Требования к знаниям и умениям.

В результате освоения дисциплины обучающийся должен

уметь:

· применять основные определения и законы теории электрических цепей;

· учитывать на практике свойства цепей с распределенными параметрами и нелинейных электрических цепей;

· различать непрерывные и дискретные сигналы и их параметры;

знать:

· основные характеристики, параметры и элементы электрических цепей при гармоническом воздействии в установившемся режиме;

· свойства основных электрических RC и RLC- цепочек, цепей с взаимной индукцией;

· трехфазные электрические цепи;

· основные свойства фильтров;

· непрерывные и дискретные сигналы:

· методы расчета электрических цепей;

Перечень лабораторных работ.

Содержание лабораторных работ.

Лабораторная работа № 1

Опытная проверка свойств последовательного

и параллельного соединения резисторов.

Цель работы: Проверка на опыте особенностей последовательного и параллельного соединения резисторов.

Требования безопасности труда

Для обеспечения безопасности выполнения лабораторной работы необходимо:

1. Сборку схемы производить при выключенном напряжении.

2. Схему включать под напряжение только после того, когда её проверит лаборант или преподаватель.

3. При выполнении работы не касаться токоведущих частей схемы, не заходить за стенд, не производить смены перегоревших предохранителей.

Таблица 1. Технические данные приборов.

Наименование	Тип	Пределы измерений	Цена деления	Класс точности
Амперметр Амперметр Амперметр Вольтметр

Рисунок 1. Последовательное соединение резисторов. Схема электрическая

Рисунок 2. Параллельное соединение резисторов. Схема электрическая

Ход работы.

1. Собрать цепь из последовательно соединенных резисторов рисунок 1 и показать ее преподавателю.

2. Включить цепь. Измерить силу тока и падение напряжения на каждом участке при двух значениях сопротивлений резисторов R₁ и R₂. Результаты занести в таблицу2.

Таблица 2. Опытные и расчетные данные.

3. Собрать цепь для параллельного соединения резисторов рисунок 2 и показать ее преподавателю.

4. Включить цепь. Измерить напряжение и силу токов в ветвях при двух значениях сопротивлений резисторов R₁ и R₂.

5. Результаты занести в таблицу 3.

Таблица 3. Опытные и расчетные данные.

6. Для цепи с последовательным соединением рассчитать сопротивление и мощность каждого резистора, эквивалентное сопротивление, а также мощность всей цепи. Результаты занести в таблицу 2.

7. Для цепи с параллельным сопротивлением рассчитать сопротивление и мощность каждого резистора, эквивалентное сопротивление, а также мощность всей цепи. Результаты занести в таблицу 3.

8. По лабораторной работе сделать заключение относительно особенностей последовательного и параллельного соединения резисторов.

Формулы, используемые для расчета:

1. Для последовательного соединения.

R₁ = U₁/ I; R₂ = U₂/ I; R экв = R₁+R₂; P₁ = U₁* I; P₂ = U₂* I; U = U₁+U₂

2. Для параллельного соединения.

R₁ = U/ I₁; R₂ = U/ I₂; R экв. = R₁* R₂ / (R₁+R₂); I = I₁+I₂

P₁ = U* I₁; P₂ = U* I₂; P = U* I

Требования к отчету

Отчет должен содержать:

• название лабораторной работы;
• формулировку цели работы;
• схему установки;
• характеристики приборов;
• результаты измерений;
• графики характеристик;
• выводы по работе.
• Краткие письменные ответы на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы:

1. Какое соединение резисторов называется последовательным, параллельным, смешанным?

2. Как определяются токи и напряжения при последовательном соединении резисторов; при параллельном соединении резисторов?

3. Чему равно полное сопротивление цепи при последовательном соединении

резисторов; при параллельном соединении?

Лабораторная работа № 2

Измерение потери напряжения в линии

Цель работы: Исследовать модель линии электропередачи и установить основные закономерности потери напряжения в проводах при передачи электроэнергии постоянным током на расстояние.

Требования безопасности труда

Для обеспечения безопасности выполнения лабораторной работы необходимо:

1. Сборку схемы производить при выключенном напряжении.

2. Схему включать под напряжение только после того, когда её проверит лаборант или преподаватель.

3. При выполнении работы не касаться токоведущих частей схемы, не заходить за стенд, не производить смены перегоревших предохранителей.

Таблица 1. Технические данные приборов.

Наименование	Тип	Предел измерений	Цена деления	Класс точности
Амперметр Вольтметр Модель линии

Рисунок. 1. Измерение потери напряжения. Схема электрическая.

Ход работы.

1. Собрать цепь и показать ее преподавателю.

2. Включить цепь, исследовать влияние нагрузки на потерю напряжения в проводах.

3. Рассчитать потерю напряжения, мощность потерь, КПД линии. Результаты записать в таблицу 2.

Таблица 2. Опытные и расчетные данные.

Из опыта	Из расчета
I, A	U1, B	U2, B	ΔU, B	L, м	ρ,	d, мм	S, мм2	ΔU1,B	ΔP, Вт	КПД, %

4. По лабораторной работе сделать заключение относительно, закономерности потери напряжения в проводах при передачи электроэнергии постоянным током на расстояние.

Формулы для расчета:

1. Потеря напряжения: ΔU = U₁ – U₂

DU’ =I*2rl/S

S=pd²/4

2. Потеря мощности: ΔP = ΔU*I

3. КПД линии: КПД=U₂/U₁*100%

Требования к отчету

Отчет должен содержать:

• название лабораторной работы;
• формулировку цели работы;
• схему установки;
• характеристики приборов;
• результаты измерений;
• графики характеристик;
• выводы по работе.
• Краткие письменные ответы на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы:

1. Что такое потери напряжения в линии?

2. Как подсчитать падение напряжения в проводах, если известны сопротивление проводов и ток нагрузки?

3. От каких параметров зависит сопротивление проводов?

4. Как определить КПД линии электропередачи?

5. Почему с увеличением длины линии электропередачи необходимо поднять ее рабочее напряжение?

Лабораторная работа № 3

Неразветвленная цепь переменного тока с активным сопротивлением и

индуктивностью.

Цель работы:Изучение влияния активного сопротивления и индуктивности на ток, мощность и cos φ.

Требования безопасности труда

Для обеспечения безопасности выполнения лабораторной работы необходимо:

1. Сборку схемы производить при выключенном напряжении.

2. Схему включать под напряжение только после того, когда её проверит лаборант или преподаватель.

3. При выполнении работы не касаться токоведущих частей схемы, не заходить за стенд, не производить смены перегоревших предохранителей.

Таблица 1. Технические данные приборов.

Рисунок. 1. Неразветвленная цепь переменного тока с активным сопротивлением и

индуктивностью. Схема электрическая

Ход работы.

1. Собрать электрическую цепь рисунок. 1 и показать ее преподавателю.

2. Включить цепь и при двух значениях активного сопротивления реостата R измерить силу тока, а также напряжение и мощность на каждом участке цепи (AB, ВС, АС) методом касания свободных концов ваттметра и вольтметра к зажимам цепи.

3.Постепенно выдвигая сердечник из катушки, для двух его положений, снять показания всех измерительных приборов.

4. По полученным данным определить для каждого из четырех опытов необходимые величины:

- Активное сопротивление катушки R_К = P_К/ I²

- Активное сопротивление всей цепи R = Р/ I²

- Полное сопротивление всей цепи Z = U/ I

- Реактивное сопротивление катушки Х_К=

- Полное сопротивление катушки Z_K = U_K/ I

- cos _K = R_K/ Z_К; cos = R/ Z

- Активную составляющую напряжения на катушке U _AK = I* R_K

- Реактивную составляющую напряжения на катушке U _PK = I* X_K

5. Опытные и расчетные данные занести в таблицу 2.

6. Построить в масштабе векторные диаграммы тока, напряжений.

7. Сделать выводы относительно влияния активного и индуктивного сопротивлений на ток, мощность и cos

Таблица 2. Опытные и расчетные данные.

Опытные данные

Расчетные данные

U, В

UК, В

UR, В

P, Вт

PK, Вт

PR, Вт

I,А

RK, Ом

R, Ом

Z, Ом

XK, Ом

ZK, Ом

S, ВА

Q, вар

cos

cos к

U AK, В

U РК, В

Требования к отчету

Отчет должен содержать:

• название лабораторной работы;
• формулировку цели работы;
• схему установки;
• характеристики приборов;
• результаты измерений;
• графики характеристик;
• выводы по работе.
• Краткие письменные ответы на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы:

1. Как определяется полное сопротивление цепи переменного тока?

2. Какое явление называют резонансом напряжений, и каковы его характерные признаки?

3. Чему равна резонансная частота, если известны индуктивность и емкость цепи?

4. Чему равен коэффициент мощности при резонансе?

Лабораторная работа № 4

Разветвленная цепь переменного тока с катушкой индуктивности и конденсатором.

Цель работы: Изучить параллельное соединение катушки индуктивности и конденсатора, влияние конденсаторов на коэффициент мощности.

Требования безопасности труда

Для обеспечения безопасности выполнения лабораторной работы необходимо:

4. Сборку схемы производить при выключенном напряжении.

5. Схему включать под напряжение только после того, когда её проверит лаборант или преподаватель.

6. При выполнении работы не касаться токоведущих частей схемы, не заходить за стенд, не производить смены перегоревших предохранителей.

Таблица 1. Технические данные приборов.

Наименование	Тип	Предел измерений	Цена деления	Класс точности
Амперметр Амперметр Амперметр Вольтметр Ваттметр

Рисунок 1. Разветвленная цепь переменного тока с катушкой индуктивности и конденсатором. Схема электрическая.

Ход работы.

1. Собрать электрическую цепь и показать ее преподавателю.

2. Включить цепь и установить ток в катушке больше тока в конденсаторе (путем изменения емкости конденсатора или индуктивности катушки с помощью сердечника). Показания приборов записать в таблицу 2.

3. Установить ток в конденсаторе больше тока в катушке. Показания приборов записать в таблицу 2.

4. Изменяя емкость конденсатора, добиться минимального тока в неразветвленной цепи (РА₁). Показания приборов записать в таблицу 2.

5. По полученным данным определить для каждого опыта необходимые величины.

- Коэффициент мощности всей цепи cos = P/ U* I

- Активное сопротивление катушки Rк = P/ I²к

- Полное сопротивление катушки Zк =U/ Iк

- Реактивное сопротивление катушки Xк =

- Реактивное сопротивление конденсатора Xc = U/ Ic

- Реактивную мощность катушки Q_L = I * Xc

- Реактивную мощность конденсатора Qc = I * Xc

- Реактивную мощность всей цепи Q = Q_L– Qc

- Активную составляющую тока катушки Iак = I_K cos _к = I_K

- Реактивную составляющую тока катушки Ipк = I_K sin _к = I_K

6. Расчетные данные записать в таблицу 2.

7. Построить в масштабе векторные диаграммы напряжения, токов для каждого опыта.

8. Сделать заключение относительно влияния емкостного сопротивления конденсатора на ток, реактивную мощность, коэффициент мощности.

Таблица 2. Опытные и расчетные данные.

Требования к отчету

Отчет должен содержать:

• название лабораторной работы;
• формулировку цели работы;
• схему установки;
• характеристики приборов;
• результаты измерений;
• графики характеристик;
• выводы по работе.
• Краткие письменные ответы на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы:

1. Как рассчитать действующий ток в неразветвленной части электрической цепи синусоидального тока?

2. Что означает резонанс токов и при каких условиях он возникает?

3. Чему равен коэффициент мощности электрической цепи при резонансе?

4. Могут ли действующие токи параллельно соединенных ветвей электрической цепи превышать действующий ток в ее неразветвленной части?

5. Каким образом может быть получен резонанс токов?

Лабораторная работа № 5

Соединение потребителей электроэнергии в звезду.

Цель работы:Изучение особенностей трехфазной цепи при соединении потребителей электроэнергии в звезду.

Требования безопасности труда

Для обеспечения безопасности выполнения лабораторной работы необходимо:

7. Сборку схемы производить при выключенном напряжении.

8. Схему включать под напряжение только после того, когда её проверит лаборант или преподаватель.

9. При выполнении работы не касаться токоведущих частей схемы, не заходить за стенд, не производить смены перегоревших предохранителей.

Таблица 1. Технические данные приборов.

Источник питания - четырехпроводная трехфазная сеть напряжением 42В с коммутационной и защитной аппаратурой.

Рисунок. 1 Соединение потребителей электроэнергии в звезду. Схема электрическая

Ход работы.

1. Собрать электрическую цепь рисунок. 1.

2. При замкнутом нулевом проводе включить установку под напряжение и установить равномерную нагрузку всех трех фаз. Измерить вольтметром линейные и фазные напряжения, напряжение между нулевыми точками 0-0 и записать показания вольтметра и амперметра в таблицу 2.

3. Отключить нулевой провод и снова произвести измерения.

4. Изменить нагрузку в одной из фаз и замкнуть нулевой провод. Повторить те же изменения и записать в таблицу 2 показания вольтметра и амперметров.

5. Отключить нулевой провод и снова произвести те же измерения. Показания приборов записать в таблицу 2.

6. Отключив полностью нагрузку одной из фаз, повторить все измерения при включенном, а затем при отключенном нулевом проводе. Показания приборов записать в таблицу 2.

7. Определить для всех случаев фазные мощности, мощность всей цепи по формулам: Ра = Uа* Iа; Pв = Uв* Iв; Pc = Uc* Ic; P = Ра + Рв + Рс; соs , поскольку нагрузка является чисто активной.

8. Построить по данным таблицы в масштабе векторные диаграммы для трех случаев:

- равномерная нагрузка

- неравномерная нагрузка при включенном нулевом проводе.

- неравномерная нагрузка при отключенном нулевом проводе.

9. Сделать краткие выводы по работе, отметив назначение нулевого провода.

Таблица 2. Опытные и расчетные данные.

Требования к отчету

Отчет должен содержать:

• название лабораторной работы;
• формулировку цели работы;
• схему установки;
• характеристики приборов;
• результаты измерений;
• графики характеристик;
• выводы по работе.
• Краткие письменные ответы на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы:

1. Как соединить фазы токоприемника звездой?

2. Какое напряжение называется фазным и какое - линейным?

3. Какие существуют зависимости между действующими линейными и фазными напряжениями трехфазной четырехпроводной сети?

4. При каких условиях трехфазная система называется симметричной?

5. В каких условиях можно обойтись без нейтрального провода?

Лабораторная работа № 6

Исследование переходных процессов в цепи с емкостью.

Цель работы: Исследовать процессы, происходящие в неразветвленной цепи, содержащей сопротивление и емкость, при включении на постоянное напряжение, а также при разрядке конденсатора на резистор.

Требования безопасности труда

Для обеспечения безопасности выполнения лабораторной работы необходимо:

10. Сборку схемы производить при выключенном напряжении.

11. Схему включать под напряжение только после того, когда её проверит лаборант или преподаватель.

12. При выполнении работы не касаться токоведущих частей схемы, не заходить за стенд, не производить смены перегоревших предохранителей.

Таблица 1. Технические данные приборов.

Рисунок. 1. Электрическая цепь с конденсатором. Схема электрическая.

Ход работы.

1. Разрядить конденсатор, собрать цепь и показать ее преподавателю для проверки.

2. Подключить конденсатор к цепи (переключатель в положении 1) через равные промежутки времени записать показания вольтметра. Опыт зарядки конденсатора продолжить до практического окончания переходного процесса.

3. Перевести переключатель в положение 2 и повторить измерения напряжения при разрядке конденсатора. Опыт зарядки конденсатора продолжить до практического окончания переходного процесса. Результаты записать в таблицу 2

Таблица 2.опытные и расчетные данные.

4. Расчитать постоянную времени t = RC

где R – сопротивление цепи

С – емкость конденсатора.

5. Определить напряжение на резисторе для различных моментов времени.

6. Определить силу тока в цепи для различных моментов времени.

7. Построить графики изменения тока и напряжения в функции времени

8. Сделать заключение по лабораторной работе.

Требования к отчету

Отчет должен содержать:

• название лабораторной работы;
• формулировку цели работы;
• схему установки;
• характеристики приборов;
• результаты измерений;
• графики характеристик;
• выводы по работе.
• Краткие письменные ответы на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы:

1. Что такое переходной процесс?

2. Что такое t, каким способом можно ее определить?

3. Укажите направление энергии при зарядке и разрядке конденсатора?

Перечень рекомендуемой литературы:

Основная литература

1. Данилов И.А. Общая электротехника с основами электроники. Данилов И.А., Иванов П.М. – М.: Высшая школа, 2009, 347 стр.

2. Электротехника и электроника /Под редакцией доктора технических наук, профессора Б.И. Петленко – М.: ACADTMIA, 2008, 218стр.

3. Бутырин П.А. Электротехника. Бутырин П.А., Толчеев О.В., Шакирзянов Ф.Н. – М.: ACADEMIA, 2009, 218 стр..

4. Кузнецов М.И. Основы электротехники. – Трудрезервиздат, 2005, 364 стр.

5. Новиков П.Н. Задачник по электротехнике с основами промышленной электроники. Новиков П.Н., Кауфман В.Я. – М.: Высшая школа, 2005, 397 стр.

6. Жаворонков М.А. Электротехника и электроника.- Жаворонков М.А.,Кузин А.В. – М.: ACADEMIA, 2005, 93 стр.

Дополнительная литература

1. Синдеев Ю.Г. Электротехника с основами электроники. – Ростов на Дону: Феникс, 2009,163 стр.

2. Касаткин А.С. Электротехника. Касаткин А.С. Перекалин М.А. –М.: Госэнергоиздат, 2009, 425 стр.

3. Под редакцией проф. А.Я. Шихина. Электротехника. – М.: Высшая школа, 2010, 229 стр.

4. Федотов В.И. Основы электроники. – М.: Высшая школа, 2010, 312 стр.

5. Криштафович А.К. Основы промышленной электроники: Учебник для техникумов. Криштафович А.К.,Трифонюк В.В. – М.: Высшая школа, 2011, 118 стр.

6. Евдокимов Ф.Е. Основы электротехники. – М.: Высшая школа, 2010, 189 стр.

Интернет-ресурсы

Электронные ресурсы: «Электроника и электротехника», Форма доступа:

- http://pedsovet.su/load/71

- www.electrotechnika.info/index.php…

- dljamenja.ucoz.ru/news/lekcii_po_ehlektrotekhnike

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: