Тогда коэффициент уменьшения магнитного потока при введении сопротивления в цепь возбуждения

К = = = 0.89.

Частота вращения двигателя при данном сопротивлении в цепи возбуждения

n = = 842.69 об/мин.

Мощность потерь в цепи возбуждения

D Р_в = I (r_в + r_вр) = 0.965² (76 + 0.5 × 76) = 106.16 Вт.

Мощность потерь в цепи якоря не зависит от величины сопротивления реостата в обмотке возбуждения, определяется выражением

DР_а = I r_а = 53.91² × 0.1234 = 358.6 Вт,

а суммарная мощность потерь в цепи якоря и возбуждения определяется

SР = DР_в + DР_а = 106.16 + 358.6 = 464.76 Вт.

Аналогичным образом вычисляются эти величины при других заданных значений сопротивления реостата в цепи возбуждения, а результаты сводятся в табл. 2.16.

Таблица 2.16

Потери мощности и частота вращения двигателя

в зависимости от сопротивления реостата

rвр/ rв		0.5	1.0	1.5
n ,об/мин		842.69	903.6	1013.5	1086.9
DРв, Вт	159.79	106.16	79.45	63.69	52.96
SР, Вт	528.39	464.76	438.05	422.3	411.56
Iв, А	1.45	0.965	0.723	0.579	0.482

По данным табл. 2.16 строим графики n (r_вр/r_в) и SР(r_вр/r_в) в одной координатной системе.

Вывод. При изменении сопротивления в цепи возбуждения частота вращения двигателя увеличивается от 750 об/мин до 1086.9 об/мин, а суммарные электрические потери уменьшаются на 20 %.

Теоретический материал и примеры расчета приводятся в [2,
§ 17.1–17.10, 17.15–17.16; 3, § 9.1–9.5, 9.11–9.19; 6, § 14.1–14.5,
14.10–14.16].

ЗАДАЧА 10. Решение задачи по теме «Трехфазный асинхронный
двигатель c короткозамкнутым ротором»

Условие задачи. Трехфазный асинхронный двигатель с коротко-замкнутым ротором питается от сети с линейным напряжением U_л. Заданы параметры двигателя: номинальный момент Мн, частота вращения nн, ток Iн и коэффициент мощности cos j_1н при номинальной нагрузке, кратность максимального момента М_мах / М_н. Численные значения этих величин приводятся в табл. 2.17. Номинальное фазное напряжение обмотки статора U_1ф = 220 В.

Требуется: 1) описать принцип действия асинхронного двигателя и начертить схему подключения асинхронного двигателя к трехфазной сети; 2) определить способ соединения обмотки статора; 3) определить число пар полюсов обмотки статора и номинальное скольжение; 4) определить коэффициент полезного действия при номинальной нагрузке и критическое скольжение; 5) определить частоту вращения двигателя при моменте сопротивления М_с = 1.4 М_н; 6) определить пусковой момент асинхронного двигателя при снижении напряжения в сети на 8 % .

Таблица 2.17

Исходные данные

Величина	Вариант
Uл, В
Мн, Нм							71.5
nн, об/мин
Iн, А									71.5
cоs j1н	0.80	0.89	0.90	0.90	0.89	0.9	0.91	0.84	0.9	0.90
Mмах / Mн	1. 7	2.0	2.2	1.8	1.7	2.2	2.5	2.0	2.3	1.8

Методические указания. При решении задачи рекомендуем воспользоваться формулами, приведенными в задаче 7.

Для определения коэффициента полезного действия асинхронного двигателя необходимо вычислить на основе заданных параметров активную мощность Р₁, потребляемую из сети, и полезную мощность на валу двигателя Р₂

Р₁ = U_л I_л cоs j_1н, Вт; Р₂ = M_н n_н / 9.55, Вт.

где I_л = I_н – ток, потребляемый двигателем из сети, А.

Частоту вращения двигателя при моменте сопротивления М_с = 1.4 М_н определяем по формуле Клосса

S_кр=S_н (К_мах + ).

Вращающий момент в асинхронном двигателе зависит от квадрата фазного напряжения. В связи с этим понижение напряжения в сети отрицательно сказывается на работе машины, уменьшает пусковой и максимальный моменты. При постоянном моменте сопротивления это приводит к изменению скольжения, значение которого определяется также по формуле Клосса.

Пример. В трехфазном асинхронном двигателе с короткозамкнутым ротором заданы номинальные параметры: полезный момент М_н = 450 Нм, частота вращения n_н = 975 об/мин, ток I_н = 90 А, коэффициент мощности cos j_1н = 0.87, при номинальной нагрузке, кратность максимального момента М_мах / М_н = 2, номинальное фазное напряжение обмотки статора U_1ф = 220 В, питается от сети с линейным напряжением U_л = 380 В.

Требуется определить: 1) способ соединения обмотки статора; 2) число пар полюсов и номинальное скольжение; 3) коэффициент полезного действия при номинальной нагрузке и критическое скольжение; 4) частоту вращения двигателя при моменте сопротивления М_с = 1.2 М_н; 5) пусковой момент асинхронного двигателя при снижении напряжения в сети на 12 %.

Решение. Обмотку статора асинхронного двигателя соединяем по схеме в «звезду», так как линейное напряжение в сети 380 В, а в фазе двигателя–220 В.

При заданной частоте вращения двигателя n₂ = n_н = 975 об/мин, синхронная скорость n₁ = 1000 об/мин, а число пар полюсов

p = = = 3.

Номинальное скольжение асинхронного двигателя определяется формулой

S_н= = = 0.025.

Активная мощность, потребляемая двигателем из сети, рассчитывается выражением

Р₁ = U_л I_л cоs j_1н = × 380 × 90 × 0.87 = 51.53 кВт.

Полезная мощность на валу двигателя

Р₂ = = 45.89 кВт.

Коэффициент полезного действия

h% = 100 = 89 %.

Критическое скольжение определяется из формулы Клосса для номинального режима работы асинхронного двигателя

S_кр = S_н (К_мах + ) = 0.025 (2 + ) =0.093.

а максимальный момент, соответствующий критическому скольжению, равен

М_мах = К_мах М_н = 2 × 450 = 900 Н×м.

Скольжение асинхронного двигателя при заданном статическом моменте М_с = 1.2 М_н определяется также на основе уравнения Клосса

1.2 М_н = .

После преобразования получим квадратное уравнение, где неизвестным является скольжение

1.2 М_н S² – 2 М_мах S S_кр + 1.2 М_н S_кр² = 0.

Решением этого квадратного уравнения является два корня

S_1,2 = ,

А = 4 М S – 1.2 × 4.8 М _н ²S =
= 4 900² × 0.093² – 1.2 × 4.8 × 450²× 0.093² = 17934,

S_1,2 = ;

S₁ = = 0.279; S₂ = = 0.031.

Принимаем скольжение S = 0.031, а частота вращения асинхронного двигателя определится

n₂ = n₁ (1 – S) = 1000 (1 – 0.031) = 969 об/мин.

Пусковой момент асинхронного двигателя при номинальном напряжении в сети определится на основе формулы Клосса, где скольжение при пуске равно единице

М_п = = = 166.05 Н×м.

При понижении напряжения в сети на 12% напряжение на двигателе составит 0.88 U_н. Пусковой момент с учетом квадратичной зависимости от напряжения составит 0.88² М_п и будет равен 136.66 Н×м, что на 22.6 % меньше пускового момента при номинальном напряжении.

Вывод. В асинхронном двигателе колебания напряжения в сети приводят к значительным изменениям вращающего момента, что отрицательно сказывется на режиме пуска двигателя, а в рабочем режиме увеличивает потери и уменьшает коэффициент полезного действия
машины.

Теоретический материал и примеры расчета приводятся в [2,
§ 18.1–18.13; 3, § 10.1–10.14; 6, § 12.1–12.12].

ЗАДАЧА 11. Решение задачи по теме
«Трехфазные трансформаторы»

Условие задачи. В трехфазном двухобмоточном трансформаторе с соедин­ением обмоток по схеме Y/D заданы номинальные параметры: мощность S_н; линейное напряжение первичной обмотки U_1н; линейное напряжение вторичной обмотки U₂н; мощность потерь короткого замыкания Р_к; напряжение короткого замыкания u_к; ток холостого хода i₀; кпд при коэффициенте нагрузки b = 0.5 и соs j₂ = 0.8. Численные значения параметров приводятся в табл. 2.18.

Таблица 2.18

Исходные данные

Величина	Вариант
Sн, кВА
U1н, кВ						6.3			6.3	6.3
U2н, кВ	0.23	0.23	0.23	0.23	0.4	0.4	0.4	0.23	0.23	0.4
Pк, кВт	3.885	3.885	2.783	18.9	1.970	1.350	2.800	12.8	0.880	0.60
uк, %	6.5	4.5	4.5	5.5	6.5	4.7	6.6	6.5	4.5	4.5
i0, %	2.3	2.3	2.4	1.3	2.6	4.5	2.4	1.5	4.5	3.2
h, %	98.1	98.2	98.1	98.8	97.7	97.3	98.0	98.5	97.2	97.5

Требуется: 1) описать принцип действия трансформатора; 2) начертить схему подключения трансформатора, где нагрузкой являются два асинхронных двигателя; 3) определить номинальные токи в обмотках трансформатора; 4) определить коэффициент трансформации фазных и линейных напряжений; 5) определить мощность потерь холостого хода; 6) определить параметры упрощенной схемы замещения трансформатора; 7) определить коэффициент мощности трансформатора в режиме холостого хода; 8) определить коэффициент нагрузки при максимальном КПД и значение этого параметра.

Методические указания. Для определения номинальных токов в обмотках трансформатора и коэффициентов трансформации необходимо воспользоваться расчетными формулами, приведенными в задаче 8.

Расчет мощности потерь холостого хода в трансформаторе проводится на основе выражения коэффициента полезного действия

h = 100,

где Р₂ = S cos j₂ – полезная мощность, кВт; åР = b² Р_к + Р₀ – суммарные потери мощности в трансформаторе, кВт ; Р₀ – мощность потерь холостого хода в трансформаторе, кВт.

Из этого выражения определяется мощность потерь холостого хода

Р₀ = – b² Рк.

Параметрами упрощенной схемы замещения трансформатора являются активное r_к и индуктивное x_к сопротивления обмоток

r_к = r₁ + r'₂; r₁ = r'₂ = r_к / 2; x_к = x₁ + x'₂; x₁ = x'₂ = x_к / 2,

где r₁ и x₁ – активное и индуктивное сопротивления фазы первичной обмотки трансформатора, Ом; r'₂ и x'₂ – приведенное активное и индуктивное сопротивления фазы вторичной обмотки трансформатора, Ом.

Активное и индуктивное сопротивления обмоток трансформатора определяются из выражения мощности короткого замыкания и треугольника короткого замыкания

P_к = 3 I₁ф² r_к; z_к = ,

где I_1ф – ток в первичной обмотке трансформатора, А; z_к = U_к / I_1ф – полное сопротивление короткого замыкания трансформатора, Ом; U_к – напряжение короткого замыкания трансформатора, определяемое выражением, В

U_к = U_1ф.

Коэффициент мощности трансформатора в режиме холостого хода определяется из выражения

Р₀ = 3 U_1ф I₁₀ соs j₀,

где соs j₀ – коэффициент мощности трансформатора в режиме холостого хода; I₁₀ = i₀% I_1ф / 100 – ток холостого хода трансформатора, А.

Условием максимального кпд трансформатора является равенство электрических и магнитных потерь, а выражение коэффициента нагрузки примет вид

b² Р_к = Р₀; b = .

Численное значение этого кпд определяется из формулы

h _мах= 100,

Пример. Трехфазный двухобмоточный трансформатор имеет следующие номинальные данные: мощность S_н = 25 кВА; линейное напряжение первичной обмотки U_1н = 6.3 кВ; линейное напряжение вторичной обмотки U_2н = 0.23 кВ; мощность короткого замыкания Р_к = 0.55 кВт; напряжение короткого замыкания u_к = 4.5%; ток холостого хода i₀ = 3%; при коэффициенте нагрузки b = 0.4 и соs j₂=0.85 кпд h =96.5%; схема соединения обмоток Y/D.

Требуется определить: 1) номинальные токи в обмотках трансформатора; 2) коэффициенты трансформации фазных и линейных напряжений; 3) мощность потерь холостого хода; 4) параметры упрощенной схемы замещения трансформатора; 5) коэффициент мощности трансформатора в режиме холостого хода; 6) коэффициент нагрузки при максимальном кпд и значение этого параметра.

Решение. Вычислим фазные напряжения при соединении обмоток трансформатора по схеме Y/D

U_1ф = U_1н / = 6.3/ = 3.64 кВ; U_2ф = U_2н = 0.23 кВ.

Номинальные токи в обмотках трансформатора

I_1ф = = 2.29 А; I_2ф = = 36.23 А.

Коэффициенты трансформации через фазные напряжения и линейные напряжения определяются по формулам

К_ф = U_1ф/ U_2ф = 3.64 / 0.23 = 16; К_ф = U_1н / U_2н = 6.3 / 0.23 = 27.

Для определения мощности потерь холостого хода вычислим полезную мощность трансформатора

P₂ = b S_н соs j₂ = 0.4 × 25 × 0.85 = 8.5 кВт.

Тогда потери мощности в режиме холостого хода определятся

Р₀ = – b² Р_к = – 0.4²× 0.55 = 0.22 кВт.

Активные сопротивления обмоток трансформатора вычислим по формулам

r_к = = = 34.95 Ом; r₁ = r'₂ = = 17.48 Ом.

Индуктивные сопротивления обмоток трансформатора

U_к = U_1ф = 3640 = 163.8 В; Z_к = = 71.5 Ом.

x_к = = = 63.37 Ом; x₁ = x'₂ = x_к/2 = 63.37/2 = 31.68 Ом

Коэффициент мощности трансформатора в режиме холостого хода рассчитывается выражением

I₁₀ = I_1ф = 2.29 = 0.068 А;

соs j₀ = = = 0.26 .

Коэффициент нагрузки при максимальном КПД

b = = = 0.63.

Максимальное значение кпд трансформатора

h_мах = = = 96.88 %.

Вывод. В режиме холостого хода трансформатор имеет низкий коэффициент мощности и составляет соs j₀ = 0.26.

Теоретический материал и примеры расчета приводятся в [2,
§ 13.1–13.6, 13.10; 3, § 8.1–8.7, 8.10–8.11; 6, § 11.1–11.8].

ЗАДАЧА 12. Решение задачи по теме
«Расчет трехфазных сетей»

Условие задачи. Cиловой распределительный щит стройплощадки питается от трехфазной четырехпроводной линии напряжением 380/220 В. Вид, протяженность и материал проводов линии, способ прокладки кабельной линии, а также характер и мощность приемников электрической энергии приводятся в табл. 2.19. В качестве потребителей применяются асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором при cos j = 0.8 и осветительная нагрузка.

Требуется: 1) определить реактивную мощность каждого приемника и полную мощность всей нагрузки; 2) определить расчетный ток; 3) выбрать стандартное сечение провода (воздушная линия или кабель) по допустимому нагреву; 4) выполнить проверку сечения проводов по потере напряжения.

Таблица 2.19

Исходные данные

Вари­ант	Вид линии	Материал проводов и жил кабелей	Протяжен­ность, м	Мощность двигателей, кВт	Мощность осв. наг­рузки, кВт
	Воздушная	Сталеалюминий
	Кабельная в возд.	Алюминий
	Кабельная в земле	Медь
	Воздушная	Алюминий
	Кабельная в возд.	Медь
	Кабельная в возд.	Алюминий
	Воздушная	Сталеалюминий
	Кабельная в возд.	Медь
	Кабельная в земле	Алюминий
	Воздушная	Алюминий

Методические указания. Работа приемников электрической энергии (источников света, электродвигателей и т.д.) зависит от качества электрической энергии, а именно, от величины подводимого к ним напряжения. При протекании тока в линии возникают потери напряжения, что приводит к отклонению величины напряжения от номинального. При этом под потерей напряжения DU понимают разность действующих значений напряжений в начале линии U₁ и в конце линии U₂.

ГОСТ 13109-67 на качество электрической энергии допускает отклонение напряжения на зажимах приборов рабочего освещения -2.5 +5 % номинального, а на зажимах электродвигателей и аппаратов – 5 +10 % от номинального.

Потери напряжения зависят от сечения проводов. Поэтому при расчете линии, выборе сечения проводов и жил кабеля необходимо учитывать допустимые потери напряжения.

Потеря напряжения, выраженная в процентах от номинального, для трехфазной системы

DU% = (Pr₀ + Qx₀) 10⁵,

где DU% – потеря напряжения; U_н – номинальное линейное напряжение на потребителе, В; L – длина линии, км; r₀, x₀ – активное и реактивное сопротивление 1 км провода линии, Ом/км; Р и Q – активная и реактивная мощности приемника, кВт и квар.

Активное сопротивление 1 км провода линии

r₀ = 1000 r / q ,

где r – удельное электрическое сопротивление материала провода,
Ом×мм²/м (для меди r = 0.0175 Ом×мм²/м, для алюминия r = 0.0283 Ом×мм²/м); q – площадь поперечного сечения провода, мм².

Индуктивное сопротивление воздушной линии напряжением до 10 кВ с медными и алюминиевыми проводами находится в пределах
x₀= 0.35 0.4 Ом/км, а для кабельных линий x₀= 0.07 0.08 Ом/км.

Выражение потерь в линии можно преобразовать так, чтобы по заданной потере напряжения определить необходимое сечение проводов

q = .

Если в конце линии включено несколько потребителей, имеющих различный коэффициент мощности, то активная и реактивная мощности определяются как

P = ; Q = ,

где к – номер потребителя; n – количество потребителей.

Реактивная мощность каждого потребителя определяется по активной мощности и коэффициенту мощности

Q_к = Р_к tg j_к.

Далее определяем полную мощность всей нагрузки и расчетный ток

S = ; I_р = ,

где S – полная мощность приемника, кВА; I_р – расчетный ток в линии, А.

По табл. 2.20 и 2.21 выбираем стандартное сечение, соответствующее ближайшему большему току по условию I_доп I_р, где I_доп – ток, соответствующий выбранному сечению провода и удовлетворяющий допустимому нагреву и требованиям механической прочности, А.

Таблица 2.20

Токовые нагрузки на четырехжильные кабели до 1 кВ

Сечение жилы, мм2	Алюминиевая жила и способ прокладки	Медная жила и способ прокладки
в земле	в воздухе	в земле	в воздухе

Таблица 2.21

Допустимые длительные токовые нагрузки на провода,

прокладываемые вне помещений по ГОСТ 839-59

(допустимый нагрев +70⁰ С при температуре воздуха +25 ⁰С)

Алюминиевые	Сталеалюминиевые
Марка провода	Ток, А	Марка провода	Ток, А	Марка провода	Ток, А
А – 16		АС – 10		АС0 – 150
А – 25		АС – 16		АС0 – 185
А – 35		АС – 25		АС0 – 240
А – 50		АС – 35		АС0 – 300
А – 70		АС – 50		АС0 – 400
А – 95		АС – 70		АС0 – 500
А – 120		АС – 95		АС0 – 600
А – 150		АС – 120		АС0 – 700
А – 185		АС – 150		АСУ – 120
А – 240		АС – 185		АСУ – 150
А – 300		АС – 240		АСУ – 185
А – 400		АС – 300		АСУ – 240
А – 500		АС – 400		АСУ – 300
А – 600				АСУ – 400

После этого линию проверяем по потере напряжения. Если значение этого напряжения лежит в пределах, допустимых ГОСТ 13109-67, то выбранное сечение принимаем, иначе определяем сечение проводов по допустимой потере напряжения и по табл. 2.20 и 2.21 выбираем ближайшее бόльшее стандартное сечение

q _доп q ,

где q _доп – стандартное сечение провода, удовлетворяющее допустимой потере напряжения, мм².

Пример. Трехфазная четырехпроводная воздушная линия питает силовой распределительный щит строительной площадки. Протяженность линии 155 м, материалом является алюминиевый провод, а нагрузкой служат бетономешалки, транспортеры и подъемные краны, приводимые в движение асинхронными двигателями. Суммарная мощность двигателей 70 кВт при коэффициенте мощности cos j = 0.78. Осветительная нагрузка мощностью 25 кВт распределена симметрично (равномерно) по фазам.

Требуется: 1) определить реактивную мощность каждого приемника и полную мощность всей нагрузки; 2) определить расчетный ток; 3) выбрать сечение проводов воздушной линии; 4) выполнить проверку сечения проводов по потере напряжения.

Решение. Так как в конце линии включено два вида потребителей (асинхронные двигатели и осветительная нагрузка), то суммарная активная мощность

P = P₁ + P₂ = 70 +25 = 95 кВт.

Реактивная мощность потребляется только асинхронными двигателями, так как при осветительной нагрузке коэффициент мощности cos j =1

Q = P₁ tg j₁ = 70 × tg 32⁰ =70 × 0.795 = 55.65 квар.

Полная мощность всей нагрузки и расчетный ток в линии определяются по формулам

S = = = 110.1 кВА.

I_р = = = 167.3 А.

По табл. 2.21 принимаем сталеалюминиевый провод марки АС-35 при допустимом длительном токе 175 А, сечением 35 мм²

I_доп =175 А; I_р =167.3 А; q = 35 мм².

Активное сопротивление 1 км провода воздушной линии

r₀ = 1000 r /q = 1000 × 0.0283/ 35 =0.808 Ом/км.

Индуктивное сопротивление воздушной линии x₀ = 0.38 Ом/км. Тогда потеря напряжения, выраженная в процентах от номинального напряжения, определяется по формуле

U% = ¾¾ (Pr₀ + Qx₀)10⁵ = (95 × 0.808 + 55.65 × 0.38)10⁵ = +10.1 %.

В данном случае потери напряжения +10.1 % выше допустимого, так как ГОСТ 13109-67 для осветительной нагрузки допускает отклонение напряжения +5 %. Следовательно, определяем сечение проводов по допустимым потерям

q = = = 105.7 мм².

По табл. 12.3 выбираем провод марки АС-120 стандартным сечением 120 мм², удовлетворяющим допустимой потери напряжения

q _доп q; 120 мм² > 105.7 мм².

Вывод. Для энергоснабжения потребителей на строительной площадке (осветительная нагрузка и асинхронные двигатели) с учетом допустимого ГОСТ 13109-67 отклонения напряжения +5 % выбираем сталеалюминиевый провод марки АС-120, площадь поперечного сечения которого в 3.5 раза превышает сечение, выбранное по допустимому нагреву.

Теоретический материал и примеры расчета приводятся в [7, § 5.3].

ЦИКЛ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

Общие рекомендации по выполнению
лабораторных работ и технике безопасности

Лабораторные работы по электротехнике необходимы для углубления теоретических знаний студентов-заочников, ознакомления с устройством и характеристиками электрических приборов и машин, а также для развития умений анализировать результаты опытов, судить о рабочих свойствах и пригодности электрических устройств для решения практических задач.

Для наиболее эффективного использования учебного времени в лаборатории каждый студент-заочник должен изучить теоретический материал по лекционному курсу и учебной литературе, иметь рабочую тетрадь и вычислительные устройства для обработки результатов наблюдений.

К выполнению лабораторных работ допускаются студенты-заочники, ознакомившиеся с правилами работы в лаборатории, прошедшие инструктаж безопасности.

Лабораторные работы проводятся фронтальным методом подгруппами из двух-трех человек, где один оформляет таблицу приборов и паспортные данные электрических машин (табл. 3.1), а другие готовят расчетную таблицу и собирают рабочую схему.

На первом этапе сборки схемы необходимо собрать последовательную цепь (из проводов большего сечения), а затем подключить параллельные цепи с соответствующими приборами более тонкими проводами.

Включение схемы под напряжение разрешается только после проверки ее преподавателем или лаборантом. После каждого изменения схема должна быть снова проверена.

Перед началом работы приборы с несколькими пределами измерений должны быть включены на максимальный предел измерения, а после пробного включения – на предел, соответствующий положению стрелок прибора во второй части шкалы. Показания всех приборов фиксируются в делениях шкалы прибора с указанием цены деления.

Результаты измерений по каждому опыту (не менее 6-7 точек) необходимо показать преподавателю. После завершения всех опытов рабочая тетрадь предъявляется преподавателю для проверки. Если результаты опытов будут признаны неудовлетворительными, то работа выполняется повторно. По окончании лабораторной работы и проверки данных схема разбирается, а рабочее место приводится в порядок.

Отчеты по лабораторным работам оформляются в одной тетради, первый лист которой является титульным, где указывается название вуза и кафедры, шифр, фамилия и инициалы студента.

В содержание отчета должны быть включены разделы: 1) описание цели работы; 2) перечень исследуемого оборудования и спецификация измерительных приборов, составленная в виде табл. 3.1; 3) электрическая схема; 4) основные расчетные формулы; 5) таблица с записью результатов эксперимента и вычислений; 6) графики зависимостей и векторные диаграммы; 7) краткие выводы по работе.

Таблица 3.1

Спецификация измерительных приборов

Наименование прибора	Заводской номер	Условное обозначение	Класс точности	Пределы измерения	Цена деления

Схемы и таблицы рекомендуется выполнять карандашом с применением чертежных инструментов в соответствии с условными обозначениями (см. прил. 2). Графики и диаграммы следует представлять в определенном масштабе размером не менее 80х80 мм, желательно на миллиметровой бумаге. При построении графиков по оси абсцисс в масштабе откладывают независимую переменную. Если в одних координатных осях строят несколько графиков, то следует провести дополнительные оси параллельно основной, каждую со своим масштабом.

Результаты лабораторного эксперимента представляются на соответствующем графике в виде точек, после чего проводится плавная кривая, изображающая исследуемую функциональную зависимость.

На основе анализа экспериментальных данных необходимо сделать выводы, в которых указывается, какие теоретические положения подтверждаются результатами опытов испытуемых электроустановок, дать рекомендации по целесообразной эксплуатации отдельных элементов электрооборудования.

Подготовка к лабораторным работам предполагает самостоятельную проработку теоретического материала. В связи с этим в пособии приводится минимум информации, рассчитанный на определенный уровень компьютерной подготовки студента-заочника, так как отдельные работы предполагают обработку результатов на ЭВМ с элементами учебного исследования.

В каждой работе приводятся основные расчетные формулы, позволяющие выполнить обработку измерений, а также контрольные вопросы и источники информации.

Защита лабораторных работ проводится индивидуально в виде тестового опроса на компьютере или собеседования при наличии отчета, оформленного в соответствии с требованиями. При защите необходимо показать достаточные теоретические знания по данному вопросу, физическую сущность изучаемых явлений, умение объяснить построенные графики и диаграммы, а также сделать обоснованный и технически грамотный вывод по работе.

При выполнении лабораторных работ по электротехнике необходимо соблюдать правила электробезопасности. В связи с этим запрещается: 1) при сборке схемы пользоваться проводами с неисправной изоляцией; 2) без разрешения преподавателя подавать напряжение на рабочий стенд; 3) закреплять контакты или зажимы, менять проводники или приборы, а также выполнять всякие изменения в схеме при наличии напряжения в цепи; 4) касаться оголенных контактов индукционных катушек и конденсаторов; 5) размыкать цепи вторичных обмоток трансформаторов, когда по первичной протекает ток; 6) разбирать схему при наличии напряжения на испытательном стенде.

Лабораторная работа № 1
Сборка электрической схемы
и определение показаний приборов

Цель работы: научиться собирать электрические схемы, определять цену деления электроизмерительных приборов, а также показания амперметров, вольтметров и ваттметров при различных нагрузках.

Приборы и оборудование:

– источник переменного регулируемого напряжения (ЛАТР) от 0 до 220 В;

– амперметр электромагнитный с пределами 1–2.5 А;

– вольтметр электромагнитный с пределами 75–150–300 В;

– ваттметр электродинамический с пределами 1А, 150 В;

– соединительные провода 12 шт.;

– в качестве нагрузки используем три группы лампового реостата.

Порядок выполнения работы

1. Собрать электрическую схему в соответствии с рис. 3.1.

2. Определить цену деления и снять показания приборов, используя следующие формулы:

C_i = I_н / n_мах ; C_u = U_н / n_мах ; C_P = P_н / n_мах,

P_н = U_н I_н ; I = C_i n ; U = C_u n ; P = C_P n.

где C_i, C_u, C_P – цена деления амперметра, вольтметра и ваттметра; I_н, U_н, P_н – пределы по току, напряжению и мощности; n_мах – максимальное число делений по шкале прибора; n – число делений, на которое отклоняются стрелки приборов; I, U, P – значения тока, напряжения и мощности.

Рис. 3.1. Электрическая схема: а) первый этап; б) второй этап

3. На вольтметре и ваттметре установить пред