Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
1.1. Мета роботи
Вивчити будову навчально-дослідного лабораторного стенда для дослідження електричних кіл, ознайомитися з методикою складання електричних схем, навчитись користуватися вимірювальними приладами. Вивчити основи техніки електробезпеки при виконанні лабораторних робіт.
1.2. Будова лабораторного стенда
Навчально-дослідний лабораторний стенд УИЛС-1 призначений для проведення лабораторних занять з курсу електротехніки.
До складу стенда входять стіл, на якому закріплений пульт, що складається з активних і пасивних блоків, набірного поля, 29 набірних елементів, що розміщені в дерев’яному ящику, і з’єднувальних провідників зі штекерами. При виконаннi лабораторних робiт на набірному полі складають електричні кола з набірних елементiв, вимiрювальних приладiв, провiдникiв та перемичок.
Пульт (рис.1.1) представляє собою металевий корпус, в якому розміщені блок постійної напруги БПН, блок змінної напруги БЗН, блок трифазної напруги БТН; блок опорів БО, блок індуктивностей БІ, блок ємностей БЄ і набірне поле НП.
До БПН входять :
- регульоване джерело постійної стабілізованої напруги 2...ЗО В;
- нерегульоване джерело постійної напруги 20 В;
- пристрій "електронний ключ".
Пристрій „електронний ключ” використовують для аналізу пере-хідних процесів. Живлять його від зовнішньої мережі постійного струму напругою 5...15 В, частотою 5...1000 Гц або внутрішньої мережі постійного струму напругою 11...13 В частотою 50 Гц. Для живлення "електронного ключа" від зовнішнього джерела необхідно підключити його до розетки "ВХ.ВНЕШ.СИНХР", а тумблер "СИНХРОНИЗАЦИЯ'' - перевести в положення ''ВНЕШ.СИНХР'' (джерелом зовнішньої син-
хронізації може бути і БПН). Обидва джерела мають схему захисту від короткого замикання і перевантажень. Струм спрацювання захисту Ісп = І А.
Блок змінної напруги БЗН являє собою джерело однофазної змінної напруги синусоїдної, прямокутної і трикутної форм регульованої частоти. Вихідну напругу регулюють плавно в межах 5...20 В, частоту змінюють ступінчасто перемикачем через 1 кГц і плавно - потенціометром. Коли птенціометр “ЧАСТОТА ПЛАВНО” знаходиться в крайньому правому положенні, то частота напруги відповідає величині, вказаній на перемикачі ступінчаcтого регулювання. Точність регулювання частоти складає 2%. Блок має захист від короткого замикания і перевантажень. Струм спрацювання захисту Ісп = І А. Для включення БЗН необхідно тумблер “СЕТЬ” поставити в положення “ВКЛ”, при цьому засвітиться індикатор “СЕТЬ”.
Вимірювальні прилади БПН і БЗН призначені для вимірювання струму і напруги регульованих джерел. Регулювання здійснюють за допомогою потенціометрів.
Блок трифазної напруги БТН є джерелом трифазнї напруги промислової частоти. Кожна фаза електрично незалежна одна від одної. Вихідну напругу кожної фази регулюють ступічасто в межах 0...40 В (=10В) і 1...9 В (=1 В). Кожна фаза має схему захисту від короткого замикання і перевантажень, струм спрацювання захисту Ісп = І А.
При виникненні короткого замикання або перевантаженні (параметри схеми занижені) у блоках спрацьовує електронний захист, і вмикається індикатор “ЗАЩИТА”. Після усунення причин виникнення короткого замикання або перевантаження необхідно натиснути кнопку “ЗАЩИТА”, схема перейде у вихідне положення,погасне індикатор.
Блок опорів БО складається з трьох нерегульованих резисторів RI, R2, R3 і регульованого резистора R4. Регулювання опору R4 здійснюють ступінчасто за допомогою перемикачів SАІ, SА2, SA3. Діапазон регулювання R4 складає 1...999 Ом.
Блок індуктивностей БІ складається з трьох нерегульованих котушок LI, L2, L3 і регульованої індуктивності L4. Регулювання індуктивності здійснюють ступінчасто за допомогою перемикачів SA4, SA5, SA6. Діапазон регулювання індуктивності L4 - 0.1…90 мГн.
Блок ємностей БЄ складається з трьох нерегульованих конденсаторів СІ, С2, СЗ і регульованої ємності С4. Регулювання ємності здійснюють ступінчасто з допомогою перемикачів SA7, SA8, SA9. Діапазон регулювання ємності С4 - 0.01...9.0 мкФ.
На передніх панелях блоків розташовані засоби сигналізації, органи управління (ручки перемикачів, тумблери, кнопки) та вимірювальні прилади. Кожне джерело живленя та всі пасивні елементи мають виходи на відповідні розетки.
Набірне поле НП містить 67 пар певним способом з’єднаних гнізд, призначених для підключення та установки набірних елементів, з яких складають досліджувані кола. Вони виготовлені у вигляді прозорих пластмасових коробочок з вилками. На коробці вказані параметри елемента, які необхідно враховувати при складанні кіл, щоб не перевантажувати струмом як самі елементи, так і джерела живлення.
Над набірним полем розташовані два цифрові універсальні вольтметри РВ7-22А. Вони призначені для вимірювання постійних і змінних напруг та струмів, а також опорів в таких межах: 0,2; 2; 20; 200; 2000 (В, мА, кОм). Функції, межі і вид струму при вимірюваннях встановлюють за допомогою кнопочних перемикачів та комбінацією вхідних гнізд на передній панелі приладу.
Рис.1.2. Передня панель цифрового вольтметра РВ7-22А
На задній стороні стенда розташовані розетки блока комутації електроживлення універсальних приладів (ампервольтметра, осцилографа, частотоміра, фазометра), які необхідні для проведення лабораторних робіт. Прилади встановлюють на верхній кришці стенда.
До складу УИЛС входить прилад комбінований Ф4372 (рис.1.3) з цифровою і електронно-променевою індикацією, призначений для вимірювання постійних струмів і напруг, діючих значень синусоїдних струмів і напруг, опорів постійному струмові, частоти електричних сигналів, візуального спостереження сигналів та визначення їх параметрів за осцилограмою, генерації коливань низької частоти. Прилад складається з розміщених в одному корпусі чотирьох основних блоків:
- блока живлення Б1;
- осцилографа Б2;
- мультиметра і частотоміра Б3;
- блока генераторів Б4.
Елементи блока живлення розміщені на задній стінці приладу, тумблер вмикання живлення "CЕТЬ" знаходиться в ніші верхньої кришки разом з перемикачем живлення блоків Б3-Б4. Живиться прилад від мережі змінної напруги 220 V, 50 Гц.
Рис.1.3. Вигляд передньої панелі приладу Ф4372.
Предня панель приладу поділена на три частини, на які виведені органи керування та індикації блоків; осцилографа Б2, мультиметра Б3 та генераторів Б4.
На передній панелі Б2 знаходиться екран електроннопроменевої трубки з нанесеною масштабною сіткою i ручки керування променем:
-регулювання яскравості променя;
-фокусування променя;
- переміщення променя по горизонталі;
-переміщення променя по вертикалі.
Коефіцієнт передачі каналу вертикального відхилення осцилографа змі-нюється ступінчасто шляхом натискання однієї з кнопок перемикача, позна-ченого “V/дел”, та кнопок додаткових множників коефіцієнтів відхилення на .
Установка тривалості (частоти) розгортки променя по осі X здійснюється ступінчато за допомогою кнопок перемикача” ВРЕМЯ/ДЕЛ”, а також плавно з допомогою ручки ”ПЛАВНО”. Вказаній біля кнопок тривалості розгортки в мікросекундах S (чи мілісекундах mS) відповідає крайнє праве положення ручки ПЛАВНО. За цей час промінь проходить віддаль, яка рівна довжині великої клітинки, що нанесена на екран осцилографа. За допомогою перемикача входів вхід осцилографа можна зробити "відкритим" для дослідження сигналів з постійною складовою частотного спектру або "закритим" для спостереження лише змінних складових синалів. Синхронізація досліджуваних сигналів здійснюється автоматично. Вибір полярності сигналу для синхронізації здійснюється перемикачем ””
Досліджуваний сигнал за допомогою коаксіального кабеля подається на гніздо “ВХОД”. Вибором значення коефіцієната передачі каналу вертикального підсилення та тривалості розгортки добиваються стабільного зображення сигналу на екрані осцилографа, зручного для візуального спостереження. Використовуючи великі поділки масштабної сітки та значення коефіцієнтів передачі по осях X i Y, визначають амплітуду та період досліджуваного сигналу.
На передній панелі мультиметра (блок Б3) розташований п'ятирозрядний цифровий індикатор та органи керування мультиметром:
-кнопка перемикача постійного чи змінного вимірюваних струмів;
- кнопки перемикача виду роботи - I,U,R,F;
- кнопки вибору діапазону вимірюваної величини - mA, k, mV, kHz, A, MΩ, V, MHz ;
- вхідні гнізда: ВХОД, *, 10 A, 1 kV.
В процесі роботи за допомогою кнопки перемикача “ ” вибирається вид струму (постійний або змінний) , вид та діапазон зміни вимірюваної величини. Вимірювана величина залежно від її значення і виду подається на відповідний вхід мультиметра.
Передня панель блока Б4 відноситься до генераторів низької та плавно-змінної частот. При їх використанні необхідно враховувати, що вони мають малу потужність та великий вихідний опір.
1.3. Програма роботи
1. Вивчити правила техніки електробезпеки при виконанні лабораторних робіт.
2 .Вивчити будову навчально-дослідного лабораторного стенда.
3. Ознайомитися з органами керування та порядком роботи вимірювальних приладів.
4. Провести вимірювання опору, постійної та змінної напруг.
5. Вивчити методики одержання коливань трикутної, прямокутної і синусоїдної форм та зміни їх частоти і амплітуди.
6. Навчитися визначати амплітуду і період коливання за допомогою осцилографа.
1.4. Порядок виконання роботи
1. Вивчення УИЛС-1 ведеться при відключеному живленні. Читаючи уважно опис наведеної вище будови стенда, знаходять відповідні написи на лицевих панелях блоків, вмикають та вимикають відповідні перемикачі, кнопки та інші засоби комутації, запам'ятовують їх призначення. Під керівництвом викладача знайомляться з порядком включення приладів, спостерігають за світловою індикацією.
2. Знайомляться з положенням кнопок вибору виду напруг, перемикачів виду і діапазонів вимірюваної величини, вивчають надписи над вхідними гніздами вимірювальних приладів.
3. Для вимірювання опору резистора за допомогою універсального цифрового вольтметра РВ7-22А включіть тумблер” СЕТЬ”, натисніть кнопку к і виберіть відповідну межу вимірювань, наприклад, 2 к,
натиснувши кнопку ”2”. Вставте одні кінці провідників зі штекерами у гнізда приладу “” і в “I,R”, а інші - в гнізда набірного поля НП. В гнізда НП вставте резистор з опором 0,5...2 к і проведіть його вимірювання.
4. Для вимірювання постійної напруги натисніть кнопку “-V”і виберіть максимальну межу вимірювання, наприклад, 200 В або 2000 В. З’єднайте провідниками гнізда приладу ““ та ліве крайнє з межею вимірювання “ 0 – 1000 V- “ з вихідними гніздами регульованого джерела постійної напруги БПН. Увімкніть тумблер “ СЕТЬ” і , повертаючи ручку потенціометра “ НАПРЯЖЕНИЕ ” за годинниковою стрілкою, слідкуйте за показами приладу. Для більш точного вимірювання перейдіть на меншу межу. Визначте max і min значення регульованої напруги БПН. Дані вимірювання занесіть до звіту.
5. Для вимірювання змінної напруги натисніть кнопку “V ~ ”і виберіть максимальну межу вимірювання. З’єднайте провідниками гніздо приладу “ “ і ліве крайнє з межею вимірювання “ 0 – 300 V~ “ і вихідними гніздами регульованого джерела змінної напруги БЗН. Переведіть перемикач в положення “~”, що відповідає синусоїдній формі напруги. Встановіть частоту вихідної напруги, наприклад 1кГц. Увімкніть тумблер “ СЕТЬ” і , повертаючи ручку потенціометра “ НАПРЯЖЕНИЕ ” за годинниковою стрілкою, слідкуйте за показами приладу. Для більш точного вимірювання перейдіть на меншу межу. Визначають max і min значення регульованої напруги . Дані занесіть до звіту.
6. Вивчення форми напруг проводять у такій послідовності. Під'єднують вихідні клеми генератора сигналів до гнізда "ВХОД" осцилографа за допомогою коаксіального кабеля так, щоб гніздо було з'єднане з "холодним" кінцем кабеля. Вмикають живлення осцилографа. Задають тривалість розгортки 1 mS, ручку плавної зміни тривалості “ПЛАВНО” переводять в крайнє праве положення. Ручками і встановлюють лінію розгортки по середині екрану. Поступово виставляють чутливість каналу вертикального відхилення 1 V на поділку, натискаючи почергово кнопки ” 0.01” та “102 ”. При необхідності регулюють яскравість та фокусують промінь ручками “” і “”. Натискують кнопку “”, щоб зробити вхід осцилографа закритим. При цьому на екрані повинна відображатись лише змінна складова досліджуваного сигналу. Вмикають генератор сигналів БЗН.
Встановлюють ручку“НАПРЯЖЕНИЕ” в положення min. Повертаючи ручку плавної зміни вихідної напруги, слідкують за появою зображення на екрані осцилографа. Ручкою плавної зміни частоти генератора добиваються стійкого зображення сигналу, зручного для спостереження. Слідкують за зміною форми коливань при перемиканні перемикача форми сигналу.
7. Зарисовують зображення гармонічних коливань з екрана осцилографа разом з масштабною сіткою. Визначають відхилення сигналу по вертикалі та тривалість періоду у великих поділках сітки на екрані. Використовуючи значення чутливості каналу вертикального відхилення та тривалості установленої розгортки , визначають амплітуду і період коливань сигналу за формулами
і .
Потім розраховують діюче значення напруги та частоту сигналу.
8. Не змінюючи установок генератора, під'єднують до його виходу вхід мультиметра з цифровою індикацією приладу Ф4372 (блок Б3). Натискають кнопки U і 100 V на мультиметрі. Записують діюче значення напруги, висвітлене на індикаторі. При цьому необхідно звертати увагу на положення крапки, яка розділює цілу та дробову частину показу.
Для вимірювання частоти натискають кнопки F та 100 кНz (блок Б3 приладу Ф4372). Результат висвітлюється на табло. Для забезпечення нормальної роботи мультиметра слідкують, щоб при вимірюванні частоти сигналів їх напруга була в межах 0,5... 1,5 V. Порівнюють результати дослідів і розрахунків та роблять висновки про похибки.
1.5.Контрольні запитання
1. Які основні блоки входять до пульта УИЛС-1?
2. Який струм спрацювання захисту блоків живлення?
3. Яким чином здійснюють регулювання опору, індуктивності або ємності?
4. Для чого призначені цифрові універсальні вольтметри РВ7-22А?
5. Для чого призначений прилад комбінований Ф4372?
6. У яких випадках використовують відкритий вхід осцилографа?
7. В якому положенні ручки “ПЛАВНО” тривалість розгортки осцилорафа відповідає значенням, вказаним біля кнопок ступінчатої зміни тривалості розгортки?
8. В якій смузі частот лежать сигнали, що їх можна спостерігати на екрані осцилографа?
9. Чому ураження електричним струмом для людини є небезпечним?
10. Які основні правила електробезпеки в електротехнічних лабораторіях?
Порушення правил техніки безпеки приводить до електротравматизму. Всім, хто зв'язаний з експлуатацією електротехнічного устаткування, в обов'язковому порядку необхідно знати «Правила технічної експлуатації електроустаткування» та «Правила техніки електробезпеки».
При обслуговуванні електроустаткування напруга і струм не виявляють зовнішніх ознак, тому ураження електричним струмом наступає несподівано. Залежно від величини і часу дії струму, що проходить через організм людини, може виникнути електротравма у вигляді опіків, непритомності, судоми, припинення дихання і навіть смерть.
Дослідженнями встановлено, що людина не відчуває дії струму до 0,5 мА. Відчутний струм до 1,5 мА не уражає людину. При струмі 10...15 мА людина не може відірвати рук від електродів. Струм уражає ор гани дихання та серцево-судинну систему. При 100 мА серце припиняє діяльність і, отже, цей струм вважають смертельним.
На ступінь ураження впливає не тільки величина струму, а і час його дії. Пояснюється це тим, що із збільшенням часу дії струму змен шується опір тіла людини за рахунок розширення судин шкіри, підвищення виділення поту. Опір тіла людини буває від 600 до 100 000 Ом. Крім того, величина струму залежить від величини прикладеної напруги та від опору кола, по якому проходить струм. Опір тіла людини - величина змінна і зменшується із збільшенням
напруги. Тому із збільшенням часу проходження струму, а також із збільшенням напруги опір зменшується, а струм зростає, а з ним зростає і ступінь ураження. Зауважимо, що опір людини у нетверезому стані, а також у стані нервового збудження і з дефектами шкіри значно менший, ніж у здорової людини. Це створює ще більшу небезпеку ураження електричним струмом.
Дослідження електротравматизму показують, що близько 60 % нещасних випадків відбуваються через безпосередній дотик до голих струмоведучих частин, які знаходяться під напругою. Велике значення у зменшенні струму ураження мають наявністьсухої підлоги, взуття, діелектричних рукавичок, бот і калош, гумових килимків та інших діелектриків, які в електричному колі створюють додатковий опір, чим значно обмежується сила струму . Слід пам'ятати, що у вологих приміщеннях (відносна вологість яких перевищує 75 %) і у приміщеннях з пилом, що пропускає електричний струм, особливо небезпечно торкатись до струмоведучих частин, ізоляція яких може бути значно нижчою і ненадійною.
Основні правила електробезпеки в електротехнічних
лабораторіях
1. До роботи в лабораторії допускаються лише особи, які вивчили інструкцію з правил безпеки.
2. Вивчивши зміст інструкції і прослухавши додатковий інструк таж, студент розписується в журналі з техніки безпеки і несе відповідальність за виконання основних правил електробезпеки.
3. Забороняється торкатися до неізольованих частин електричної установки, що перебуває під напругою.
4. Не можна без дозволу викладача або завідувача лабораторіями робити будь-які вмикання і перемикання на головному розподільному щиті.
5. Складати коло за схемою можна тільки при вимкненій напрузі.
6. Забороняється прокладати провідники через проходи між робочими місцями і скручувати їх у клубок. Провідники треба брати ізольовані, відповідного перерізу і з ізольованими наконечниками.
7. Усі вимірювальні прилади треба розміщувати так, щоб можна було спостерігати за їх показами, не перехиляючись через провідники.
8. Вмикати струм у колі можна тільки з дозволу викладача.
9. Забороняється виконувати будь-які переминання схеми під напругою.
10. Якщо під час роботи виникла несправність електрообладнання, то про це треба негайно повідомити викладача.
11. У випадку ураження струмом необхідно негайно вимкнути відповідний вимикач, повідомити викладача та надати першу допомогу потерпілому і викликати швидку медичну допомогу.
Рис.1. Зовнішній вигляд пульта УИЛС-1.
14