результаты измерений записать в табличную форму 4.2.

6. Снять регулировочную характеристику генератора, для чего установить напряжение У = 80 В, изменяя сопротивление нагрузки А„ и, при этом регулируя ток возбуждения ручкой реостата «Регулирование возбуждения» таким образом, чтобы напряжение генератора оставалось постоянным. Оформить таблицу, для чего результаты измерений занести в табличную форму 4.3.

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СХЕМА

АВС

Ян

— ' — Е:)-

1н)

Крег

1ов

Рис. 4.1. Схема испытания генератора постоянного тока

22

23

Распознанный текст из изображения:

Табличная форма 4.1

~в А

Табличная форма 4.2

Табличная форма 4.3

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

24

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТА

Определение характеристики холостого хода генератора

Определение внешней характеристики генератора

Определение регулировочной характеристики генератора

ЗАДАНИЯ ПО АНАЛИЗУ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ

Построить по данным измерений графики зависимостей

(функций);

1) ~~~в);

2) У(1,д;

3) ~в(~н).

1. Охарактеризовать устройство генератора постоянного тока.

2. Сформулировать принцип действия генератора постоянного тока с независимым возбуждением.

3. Назвать возможные схемы включения обмотки возбуждения генератора постоянного тока.

4. Какие параметры определяют ЭДС в обмотке якоря? 5. Каким образом в генераторе с параллельным возбуждением реализуется процесс самовозбуждения?

б. Почему в случае генератора с параллельным возбуждением не опасен режим короткого замыкания?

7.Объяснить причины возникновения реакции якоря и перечислить меры для борьбы с ней?

8. Почему при увеличении тока возбуждения генератора его ЭДС возрастает не всегда пропорционально увеличению тока?

9. Назвать причины уменьшения напряжения, создаваемого генератором, при увеличении нагрузки?

10. Если в результате увеличения нагрузки создаваемое генератором напряжение понизилось, то как можно его восстановить?

11. Почему машины постоянного тока с последовательным возбуждением не применяют в качестве генераторов?

12. Назвать особенности генераторов постоянного тока со смешанным возбуждением и области их применения.

Распознанный текст из изображения:

Лабораторная работа 5

ИСПЫТАНИЕ ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

С ПАРАЛЛЕЛЬНЫМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ

Цель работы состоит в том, чтобы, изучив режимы работы двигателя постоянного тока, научиться снимать механическую и рабочие характеристики двигателя с параллельным возбуждением.

УКАЗАНИЯ К ПРОВЕДЕНИЮ РАБОТЫ

1. Ознакомиться с конструкцией двигателя и его техническими данными.

2. Записать паспортные данные двигателя и объяснить значения номинальных величин.

3. В работе используются следующие измерительные приборы:

а) амперметр со шкалой в диапазоне 0...1 А;

б) амперметр со шкалой в диапазоне 0...20 А;

в) вольтметр с диапазоном измерений 0...300 В.

МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

1. Собрать электрическую цепь согласно схеме рис. 5.1.

2. В качестве нагрузки электродвигателя применен укрепленный на валу электродвигателя электромагнитный тормоз (ЭМТ), имитирующий некоторый рабочий механизм, который должен приводится в движение исследуемым электродвигателем. Механическая связь электродвигателя с нагрузкой показана на схеме штрих-пунктирной линией.

3. С целью получения механической и рабочих характеристик электродвигателя прослеживают изменение тормозного момента ЭМТ, изменяя ток в его обмотке возбуждения при помощи регулируемого источника постоянного напряжения. Указанный источник, а тем самым и ЭМТ, регулируется рукояткой «Момент нагрузки электродвигателя» на панели «Нагрузочные устройства».

4. Измерение величины механического момента на валу и частоты вращения якоря электродвигателя производится приборами (агрегат № 2), расположенными на приборной панели.

5. Перед пуском электродвигателя необходимы следующие предварительные действия.

а)Полностью ввести сопротивление пускового реостата (ручка пускового реостата должна находится в крайнем левом положении, цепь якоря электродвигателя разомкнута).

б) Полностью вывести сопротивление реостата в цепи обмотки возбуждения электродвигателя (ручка реостата «Регулирование возбуждения» должна быть в крайнем правом положении).

в) Перевести ручку «Момент нагрузки электродвигателя» в крайнее левое положение (напряжение, подводимое к цепи обмотки возбуждения электромагнитного тормоза, равно нулю).

г) Установить значение питающего напряжения электродвигателя равным номинальному: У = 220 В. Питающее напряжение устанавливают кнопками <ф» и «~ » на панели «Нагрузочные устройства» при предварительно нажатой кнопке «Вкл» на панели «Машины постоянного тока».

д) Нажатием кнопки «агрегат № 2» на панели «Нагрузочные устройства» включить напряжение питания электродвигателя.

6. Произвести пуск электродвигателя последовательным переключением реостата из положения «1» в положение «7». Выполнить необходимые измерения.

7. Изменяя момент сопротивления электромагнитного тормоза (см. пункт 1) от 0 до 5 Н.м с шагом в 1 Н м измерить все величины, обозначенные в графах табличной формы 5.1 под общим заголовком «Измерения».

8. По окончания опыта отключить электродвигатель от сети, нажав кнопку «Откл» на нагрузочной панели стенда.

26

Распознанный текст из изображения:

Табличная форма 5.1

ЭлектРическАя схемА

ЭМТ

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

29

28

Рис. 5.1. Испытание двигателя постоянного тока

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

1. Выписать формулы, необходимые для вычисления величин, указанных в табличной форме 5.1.

2. По результатам измерений вычислить для каждого опыта все величины, указанные в графах табличной формы 5.1 под общим заголовком «Вычисления».

ЗАДАНИЯ ПО АНАЛИЗУ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ

1. По данным измерений построить график механической

характеристики двигателя постоянного тока и (М).

2. По данным измерений построить следующих рабочих

характеристик двигателя постоянного тока: и (Р,), 1я (Р2), М (Р2),

у7 (Рг).

Результаты испытания двигателя постоянного тока

с параллельным вобуждением

1. Дать краткое описание устройства электродвигателя постоянного тока.

2. Сформулировать принцип действия двигателя постоянного тока.

3. Какие существуют схемы включения обмоток возбуждения двигателя постоянного тока?

4. Вывести формулу для определения вращающего момента двигателя постоянного тока.

5. Как можно изменить направление вращения якоря? б. Почему пусковой ток электродвигателя велик, и какие меры принимают для его снижения?

7. Какие существуют способы регулирования частоты вращения якоря электродвигателя?

8. Какие существуют способы электрического торможения двигателей постоянного тока?

9. Дать определение механической характеристики двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением.

10. Как изменяется КПД электродвигателя при увеличении нагрузки?

11. В чем заключается обратимость машин постоянного тока? 12. Назвать области применения двигателей постоянного тока.