Категории: ДомЗдоровьеЗоологияИнформатикаИскусствоИскусствоКомпьютерыКулинарияМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОбразованиеПедагогикаПитомцыПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРазноеРелигияСоциологияСпортСтатистикаТранспортФизикаФилософияФинансыХимияХоббиЭкологияЭкономикаЭлектроника |
ПРАВИЛА ВЫПОЛНЕНИЯ И ЗАЩИТЫ РАБОТNational Instruments ELVIS II
Методические указания к выполнению лабораторных работ по электротехнике и электронике
Архангельск Рассмотрены и рекомендован к изданию методической комиссией Института энергетики и транспорта ФГАОУ ВПО «Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова» « » 2012 г.
Составитель Бутаков С.В., доц., канд. техн. наук
Рецензент
УДК 621.3
Исследование цепей переменного тока на лабораторной станции National Instruments ELVIS II: метод. указания к выполнению лабораторных работ по электротехнике и электронике / сост. С.В. Бутаков. – Архангельск: Изд-во ФГАОУ ВПО «Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова», 2012. – 124 с.: ил. Содержат краткие теоретические сведения и порядок выполнения лабораторных работ на макетной плате лабораторной станции NI ELVIS II по электрическим цепям переменного тока. В работах проводятся исследования последовательного и параллельного соединений активных и реактивных элементов, исследование работы однофазного трансформатора и переходных процессов. Предназначены для студентов всех специальностей очной, очно-заочной и заочной форм обучения.
© ФГАОУ ВПО «Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова», 2012 ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ Методические указания содержат сведения по теории электрических цепей переменного тока, порядок выполнения лабораторных работ, а также требования к их оформлению и защитам. Содержание и последовательность изложения материала в указаниях соответствуют программе дисциплин «Электротехника и электроника», «Общая электротехника и электроника», «Теоретические основы электротехники» для технических специальностей вузов. Цель лабораторного практикума – дать студентам достаточно полное представление об электрических цепях переменного тока, их составных элементах, а также математических описаниях, основных методах анализа и расчета этих цепей. При этом студенту предполагается практически продемонстрировать основные законы электротехники; привить начальные навыки экспериментальной работы; дать практическое представление о системах единиц измерения и их практическом использовании; дать качественное представление о некоторых явлениях электротехники. Задачей лабораторного практикума является освоение теории физических явлений, положенных в основу создания и функционирования различных электротехнических устройств, а также в привитии практических навыков использования методов анализа и расчета электрических цепей для решения широкого круга задач. При изучении дисциплины предполагается, что студент имеет соответствующую математическую подготовку в области дифференциального и интегрального исчислений, комплексных чисел и тригонометрических функций, а также знаком с основными понятиями и законами электричества и магнетизма, рассматриваемыми в курсе физики. ТРЕБОВАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ Лабораторные работы необходимо выполнять в виде отдельного отчета для каждого студента индивидуально. На титульном листе отчета помещаются следующие сведения: наименование работы; сведения о студенте: фамилия и инициалы, институт, курс, группа; фамилия и инициалы преподавателя, вариант задания. Бланки к лабораторным работам представлены в приложении 1. Отчет должен содержать кратко сформулированную цель работы, схемы, результаты опытов и расчётов в табличной форме, формулы, необходимые для расчетов, графики и векторные диаграммы, построенные по результатам проведения лабораторной работы. Графики и векторные диаграммы строят в масштабе на миллиметровке. Текст, формулы и числовые выкладки должны быть выполнены аккуратно и без помарок. Буквенные обозначения и единицы физических величин должны соответствовать ГОСТу. При расчетах придерживаются определенного порядка: сначала искомую величину выражают формулой, затем подставляют в неё известные значения величин, записывают результат расчета.
ПРАВИЛА ВЫПОЛНЕНИЯ И ЗАЩИТЫ РАБОТ
Для успешного выполнения работы студент обязан подготовиться к ее выполнению дома, используя описание работы. В практикуме для каждой бригады лабораторная работа выполняется в соответствии со своим вариантом. Поскольку, студентам (особенно в первой половине семестра) часто приходится выполнять работы, теоретические основы которых еще не прочитаны в лекционном курсе, то для более глубокого понимания рекомендуется изучить материал, представленный на соответствующих страницах методических указаний. При выполнении лабораторной работы студент должен иметь с собой методические указания и бланк отчёта по данной лабораторной работе, рабочую тетрадь с ответами на контрольные вопросы, миллиметровую бумагу, канцелярские принадлежности: ручки и карандаши, циркуль, транспортир, линейку, калькулятор и др. Каждый студент сдает работу в индивидуальной беседе с преподавателем, предъявляя ему письменный отчет, обязательно включающий в себя цель работы, схему эксперимента, таблицы, графики и векторные диаграммы. Все параметры и данные измерений должны быть приведены с указанием их размерностей. Форма защиты лабораторных работ определяется преподавателем. Требования по технике безопасности Соблюдайте технику безопасности при подключении оборудования и во время проведения лабораторных работ. Лабораторный стенд имеет низковольтное питание. Запрещается разбирать сетевой блок питания рабочей станции NI ELVIS II, подключать к рабочей станции другие блоки питания, или производить какие-либо внешние подключения. Блок питания рабочей станции должен подключаться к сетевой розетке, имеющей шину заземления. Лабораторный стенд может быть использован только в закрытом помещении. Запрещается включение лабораторного стенда в сеть в присутствии легковоспламеняющихся жидкостей или в атмосфере, содержащей горючие газы. Техническое обслуживание лабораторного стенда должно производиться только квалифицированным техническим персоналом. При возникновении неисправностей, а также в случае появления запаха, свидетельствующего о возгорании электрических проводов или элементов, следует незамедлительно прекратить работу с лабораторным стендом, выключив его из сети, и обратиться к преподавателю. Включение питания лабораторного стенда и выполнение лабораторных работ следует производить только с разрешения и в присутствии преподавателя.
Схема замещения трансформатора
В реальном трансформаторе, в отличие от идеального, учитываются активные сопротивления обмоток, магнитные потоки рассеяния обмоток и потери мощности. На рис. 3.2 приведена схема замещения трансформатора, в которой и - активные сопротивления обмоток, и - индуктивные сопротивления от потоков рассеяния.
Рис. 3.2
Согласно второму закону Кирхгофа, уравнения для первичных и вторичных цепей в комплексной форме имеют вид ; . Электрические цепи с трансформаторами сложно рассчитывать из-за магнитной связи между обмотками. Поэтому трансформатор представляют схемой замещения, в которой магнитная связь заменяется электрической цепью. С этой целью обе обмотки «приводят» к одинаковому числу витков, обычно к числу витков первичной обмотки. Приведённые параметры вторичной цепи обозначают буквами со штрихом. Так как считаем, что , то . Равенство ЭДС первичной и вторичной обмоток позволяет объединить их электрические цепи в общую цепь (рис. 3.3). Рис. 3.3
Общий участок цепи называют ветвью намагничивания. В ней - активное сопротивление, учитывающее потери мощности на перемагничивание сердечника и вихревые токи, - реактивное сопротивление, обусловленное основным магнитным потоком. Токи связаны соотношением . Если пренебречь током холостого хода и удалить из схемы ветвь намагничивания, то получим упрощённую схему замещения (рис. 3.4 а), а с учётом и - схему (рис. 3.4 б). Такие схемы используют при нагрузке, близкой к номинальной.
а) б) Рис. 3.4
Трансформатора Параметры схемы замещения и основные параметры трансформатора можно определить по опытам холостого опыта и короткого замыкания. В опыте холостого хода (рис. 3.5 а) вторичная обмотка разомкнута, а к первичной обмотке подводится номинальное напряжение. Измеряются в первичной цепи напряжение , ток холостого хода , мощность - потери в магнитопроводе, и напряжение на вторичной обмотке . Так как ток холостого хода мал, то потерями мощности в обмотках можно пренебречь, и считать показание ваттметра равным потерям в магнитной цепи. По результатам опыта определяют полное, активное и индуктивное сопротивление холостого хода и cosφ0: . Коэффициент трансформации . При этом сопротивления холостого хода примерно равны сопротивлениям намагничивающей ветви: , , . а) б) Рис. 3.5
При проведении опыта короткого замыкания (рис. 3.5 б) вторичная обмотка замкнута накоротко, к первичной обмотке подводится такое напряжение, чтобы в первичной и вторичной обмотке протекали номинальные токи. Измеряются в первичной цепи напряжение короткого замыкания , ток , мощность . Подводимое напряжение мало, поэтому мал и магнитный поток. Значит, магнитными потерями можно пренебречь, считая показания ваттметра равными электрическим потерям в обмотках. Так как » и » , ветвь намагничивания можно не учитывать, используя упрощённую схему замещения (рис. 3.4 б). По результатам опыта короткого замыкания определяют следующие параметры: . Обычно считают, что ; .
Переходные процессы в RC-цепях Переходные процессы возникают в электрических цепях в результате различного рода коммутаций, при переходе от одного установившегося режима к другому. Пусть в момент времени t = 0 к RC-цепи (рис. 4.1) подключили источник с ЭДС, равной (переключатель П в положении 1). Рис. 4.1
Запишем для указанного на рис. 4.1 контура уравнение по второму закону Кирхгофа: , . (4.1) Решив дифференциальное уравнение (4.1) относительно , учитывая при этом начальное условие, вытекающее из законов коммутации, , и вынужденную составляющую решения , получим , , . Константа , имеющая размерность времени и характеризующая скорость заряда конденсатора, называется постоянной времени RC-цепи, или временем релаксации. Если в момент времени переключатель П перевести в положение 2 и тем самым отключить источник ЭДС, то конденсатор начнёт разряжаться через сопротивление R. Решая дифференциальное уравнение (4.1) относительно , полагая , учитывая при этом начальное условие, вытекающее из законов коммутации, , и вынужденную составляющую решения , находим для , , .
Графики зависимостей , , для рассмотренного процесса приведены на рис. 4.2. Рис. 4.2 Переходные процессы в RL-цепях Пусть в момент времени t = 0 к RL-цепи (рис. 4.3) подключили источник с ЭДС, равной (переключатель П в положении 1). Рис. 4.3
Запишем для указанного на рис. 4.3 контура уравнение по второму закону Кирхгофа: , . (4.2) Решив дифференциальное уравнение (4.2) относительно , учитывая при этом начальное условие, вытекающее из законов коммутации, , и вынужденную составляющую решения , получим , , . Константа , имеющая размерность времени и характеризующая скорость изменения тока в цепи, называется постоянной времени RL-цепи, или временем релаксации. В момент времени переключатель П переводится в положение 2 и тем самым источник ЭДС отключается от цепи. Решая дифференциальное уравнение (4.2) относительно , полагая , учитывая при этом начальное условие, вытекающее из законов коммутации, , и вынужденную составляющую решения , находим для , , .
Графики зависимостей , , для рассмотренного процесса приведены на рис. 4.4. Рис. 4.4
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Немцов М.В. Электротехника и электроника: учеб. для вузов.– М.: Изд-во МЭИ, 2003. – 597 с. 2. Иванов И.И., Соловьёв Г.И. Электротехника: учеб. пособие.– 5-е изд., стер. – СПб.: Лань, 2008. – 496 с. 3. Теоретические основы электротехники. Лабораторный практикум. Руководство пользователя. – 93 с.
СОДЕРЖАНИЕ
National Instruments ELVIS II
Методические указания к выполнению лабораторных работ по электротехнике и электронике
Архангельск Рассмотрены и рекомендован к изданию методической комиссией Института энергетики и транспорта ФГАОУ ВПО «Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова» « » 2012 г.
Составитель Бутаков С.В., доц., канд. техн. наук
Рецензент
УДК 621.3
Исследование цепей переменного тока на лабораторной станции National Instruments ELVIS II: метод. указания к выполнению лабораторных работ по электротехнике и электронике / сост. С.В. Бутаков. – Архангельск: Изд-во ФГАОУ ВПО «Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова», 2012. – 124 с.: ил. Содержат краткие теоретические сведения и порядок выполнения лабораторных работ на макетной плате лабораторной станции NI ELVIS II по электрическим цепям переменного тока. В работах проводятся исследования последовательного и параллельного соединений активных и реактивных элементов, исследование работы однофазного трансформатора и переходных процессов. Предназначены для студентов всех специальностей очной, очно-заочной и заочной форм обучения.
© ФГАОУ ВПО «Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова», 2012 ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ Методические указания содержат сведения по теории электрических цепей переменного тока, порядок выполнения лабораторных работ, а также требования к их оформлению и защитам. Содержание и последовательность изложения материала в указаниях соответствуют программе дисциплин «Электротехника и электроника», «Общая электротехника и электроника», «Теоретические основы электротехники» для технических специальностей вузов. Цель лабораторного практикума – дать студентам достаточно полное представление об электрических цепях переменного тока, их составных элементах, а также математических описаниях, основных методах анализа и расчета этих цепей. При этом студенту предполагается практически продемонстрировать основные законы электротехники; привить начальные навыки экспериментальной работы; дать практическое представление о системах единиц измерения и их практическом использовании; дать качественное представление о некоторых явлениях электротехники. Задачей лабораторного практикума является освоение теории физических явлений, положенных в основу создания и функционирования различных электротехнических устройств, а также в привитии практических навыков использования методов анализа и расчета электрических цепей для решения широкого круга задач. При изучении дисциплины предполагается, что студент имеет соответствующую математическую подготовку в области дифференциального и интегрального исчислений, комплексных чисел и тригонометрических функций, а также знаком с основными понятиями и законами электричества и магнетизма, рассматриваемыми в курсе физики. ТРЕБОВАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ Лабораторные работы необходимо выполнять в виде отдельного отчета для каждого студента индивидуально. На титульном листе отчета помещаются следующие сведения: наименование работы; сведения о студенте: фамилия и инициалы, институт, курс, группа; фамилия и инициалы преподавателя, вариант задания. Бланки к лабораторным работам представлены в приложении 1. Отчет должен содержать кратко сформулированную цель работы, схемы, результаты опытов и расчётов в табличной форме, формулы, необходимые для расчетов, графики и векторные диаграммы, построенные по результатам проведения лабораторной работы. Графики и векторные диаграммы строят в масштабе на миллиметровке. Текст, формулы и числовые выкладки должны быть выполнены аккуратно и без помарок. Буквенные обозначения и единицы физических величин должны соответствовать ГОСТу. При расчетах придерживаются определенного порядка: сначала искомую величину выражают формулой, затем подставляют в неё известные значения величин, записывают результат расчета.
ПРАВИЛА ВЫПОЛНЕНИЯ И ЗАЩИТЫ РАБОТ
Для успешного выполнения работы студент обязан подготовиться к ее выполнению дома, используя описание работы. В практикуме для каждой бригады лабораторная работа выполняется в соответствии со своим вариантом. Поскольку, студентам (особенно в первой половине семестра) часто приходится выполнять работы, теоретические основы которых еще не прочитаны в лекционном курсе, то для более глубокого понимания рекомендуется изучить материал, представленный на соответствующих страницах методических указаний. При выполнении лабораторной работы студент должен иметь с собой методические указания и бланк отчёта по данной лабораторной работе, рабочую тетрадь с ответами на контрольные вопросы, миллиметровую бумагу, канцелярские принадлежности: ручки и карандаши, циркуль, транспортир, линейку, калькулятор и др. Каждый студент сдает работу в индивидуальной беседе с преподавателем, предъявляя ему письменный отчет, обязательно включающий в себя цель работы, схему эксперимента, таблицы, графики и векторные диаграммы. Все параметры и данные измерений должны быть приведены с указанием их размерностей. Форма защиты лабораторных работ определяется преподавателем. |
|||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2016-07-26 lectmania.ru. Все права принадлежат авторам данных материалов. В случае нарушения авторского права напишите нам сюда... |