Инструкции к лабораторным работам
краевое государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение «Бийский государственный колледж»
Лабораторная работа № 1
Тема: Введение. Прохождение инструкции по ТБ и ППБ
Цель: Знакомство с лабораторным оборудованием, порядком выполнения работ и техникой безопасности при работе и противопожарной безопасностью.
Теоретическая часть
1. Меры безопасности.
При работе с электрооборудованием есть опасность поражения электрическим током и возникновения пожара. Поэтому нужно строго соблюдать правила по технике безопасности. Следует учесть, что безопасных условий труда не бывает и знать опасности конкретного объекта.
В лаборатории электроники на каждом рабочем месте есть выключатель электророзеток и вставлять вилки в розетки, а также их отключать нужно при положении этого выключателя.
При включенном оборудовании можно выполнять только те работы, которые невозможны без подачи напряжения: проводить измерения и воздействовать на регуляторы.
При нештатных ситуациях нужно обесточить рабочее место и доложить преподавателю.
Не включать стенд в розетку без разрешения преподавателя.
Изучить инструкции по ТБ и ППБ выданные преподавателем, внимательно выслушать и записать материал представленный преподавателем, расписаться в журнале инструктажа.
2. Цели лабораторных исследований.
В лаборатории проводится экспериментальное исследование схем. Для этого требуется собрать схему, отрегулировать ее и провести исследование по заданной программе. Итог работы – сравнение результатов эксперимента с теоретическими приложениями.
3. Порядок работы.
3.1. Ознакомиться с описанием работы.
3.2. Выполнить подготовительные операции, указанные в описании.
3.3. Собрать схему измерений на стенде.
3.4. Провести исследования схемы по программе.
3.5. Обработать результаты исследования. В случае расхождения результатов повторять измерения.
3.6. Отключить установку от электросети.
3.7. Предъявить тетрадь преподавателю для визирования.
4. Защита лабораторной работы.
4.1. Отчет, оформленный в соответствии с ЕСКД, предъявляется преподавателю в начале следующего занятия. Содержание отчета указано в инструкции к лабораторной работе.
4.2. При защите студент должен доказать обоснованность выводов и ответить на контрольные вопрос к работе. В случае нарушения правил оформления отчета зачет не проводиться.
Контрольные вопросы
1. Какие опасности поражения электрическим током присутствуют в лаборатории?
2. Как пользоваться огнетушителем?
3. Что нужно делать при возгорании электропроводки?
4. В каком порядке выполняется лабораторная работа?
5. Как определить расхождение результатов опытов и теории?
Литература:
1. Немцев М.В., Немцова М.Л. Электротехника и электроника. – Москва. Издательский центр «Академия: 2013. – 426 с.
2. Инструкции по ТБ и ППБ.
Лабораторная работа №2
Тема: Соединение источников ЭДС в режимах источника и приемника электрической энергии.
Цель: 1. Приобретение практических навыков измерения.
2. Изучение согласного и встречного соединения источников ЭДС.
Порядок выполнения
Теоретическая часть
Электрическая цепь состоит из источника электрической энергии с ЭДС и внутренним сопротивлением r0 и потребителя с сопротивлением RН (рис. 1). Считая проводники идеальными можно считать: E=U0+UН,
где U0-внутреннее падение напряжения на r0. UН-напряжение на нагрузке.
Так как сопротивление внутреннее и сопротивления нагрузки соединены последовательно, то общее сопротивление равно: RОБ=r0+RН
При последовательном соединении сопротивлений через них пропускают один и тот же ток I. Следовательно:U0=I∙r0,UН=I∙RН.
E=Ir0+I∙RН=I(r0+RН); I=E/(r0+RН)
Последняя формула называется законом Ома для полной цепи. Полная мощность в электрической цепи равна: P=E∙I. Мощность полезная равна: PН=UН∙I. Коэффициент полезного действия источника электрической энергии: η=PН/P×100%
Если в электрической цепи согласно включены несколько ЭДС (рис. 2), то общая ЭДС равна арифметической сумме. Если в электрическую цепь встречно включены ЭДС (Рис. 3), то общая ЭДС равна разности.
 |  | ||
Задание и исходные данные
 |
В работе в электрическую цепь с нагрузкой RН, включается источник электрической энергии согласно (рис. 4) и встречно (рис. 5) При согласном включении: Е=Е1+Е2
При встречном включении: Е=Е1–Е2, RН=1кОм
В режиме генератора U0=E–UН
В режиме потребителя U0=UН–E
Измерив ток в электрической цепи, определяют внутреннее сопротивление источников ЭДС. r0=U0/IОПЫТ, где IОПЫТ измеренный ток прибором. Расчетный ток в электрической цепи определяется: IР=E1±E2/(r0+RН); IР=E1+E2/(r01+ r02+RН); где r0-общее внутреннее сопротивление, r01-сопротивление E1, r02-сопротивление E2, где «+»-для согласованного включения, «–»-для встречного включения.
Полная мощность цепи равна: P=E∙IР
Мощность нагрузки равна: PН=UН∙IР
Мощность, затраченная в источниках ЭДС: P0=U0∙IР
Коэффициент полезного действия: η=PН/P∙100%
Оборудование
Стенд, Состав схемы: источники ЭДС; МА–миллиамперметр, V–вольтметр.
Ход работы
Не включая стенд в сеть 220В:
1. Установить на измерительных приборах переключатели рода тока «–/≈» -в положение «–» и максимальные пределы измерения приборов.
2. Установить тумблер в положение «=I/выкл.» в положение «=I». Измерить Е1 и Е2, подключив вольтметр V к клеммам.
3. Записать в таблицу E1,E2,RН(R7).
4. Отключить стенд и собрать схему (рис. 6), на наборном поле, согласного включения ЭДС.
5. Включить стенд.
6. Измерить вольтметром V напряжение на Е1, Е2, RН, ток I и занести в таблицу.
7. Тумблер «=Iвыкл.» установить в положение «выкл.» и собрать схему рис. 7
8. 
Повторить пункты 5, 6, 7.
9. В соответствии с методическими указаниями произвести расчет величин: «Расчетных данных» при согласованном и встречном включении источников Е1 и Е2.
| Опытные данные | Расчетные данные | ||||||||||||||||||
| Соединение источников | E1 | U1 | E2 | U2 | UH | IH | rH | U01 | U02 | r01 | r02 | I | UH | P1 | P2 | P01 | P02 | PH | η |
| В | В | В | В | В | мА | кОм | В | В | Ом | Ом | мА | В | Вт | Вт | Вт | Вт | Вт | ||
| Согласное включение | |||||||||||||||||||
| Встречное включение |
Содержание отчета
1. Наименование темы
2. Цель работы
3. Схемы исследования
4. Таблицу
5. Формулы и расчетных данных согласного и встречного включения Е1 и Е2.
6. Краткие выводы по работе.
Контрольные вопросы
1. В каких единицах измеряются электрические величины.
2. Закон Ома для участка и полной цепи.
3. Чему равна полная мощность цепи.
4. Чему равна полезная мощность электрической цепи.
5. Чему равен коэффициент полезного действия.
Литература
Немцев М.В., Немцова М.Л. Электротехника и электроника. – Москва. Издательский центр «Академия: 2013. – 426 с.
Лабораторная работа № 3
Тема: Знакомство с программой Electronics Workbench
Цель работы: Изучить программу Electronics Workbench (версия 5.12) предназначенную для схемотехнического моделирования и анализа электронных цепей и устройств.
Порядок выполнения
Теоретические сведения
Разработка любого электротехнического устройства сопровождается, как правило, физическим или математическим моделированием. Физическое моделирование связано с большими материальными затратами, поскольку требуется изготовление макетов и их исследование, которое может быть весьма трудоемким. Поэтому часто применяют математическое моделирование с использованием средств и методов вычислительной техники. Одной из таких программ является электронная система моделирования Electronics Workbench (EWB), отличающаяся простым и легко осваиваемым пользовательским интерфейсом. EWB используется в учебных целях в качестве лабораторного практикума по дисциплинам: электротехника, электротехника и электроника, основы электротехники.
Электронная система моделирования EWB имитирует реальное рабочее место исследователя – лабораторию, оборудованную измерительными приборами, работающими в реальном масштабе времени. С ее помощью можно создавать, моделировать как простые, так и сложные устройства и цепи.
В лабораторной работе изучаются основные принципы работы с электронной системой моделирования Electronics Workbench. Для понимания принципов ее работы необходимо:
· иметь навыки работы с операционной системой Windows;
· знать основные измерительные приборы для измерения электрических величин (амперметр, вольтметр, мультиметр);
· знать элементы электрических и/или электронных цепей.
Вид рабочего окна программы, появляющегося после загрузки программы, показан на рис. 1.
Рис. 1. Вид рабочего окна программы Electronics Workbench
Команды меню
Команды меню отображаются в рабочем окне программы в верхней его части в виде строки меню (рис. 2).
Рис. 2. Строка меню Electronics Workbench
Меню File
Меню File предназначено для загрузки и записи файлов, получения копии выбранных для печати составных частей схемы, а также для импорта (экспорта) файлов в форматах других систем моделирования.
1. Первые четыре команды этого меню: New (Создать новый файл), Open … (Открыть имеющийся файл), Save (Сохранить), Save As… (Сохранить как…).
2. Revert to Saved … – стирание всех изменений, внесенных в те- кущем сеансе редактирования, и восстановление схемы в первоначальном виде.
3. Print … – выбор данных для вывода на принтер.
4. Print Setup … – настройка принтера.
5. Exit – выход из программы.
Меню EDIT
Меню EDIT позволяет выполнять команды редактирования схем и копирования экрана.
1. Cut – стирание (вырезание) выделенной части схемы с сохранением ее в буфере обмена. Выделение одного компонента производится щелчком мыши на изображении компонента. Для выделения части схемы или нескольких компонентов необходимо поставить курсор мыши в левый угол воображаемого прямоугольника, охватывающего выделяемую часть, нажать левую кнопку мыши и, не отпуская ее, протянуть курсор по диагонали этого прямоугольника, контуры которого появляются в начале движения мыши, и затем отпустить кнопку. Выделенные компоненты окрашиваются в красный цвет.
2. Copy – копирование выделенной части схемы в буфер обмена.
3. Paste – вставка содержимого буфера обмена на рабочее поле программы. Поскольку в EWB нет возможности помещать импортируемое изображение схемы или ее фрагмента в точно указанное место, то непосредственно после вставки, когда изображение еще является отмеченным (выделено красным) и может оказаться наложенным на создаваемую схему, его можно переместить в нужное место клавишами курсора или мышью. Таким образом перемещаются и предварительно выделенные фрагменты уже имеющейся на рабочем поле схемы.
4. Delete – стирание выделенной части схемы.
5. Select All – выделение всей схемы.
6. Copybits – команда превращает курсор в крестик, которым по правилу прямоугольника можно выделить нужную часть экрана; после отпускания левой кнопки мыши выделенная часть копируется в буфер обмена, после чего его содержимое может быть импортировано в любое приложение Windows. Копирование всего экрана производится нажатием клавиши Print Screen; копирование активной в данный момент части экрана, например диалогового окна, – комбинацией Alt + Print Screen.
7. Show Clipboard – показать содержимое буфера обмена.
Меню Circuit
Меню Circuit используется при подготовке схем, а также для задания параметров моделирования.
1. Rotate – вращение выделенного компонента на 90 градусов.
2. Flip Horizontal – повернуть элемент по горизонтали.
3. Flip Vertical – повернуть элемент по вертикали.
4. Component Properties – установка параметров элемента.
5. Zoom In – увеличение изображения элемента.
6. Zoom Out – уменьшение изображения элемента.
7. Schematic Options – обозначение элемента схеме.
Меню Analysis
Команды меню Analysis предназначены для анализа и управления процессом исследования собранной схемы.
1. Activat – запуск моделирования.
2. Pause – прерывание моделирования.
3. Stop – остановка моделирования. Эта и предыдущая команда могут быть выполнены также нажатием кнопок, расположенных в правом верхнем углу экрана.
4. Analysis Options – установка режимов моделирования.
5. DC Operating Point – постоянный ток.
6. DC Sweep – постоянное перемещение.
7. AC Frequency – изменение частоты.
Меню Window
Команды меню Window предназначены для настройки рабочего стола.
1. Arrange – подготовить.
2. Circuit – цепь
3. Description – описание.
4. Help – справочная информация о программе.
Работа с программой
Выбор элементов схемы
Требуемые для сборки схемы элементы, а также контрольно- измерительные приборы выбирают из панели компонентов (рис. 3) нажатием левой клавиши мыши.
Рис. 3. Панель компонентов
Панель компонентов состоит из пиктограмм группы компонентов. Щелчком мыши на одной из пиктограмм, расположенных на панели, можно открыть доступ к компонентам, входящим в группу. Элемент из выбранной группы выбирают и перемещают в рабочее окно мышью.
Условные графические обозначения элементов, приборов и источников питания, применяемые в программе Electronics Workbench и используемые в рассматриваемых лабораторных работах:
Полный перечень компонентов в Приложении 1 Библиотека компонентов ЕWB.
Сборка схемы
Размещенные в рабочем окне элементы необходимо «соединить» между собой в соответствии с исследуемой электрической схемой. Соединение элементов схемы проводниками выполняется с помощью мыши. Для этого указатель мыши подводят к выводу соединяемого элемента. При этом на выводе элемента появляется черная точка. При нажатой левой кнопке мыши ее указатель следует переместить к выводу элемента, который нужно присоединить, до появления на этом выводе черной точки. После отпускания кнопки мыши выводы элементов соединятся проводником (сплошная черная линия).
Для осуществления поворота элемента необходимо выделить его красным цветом (однократное нажатие левой кнопки мыши). Затем из меню Circuit вызвать команду Rotate и нажать левую кнопку мыши.
Точная установка элемента на место осуществляется выделением его левой кнопкой мыши и перемещением при нажатой левой кнопке.
Удаление выделенного компонента осуществляется командой Delete.
Установка значений параметров элементов схемы
Для установки значений параметров элементов схемы необходимо установить указатель мыши на соответствующий элемент схемы и дважды нажать левую кнопку, при этом на экране появится окно элемента (например, резистор); с помощью клавиатуры или мыши выбрать параметр в соответствующем окне; после выбора параметра необходимо нажать клавишу окна элемента ОК.
Включение схемы
Для включения собранной схемы следует мышью установить указатель мыши на пиктограмму (выключатель), расположенную в правом верхнем углу над рабочим окном, и один раз нажать левую кнопку.
Пауза в работе схемы обеспечивается нажатием кнопки Pause, расположенной ниже выключателя. Повторное нажатие кнопки Pause возобновляет работу схемы.
Завершение работы с программой
Остановка процесса моделирования производится нажатием кнопки, расположенной в правом верхнем углу экрана.
Для завершения работы с программой Electronics Workbench в меню команд File выбрать команду Exit и в возникшем окне диалога ответить «Нет».