Лабораторная работа №1
Исследование линейной электрической цепи постоянного тока при смешанном соединение приемников электрической энергии.
ЦЕЛЬ: Уметь собрать схему, проверить соотношение между током и напряжением.
Время работы: 2 часа.
ОБОРУДОВАНИЕ: Лабораторный стенд
ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ:
1) Выполнить монтажную схему (рисунок 3.2) в соответствии с заданной электрической принципиальной (рисунок 3.1)
Рисунок 3.1 Схема исследования электрическая принципиальная
Рисунок 3.2 Монтажная схема
2) После проверки монтажной схемы преподавателем соберите электрическую цепь на панели стенда
3) После проверки схемы преподаватель подает питание на стенд и задает необходимые режимы.
4) ОПЫТ №1. Исследование распределение токов в ветвях схемы. Проверить закон Кирхгофа. Убедиться, что напряжение на зажимах цепи и на каждом резисторе одинаково. Измеренные токи и напряжения на каждом резисторе, а также на зажимах цепи занести в таблицу 3.1
Таблица 3.1 – Показания приборов и рассчитанные параметры
| № Опыта | № замера | Участок цепи | Показания приборов | Результаты расчетов | Примечание | |||||
| U | I | P, Вт | R, Ом | q, См | ||||||
| дел | В | дел | А | |||||||
| Резистор R1 | CI= А/дел CU= В/дел | |||||||||
| Резистор R2 | ||||||||||
| Резистор R3 | ||||||||||
| Вся цепь | ||||||||||
| Резистор R1 | Уменьшить сопротивление R3 | |||||||||
| Резистор R2 | ||||||||||
| Резистор R3 | ||||||||||
| Вся цепь | ||||||||||
| Резистор R1 | Отключить резистор R3 | |||||||||
| Резистор R2 | ||||||||||
| Резистор R3 | ||||||||||
| Вся цепь |
5) ОПЫТ №2. Исследование влияния изменения сопротивления одной ветви на распределение токов в схеме. Уменьшить сопротивление реостата. Измеренные токи и напряжения на каждом резисторе, а также на зажимах цепи занести в таблицу 3.1
6) ОПЫТ №3. Исследовать влияние отключения (обрыва) одной ветви на распределение токов в схеме. Отключить реостат. Измеренные токи и напряжения на каждом резисторе, а также на зажимах цепи занести в таблицу 3.1
7) Рассчитать сопротивления каждого резистора и эквивалентное сопротивление всей цепи, а также мощность и проводимость. Расчеты занести в таблицу 3.1
8) Проанализировать результаты расчетов. Сделать выводы по работе.
9) Оформить отчет
10) Подготовиться к защите, проработав контрольные вопросы.
ВЫВОДЫ:______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:
1. Свойства параллельного соединения резисторов
2. Приведите примеры параллельного соединения
3. Как изменения токов произойдут в схеме, если увеличить сопротивление первой ветви?
4. Как изменяться токи I1, I2, I3, I, если увеличить R2?
Лабораторная работа №2
Исследование магнитных цепей на постоянном токе.
Цель работы: получение навыков определения характеристик ферромагнитных материалов и исследование некоторых свойств магнитных цепей.
Время работы: 2 часа.
Общие положения
Основными величинами, характеризующими состояние ферромагнетика, являются магнитная индукция В, напряженность магнитного поля Н, и магнитная проницаемость m, связанные соотношением:
В= 
Н,
где – магнитная постоянная; = 4p 10-7 Гн/м.
В общем случае зависимость В от Н имеет сложный характер и изображается графически в виде петли гистерезиса, обе части которой в случае магнитно-мягкого материала практически сливаются и совпадают с основной кривой намагничивания.
Связь между током и создаваемым им магнитным полем описывается законом полного тока. Применение этого закона к неразветвленной магнитной цепи с воздушным зазором (рис.7.1) приводит к выражению
IW = H l + H0 l 0,
где IW– магнитодвижущая сила (ампер-витки) катушки, А; Н – напряженность магнитного поля в магнитопроводе, А/м; Н0 – напряженность магнитного поля в воздушном зазоре, А/м; l и l0 – соответственно длины средних линий магнитопровода и воздушного зазора, м.
Рис. 4.1. Исследование магнитной цепи с помощью милливеберметра
Магнитный поток Ф, в магнитопроводе связан с магнитной индукцией В уравнением
Ф = В S,
где S – площадь поперечного сечения магнитопровода, м2.
В данной работе измерение магнитного потока осуществляется с помощью специального прибора магнитоэлектрической системы – милливеберметра (mWв), подключаемого к измерительной катушке, имеющей Wи витков.
Для производства измерения необходимо изменить поток, пронизывающий витки измерительной катушки, от его значения Ф до нуля, что достигается выключением рубильника К. При таком изменении в измерительной катушке возникает ЭДС электромагнитной индукции, пропорциональная величине измеряемого потока и числу витков измерительной катушки. Ток, вызываемый этой ЭДС, взаимодействуя с постоянным магнитным полем магнитной системы прибора, создает вращающий момент, воздействующий на его подвижную часть. Так как милливеберметр не имеет механического противодействующего момента, его стрелка после измерения не возвращается на нулевую отметку.
Отклонение стрелки пропорционально потокосцеплению измерительной катушки, поэтому величина магнитного потока определяется по формуле
,
где 
– отклонение стрелки прибора в делениях шкалы; Сф – постоянная прибора (цена деления шкалы); Сф= 0,1, мВб/дел.
Отсчет отклонения стрелки рекомендуется вести от начала шкалы, в идеальном случае от нулевой отметки. Для этого перед началом измерений переключатель прибора следует поставить в положение “Корректор” и, вращая ручку регулятора, переместить стрелку прибора в середину шкалы. Затем установить небольшое значение тока (0,1 
0,2А), поставить переключатель в положение “Измерение” и разомкнуть ключ. Если в момент размыкания стрелка прибора отклоняется влево, то необходимо изменить полярность приложенного напряжения, либо поменять местами концы измерительной катушки, подключенные к милливеберметру. Переключатель прибора при этом следует предварительно поставить в положение “Корректор” или “Арретир”. Вообще после каждого измерения переключатель прибора следует ставить в одно из этих положений и все манипуляции в схеме (изменение тока или какое-либо переключение) выполнять при таком состоянии прибора. После такой настройки прибора можно приступать к измерениям. Порядок действий при этом должен быть следующим:
- ставим переключатель в положение “Корректор”;
- замыкаем ключ К и устанавливаем очередное значение тока;
- вращением ручки регулятора перемещаем стрелку милливеберметра в начало шкалы;
- переводим переключатель в положение “Измерение” и размыкаем ключ.
Порядок выполнения работы
1. Ознакомиться с оборудованием и приборами. Записать их технические характеристики.
2. Собрать схему, приведенную на рис. 7.1. Для исследования магнитной цепи без воздушного зазора вставить в последний ферромагнитную пластинку. Изменяя ток в намагничивающей катушке от 0 до 3 А с интервалом 0.5 А, провести измерения магнитного потока. Результаты измерений записать в табл. 7.1. По данным этой таблицы построить зависимости В(Н) и m (Н).
Таблица 7.1
Результаты исследования катушки без воздушного зазора
| Измерено | Вычислено | ||||
| I, А |  ,деление
| Ф, мВб | В, Тл | Н, А/м |
|
3. Заменить ферромагнитную пластинку пластинкой из диэлектрика и вновь провести измерения согласно п.2. Результаты записать в табл. 7.2.
Таблица 7.2
Результаты исследования катушки с воздушным зазором
| Измерено | Вычислено | |
| I, А | , деление
| Ф, мВб |
4. Для нескольких значений магнитного потока рассчитать ток намагничивающей катушки, предполагая наличие в ней воздушного зазора. Результаты расчетов записать в табл. 7.3. Значения магнитного потока Ф рекомендуется взять из табл. 7.2, а величины l, l0 и S cписать с корпуса катушки.
Таблица 7.3
Расчет магнитной цепи
| Ф, мВб | В, Тл | Н, А/м | Н0, А/м | Нl, А | H0l0, А | IW, А | I, А |
5. По данным табл. 7.1, 7.2 и 7.3 построить в одной координатной сетке зависимости потока в магнитопроводе от тока катушки. Сравнить результаты расчетов и эксперимента.
6. Записать выводы по работе.
3. Контрольные вопросы
1. Что такое магнитная цепь? Из каких частей она состоит?
2. Что такое МДС? Как определяется ее направление?
3. Как формулируются и записываются законы Кирхгофа для магнитной цепи?
4. Как строится электрический аналог (эквивалентная схема) магнитной цепи?
5. Как зависит величина магнитного потока от длины воздушного зазора? Ответ обосновать формулами.
Лабораторная работа №3
Исследование работы последовательно соединенных катушки индуктивности и конденсаторов на переменном токе.
ЦЕЛЬ: Уметь собрать схему, изменяя индуктивность катушки, добиться резонанса напряжения.
Время работы: 2 часа.
ОБОРУДОВАНИЕ: Генератор звуковых частот, фильтр ЗБФ-1, миллиамперметр переменного тока
ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ:
1) Ознакомиться с порядком включения генератора звуковых частот.
2) Определить цену деления вольтметра на его лицевой панели.
3) Собрать электрическую цепь по схеме (рисунок 8.1)
Рисунок 8.1 Схема исследования электрическая принципиальная
4) После проверки схемы преподавателем включить генератор звуковых частот.
5) Изменять частоту напряжения на зажимах электрической цепи, при этом поддерживать неизменной величину напряжения (задает преподаватель).
Сделать четыре замера значений тока в цепи на частотах до резонанса. Измерить величину тока на резонансной частоте.
Сделать четыре замера значений тока в цепи на частотах после резонанса.
Показания приборов записать в таблицу 8.1
Таблица 8.1 – Результаты измерений и расчета
| № | Показания приборов | Результаты вычислений | Примечание | ||||||
| f,Гц | I,mA | U,В | ω,рад/с | ХL,Ом | ХC,Ом | Х,Ом | Z,Ом | ||
| С= 4 мкФ Рассчитанное значение L=______мГн | |||||||||
Отключить генератор звуковых частот.
Реактивную и полную мощности: 
, 
Отключить генератор звуковых частот.
6) По данным, полученным для резонансной частоты (наибольшее отклонение стрелки миллиамперметра), определить индуктивность и активное сопротивление катушки:
;
____________________;
7) Для каждого замера определить: 
; 
; 
; 
;
Где 
, 
8) Построить графики зависимостей: I=F(f), ХL=F(f), ХС=F(f), Z=F(f)
Рисунок 8.2 Зависимости величин
9) Вычислить, во сколько раз реактивные напряжения UL и UC при резонансе больше напряжения на зажимах цепи (добротность – Q). Объяснить причину их увеличения.
Выводы:
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Контрольные вопросы:
1) При каких условиях в цепи возникает резонанс напряжений?
2) Пояснить причину названия «резонанс напряжений»
3) Нарушится ли режим резонанса, если изменить величину активного сопротивления цепи?
4) Как вычислить частоту собственных колебаний контур?
Практическая работа №4
Расчет трехфазной цепи при активной нагрузки однофазных приемников соединенных звездой.
ЦЕЛЬ: Уметь рассчитать разветвленную цепь переменного тока, определить токи в линейных и нейтральном проводах, а также активную, реактивную мощности, потребляемые цепью. Начертить в масштабе векторную диаграмму напряжений и токов
Время работы: 2 часа.
Оборудование: Лабораторный стенд.
ВАРИАНТЫСХЕМ:
1) 2) 3)
4) 5) 6)
Рисунок 12.1 Расчетная схема
Данные выбираются из таблицы 12.1.
Таблица 12.1 – Данные для расчета
| № варианта | Uл,В | R1 | XL1 | XC1 | R2 | XL2 | XC2 | R3 | XL3 | XC3 |
| № рисунка | ||||||||||
ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ:
1) Определяем сопротивления каждой фазы ZА, ZВ, ZС:
________________________________________________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________
2) Определяем напряжение на каждой фазе 
:
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________
3) Определяем силу тока в фазах 
:
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________
4) Определяем углы сдвига фаз φA, φB, φC____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
5) Векторная диаграмма токов и напряжений (рисунок 12.3):
Масштаб: МI=___________________________________________________
МU=___________________________________________________
После построения векторной диаграммы определяем ток нейтрального провода по построению: IN=
Рисунок 12.3 Векторная диаграмма токов и напряжений
6) ВЫВОД: ___________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Практическая работа №5
Расчет трехфазной цепи при реактивной нагрузке однофазных приемников, соединенных треугольником.
ЦЕЛЬ: Уметь собрать схему, уметь измерить фазные и линейные напряжения.
Время работы: 2 часа.
Оборудование: Лабораторный стенд.
ВАРИАНТЫСХЕМ:
Рис. 13.1
Данные выбираются из таблицы 13.1.
Таблица 13.1 – Данные для расчета
| № варианта | Uл,В | RАВ | XАВ | RВС | XВС | RСА | XСА |
| № рисунка | |||||||
| - | - | ||||||
| - | - | ||||||
| - | - | - | |||||
| - | - | ||||||
| - | - | ||||||
| - | - | ||||||
| - | - | ||||||
| - | - | - | |||||
| - | - | ||||||
| - | - |
ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ:
7) Определяем сопротивления каждой фазы ZАВ, ZВС, ZСА:
________________________________________________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________
8) Определяем напряжение на каждой фазе 
:
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________
9) Определяем силу тока в фазах 
:
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________
10) Определяем углы сдвига фаз φAВ, φBС, φCА___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
11) Векторная диаграмма токов и напряжений (рисунок 13.3):
Масштаб: МI=___________________________________________________
МU=___________________________________________________
После построения векторной диаграммы определяем токи влинейных проводах по построению: IА=;IВ=; IС=.
Рисунок 13.3 Векторная диаграмма токов и напряжений
12) ВЫВОД: ___________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Лабораторная работа №6
Исследование работы трехфазного трансформатора.
ЦЕЛЬ: Уметь по паспортным данным рассчитывать электрические параметры трехфазного трансформатора.
Время работы: 2 часа.
Для трехфазного трансформатора (таблица) заданы тип и номинальные напряжения обмоток Uном1 и Uном2. Трансформатор работает с коэффициентом нагрузки kни коэффициентом мощности cosφ2.Пользуясь таблицей 1 технических данных трансформаторов, определить: 1) номинальные токи в обмотках; 2) токи при заданном коэффициенте нагрузке; 3) активную и реактивную мощности, отдаваемые трансформатором; 4) потери в обмотках при заданном коэффициенте нагрузки; 5) КПД трансформатора при номинальной нагрузке и заданном коэффициенте нагрузки.
Таблица
| № варианта | Тип трансформатора | Uном1, кВ | Uном2, кВ | kн | cosφ2 | Pст, кВт | Pном, кВт |
| ТМ-2500 | 0,4 | 0,8 | 0,85 | 4,3 | 24,0 | ||
| ТМ-400 | 0,69 | 0,75 | 0,75 | 0,95 | 5,5 | ||
| ТМ-630 | 0,69 | 0,9 | 0,9 | 1,31 | 7,6 | ||
| ТМ-100 | 0,4 | 0,85 | 0,85 | 0,33 | 2,27 | ||
| ТМ-160 | 0,69 | 0,7 | 0,7 | 0,51 | 3,1 | ||
| ТМ-630 | 0,4 | 0,7 | 0,7 | 1,31 | 7,6 | ||
| ТМ-1000 | 0,69 | 0,8 | 0,8 | 2,45 | 12,2 | ||
| ТМ-1600 | 0,4 | 0,75 | 0,75 | 3,3 | 18,0 | ||
| ТМ-400 | 0,4 | 0,9 | 0,9 | 0,95 | 5,5 | ||
| ТМ-250 | 0,23 | 0,75 | 0,75 | 0,74 | 4,2 |
Лабораторная работа №7
Исследование работы генератора постоянного тока.
ЦЕЛЬ: Уметь по паспортным данным рассчитывать электрические параметры генератора постоянного тока.
Время работы: 2 часа.
Генератор постоянного тока с параллельным возбуждением отдает полезную мощность Р2 при напряжении Uном. Ток в нагрузке Iн, ток в цепи якоря Iя, в обмотке возбуждения Iв. Сопротивления цепи: якоря Rя, обмотки возбуждения Rв; ЭДС генератора Е. Генератор приводится во вращение двигателем мощностью Рд. Электромагнитная мощность, развиваемая генератором, равна Рэм. Потери мощности в цепи якоря Ря, в обмотке генератора Рв. КПД генератора ηг.
Определить величины в таблице 19, указанные прочерками. Начертить схему генератора, включенного в сеть, и пояснить назначение каждого элемента схемы.
Таблица 19
| № вар. | Рд, кВт | Р2, кВт | Рэм, кВт | Ря, кВт | Рв, кВт | Σр, кВт | Iн, А | Iя, А | Iв, А | Uном, В | Е, В | Rя, Ом | Rв, Ом | ηг |
| 23,4 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | |||||
| - | 20,6 | - | - | - | 2,8 | - | - | - | 0,2 | - | - | |||
| - | 20,6 | - | 0,5 | - | - | - | - | - | - | - | 0,88 | |||
| - | - | - | - | - | - | - | - | 0,2 | - | 0,88 | ||||
| - | - | - | - | - | - | - | - | - | 0,2 | 0,88 | ||||
| 23,4 | 20,6 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | ||||
| - | - | - | 0,5 | 0,86 | - | - | - | - | - | - | 0,2 | 0,88 | ||
| - | - | - | - | - | 2,8 | - | - | 0,2 | - | - | ||||
| 23,4 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 0,88 | ||||
| - | - | 0,5 | 0,86 | - | - | - | - | - | - | - | 0,88 |
Лабораторная работа №8
Исследование работы асинхронного электродвигателя.
ЦЕЛЬ: Уметь по паспортным данным рассчитывать электрические параметры двигателя.
Время работы: 2 часа.
Трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором типа 4А имеют номинальные данные, указанные в таблице 20 для варианта задания.
Рассчитать электрические параметры двигателя. 1) потребляемую мощность; 2) номинальный пусковой и максимальный моменты; 3) номинальный и пусковой токи; 4) номинальное скольжение; 5) суммарные потери в двигателе; 6) частоту тока в роторе.
Таблица 20
| № варианта | Тип двигателя | Pном, кВт | n2, об/мин | Cosφном, | Iпуск/Iном | Мпуск/Мном | Мmax/Мном | ηном |
| 4А100S2У3 | 0,89 | 7,5 | 2,0 | 2,2 | 0,86 | |||
| 4А112М2СУ3 | 7,5 | 0,88 | 7,5 | 2,0 | 2,2 | 0,87 | ||
| 4А80АУ3 | 1,1 | 0,81 | 5,0 | 2,0 | 2,2 | 0,85 | ||
| 4А132М4СУ1 | 0,87 | 7,5 | 2,0 | 2,2 | 0,87 | |||
| 4АР160М4У3 | 18,5 | 0,87 | 7,5 | 2,0 | 2,2 | 0,885 | ||
| 4А250S4У3 | 0,9 | 7,5 | 1,2 | 2,2 | 0,93 | |||
| 4АН250М6У3 | 0,87 | 7,5 | 1,2 | 2,5 | 0,93 | |||
| 4А250S8У3 | 0,83 | 6,0 | 1,2 | 1,7 | 0,9 | |||
| 4АН250М8У3 | 0,82 | 6,0 | 1,2 | 2,0 | 0,92 | |||
| 4А100L6У3 | 2,2 | 0,73 | 5,5 | 2,0 | 2,2 | 0,81 |
Лабораторная работа №9
Исследование работы полупроводникового выпрямителя.
ЦЕЛЬ: задаваясь различными анодными напряжениями изменять ток управления до момента включения тиристора и построить ВАХ.
Время работы: 2 часа. 
Лабораторная работа№10