ВВЕДЕНИЕ.
Методические указания составлены в соответствии с программой «Теоретические основы электротехники» для студентов электротехнических специальностей.
В настоящие методические указания включены описания лабораторных работ по первой части курса ТОЭ, поставленные с применением разработанного на кафедре электротехники ВоГТУ универсального лабораторного стенда.
Описания лабораторных работ содержат цель работы, описание лабораторной установки, порядок выполнения работы и содержание отчета.
Ограниченный объем указаний не позволяет приводить теоретическую часть работы, поэтому приводятся только основные положения, а детальное изучение материала предлагается студентам выполнить в процессе самостоятельной подготовки по литературе, приведенной в конце каждой работы.
Все студенты выполняют лабораторные работы по фронтальному методу, после рассмотрения теоретической части в лекционном курсе и на практических занятиях.
Очередность выполнения работ соответствует порядковым номерам данных указаний.
Каждая работа рассчитана на 4 часа работы в лаборатории.
Правила оформления лабораторных работ приведены на отдельном стенде в лаборатории.
Указания по технике безопасности.
В лаборатории Теоретических основ электротехники питание стендов осуществляется при напряжении источников до 220 В.
ПОМНИТЕ! — ЭТИ НАПРЯЖЕНИЯ ОПАСНЫДЛЯ ЖИЗНИ ПРИ НЕОСТОРОЖНОМ И НЕКВАЛИФИЦИРОВАННОМ ОБРАЩЕНИИ СО СХЕМОЙ.
Основные правила безопасности
При работе с приборами стенда.
1. При включении приборов в состав лабораторного стенда для выравнивания по-
тенциалов корпусов, соединенные с корпусом клеммы всех приборов должны
быть соединены между собой и зануленным зажимом питающей части.
2. Осциллограф СI-72 содержит источники высокого напряжения плюс 3000 В, минус 750 В, 220 В, поэтому категорически запрещается работа с прибором, если на нем нет защитных крышек.
3. При включении генератора ГЗ-102 в сеть необходимо соединить зажим защитного заземления генератора с зануленным зажимом питающей сети.
4. Запрещается измерять прибором В3-38 напряжение сети.
При выполнении экспериментальной части лабораторных работ следует выполнять следующие правила:
1. Сборку схем производить при отключенном источнике питания.
2. Подавать напряжение на схему разрешается только после и кратковременного пробного включения преподавателем.
3. При проведении работы недопустимы касания руками неизолированных токоведущих частей установки.
4. Все изменения в схеме должны производиться только при отключенных источниках питания.
5. При возникновении каких-либо ненормальных режимов работы цепи (нагрев, запах горелой изоляции, дым, искры и т.п.) следует НЕМЕДЛЕННО отключить цепь от источника питания и сообщить об этом преподавателю.
ПОМНИТЕ! - ПОСЛЕ ОТКЛЮЧЕНИЯ СХЕМ ОТ ИСТОЧНИКА
ПИТАНИЯ НЕОБХОДИМО РАЗРЯДИТЬ ВСЕ КОНДЕНСАТОРЫВ ЦЕПИ, В ПРОТИВНОМ СЛУЧАЕ ВОЗМОЖЕН РАЗРЯД КОНДЕНСАТОРА НА ТЕЛО ЧЕЛОВЕКА, ЧТО ГРОЗИТ ОПАСНОСТЬЮ.
6. Особую осторожность следует соблюдать при работе с резонансными цепями, содержащими реактивные катушки и конденсаторы, так как при этом на отдельных участках цепи могут значительно превышать напряжение источника.
7. Нельзя оставлять без присмотра находящуюся под напряжением установку.
8. По окончании работы установка должна быть отключена от источника питания.
Погрешности измерений и обработка
Результатов измерений.
Одной из задач учебно-исследовательской работы в лаборатории является
оценка погрешности, имевшей место при измерении какой-либо величины.
Погрешности измерений подразделяются на 3 группы:
· грубые погрешности - результат невнимательности или недостаточной квалифицированности исследователя. Результаты измерений с грубой погрешностью, как правило, исключаются из данных наблюдений;
· систематические погрешности - погрешности, величина и знак которых либо известен, либо может быть определен. К ним относятся погрешности измерительных приборов, метода измерения, влияния внешних факторов, субъективные;
· случайные погрешности - погрешности, величина и знак которых при данном измерении не могут быть предсказаны.
Измерение и расчет погрешностей измерения.
Результат измерения состоит из оценки измеряемой величины (ее действительного значения) и погрешности измерения, характеризующей точность измерения.
Метрологическая карта средств измерения к универсальному лабораторному стенду ТОЭ
Таблица 1
| наименование прибора. | Пределы измерения | Диапазон показаний шкалы прибора. | Цена деления шкалы прибора. | Чувствительность прибора. | Класс точности. | Погрешность измерения приведен. |
| Милливольтметр В7-38 | 0,1 - 300 В синусоидального напряжения "-----" | 1;3;10;30; 100;300 мВ 1;3;10;30; 100;300 В | 0,01 мВ/дел. 0,01 В/дел. | 100 дел/мВ 100 дел/В | 2,5 | ± 2,5% ± 4% |
| Осциллограф С1-72 | Напряжение от 40 мВ до 60 В Время от 0,2 мкс до 500 мс | 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1; 2; 5; 10 В/дел. От 0,05 мкс/дел. До 50 мс/дел. | 0,02 В/дел. 0,05 мкс/дел. 10 мс/дел. | 50 дел/В 50 дел/мкс 0,1 дел/мс | - - - | ± 10% ± 10% ± 10% |
| Генератор Г3-102 | От 20 Гц до 200 кГц | 20-200 Гц 200-2000 Гц | 0,5 Гц/дел. | 2 дел./Гц | - | ± (1+50/f)% |
Прежде чем приступить к измерению, нужно отнести его к определенному виду точности. Точность измерения должна быть соотнесена с его задачей.
В случае применения простых измерительных устройств в лабораторной практике случайные погрешности значительно меньше систематических, и случайными погрешностями можно пренебречь.
При проведении лабораторных работ в курсе ТОЭ большинство измерений относятся к техническим измерениям, которые выполняют однократно, и их погрешность определяется погрешностью измерительного прибора. В таком случае показание прибора принимают за результат измерения с максимальной абсолютной погрешностью, определяемой классом точности прибора.
1. Расчет погрешности результата прямого
Измерения.
В практике расчетов наиболее целесообразна форма предъявления результа-
та измерения в виде наибольшей относительной погрешности.
1.1. Определение наибольшей относительной погрешности по классу точности прибора производится по формуле:
dMAX= 
1.2. Определение наибольшей относительной погрешности по приведенной погрешности прибора производится по формуле:
dMAX= 
ÞСледует выбирать прибор с таким пределом измерения, чтобы ожидаемые показатели были в нижней трети шкалы.
2. Расчет погрешности результата косвенного измерения.
При косвенных измерениях измеряемая величина косвенно связана с другими величинами x, y; например
А=f(x, y),
где x, y - результаты прямых измерений.
2.1. Определение наибольшей относительной погрешности измерения А, являющейся функцией измеренного значения x, производится по формуле
dА= 
2.2. Определение наибольшей относительной погрешности измерения А, являющейся функцией измеренных значений х и у, производится по формулам:
А=х·у; dА= dХ+dУ,
А=х/y; dА= dХ-dУ,
А=х+у; dА= 
А=х-у; dА= 
Метрологическая карта средств измерения, имеющихся на универсальном лабораторном стенде ТОЭ, представлена в виде таблицы 1, в которой приведены все необходимые сведения о приборах для расчета погрешностей результатов измер Лабораторная работа №1.