Главная

Категории:

ДомЗдоровьеЗоологияИнформатикаИскусствоИскусствоКомпьютерыКулинарияМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОбразованиеПедагогикаПитомцыПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРазноеРелигияСоциологияСпортСтатистикаТранспортФизикаФилософияФинансыХимияХоббиЭкологияЭкономикаЭлектроника






ПРАВИЛА ВЫПОЛНЕНИЯ И ЗАЩИТЫ РАБОТ


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.

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

ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
ТРЕБОВАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ
ПРАВИЛА ВЫПОЛНЕНИЯ И ЗАЩИТЫ РАБОТ
КРАТКОЕ РУКОВОДСТВО К ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ НА СТАНЦИИ NI ELVIS II
Лабораторная работа № 1. Последовательное соединение резистора и конденсатора, резистора и катушки индуктивности
Лабораторная работа № 2. Параллельное соединение конденсаторов и катушек индуктивности
Лабораторная работа № 3. Исследование однофазного трансформатора
Лабораторная работа № 4. Исследование переходных процессов в RLC-цепях
БЛАНКИ ОТЧЕТОВ ПО ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

 

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

headinsider.info. Все права принадлежат авторам данных материалов.