Методические указания по выполнению лабораторных работ по дисциплине «Электротехника и электроника»

Скачать 346.51 Kb.

Название	Методические указания по выполнению лабораторных работ по дисциплине «Электротехника и электроника»
страница	3/4
Тип	Методические указания

rykovodstvo.ru > Руководство эксплуатация > Методические указания

1 2 3 4

Ознакомление с комплектом типового лабораторного оборудования

Компоновка оборудования

Общая компоновка типового комплекта оборудования в стендовом исполнении показана на рис. 1.1. На лабораторном столе закреплена рама, в которой устанавливаются блок генераторов с наборным полем, блок мультиметров, блок ваттметра и блок однофазного источника питания. Расположение блоков в раме жёстко не фиксировано. Оно может изменяться для удобства проведения того или иного конкретного эксперимента. На стол устанавливается осциллограф. Однофазный источник питается от трёхпроводной однофазной сети (фаза, ноль и земля). В нём смонтированы устройство защитного отключения при нарушении изоляции, автомат для защиты от сверхтоков и блок розеток и разъёмов (на тыльной стороне блока) для подключения всех остальных блоков и осциллографа.

В выдвижных ящиках стола хранятся набор миниблоков, соединительные провода, перемычки и шнуры питания, методические материалы. Ящики имеют встроенные замки.

Рис.1.1

В настольном исполнении всё оборудование располагается на столе заказчика, а конструкция рамы изменена таким образом, чтобы она устойчиво стояла на столе без какого либо крепления.

Блок генераторов напряжений с наборным полем

Общий вид блока генераторов напряжений показан на рис. 1.2. В левой части расположены органы управления источников питания, в правой – гнёзда для подключения исследуемых элементов электрической цепи (миниблоков). В нижней части показан фрагмент электрической цепи, собранной на наборном поле.

Все источники напряжений включаются и выключаются общим выключателем «СЕТЬ» и защищены от внутренних коротких замыканий плавким предохранителем с номинальным током 0,5 А.

Рис.1.2
На лицевой панели блока указаны номинальные напряжение и ток каждого источника напряжения, а также диапазоны изменения регулируемых выходных величин. Все источники напряжений имеют общую точку «0», не соединённую с заземлённым корпусом блока. Источники защищены от перегрузок и внешних коротких замыканий самовосстанавливающимися предохранителями с номинальным током 0,2 А. О срабатывании предохранителя свидетельствует индикатор «I >».

Источник синусоидальных напряжений содержит трёхфазный регулируемый по амплитуде выходного напряжения преобразователь однофазного напряжения 50 Гц в трёхфазное напряжение (U_ф = 0…8 В). Выходное сопротивление трёхфазного источника в рабочем диапазоне токов близко к нулю.

Генератор напряжений специальной формы вырабатывает на выходе синусоидальный, прямоугольный двухполярный, прямоугольный однополярный или треугольный сигнал в зависимости от положения переключателя «ФОРМА». Выходное сопротивление генератора в рабочем диапазоне токов также близко к нулю. Частота сигнала регулируется десятиоборотным потенциометром «ЧАСТОТА» с цифровой индикацией положения подвижной части и переключателем диапазонов «МНОЖИТЕЛЬ». Имеется три диапазона регулирования частоты:

×1 – от 25…30 до 1020…1025 Гц (индикация в окошке счётчика соответствует частоте в герцах);

×10 – от 250…300 до 10200…10250 Гц (показание счётчика, умноженное на 10, соответствует частоте в герцах);

×100 – от 2500…3000 до 102000…102500 Гц (показание счётчика, умноженное на 100, соответствует частоте в герцах).

Частота выходного напряжения не зависит как от формы и амплитуды сигнала, так и от тока нагрузки.

Амплитуда выходного сигнала регулируется потенциометром «АМПЛ». При положениях переключателя диапазонов ×1 и ×10 амплитуда регулируется от 0 до 12…12,5 В, а при положении ×100 - от 0 до 6…6.5 В.

Генератор постоянных напряжений содержит два источника стабилизированного напряжения +15 В и – 15 В относительно общей точки 0 и регулируемый источник от -13 В до + 13 В. Выходные сопротивления этих источников также близки к нулю. Регулируемый источник допускает режим работы с обратным током (режим потребления энергии).

Наборная панель, расположенная справа от генератора напряжений служит для расположения на ней миниблоков в соответствии со схемой данного опыта.

Гнёзда на этой панели соединены в узлы, как показано на ней линями. Поэтому часть соединений выполняется автоматически при установке миниблоков в гнёзда панели. Остальные соединения выполняются проводами и перемычками. Так на фрагменте цепи, показанной на рис.1.2, напряжение от фазы С трёхфазного источника подводится с помощью перемычки к одной из обмоток трансформатора. К другой обмотке подключены резистор и конденсатор, соединённые последовательно. Общая точка «0» источников подсоединена к цепи проводом.

Для измерения токов в ветвях цепи удаляется одна из перемычек и вместо неё в образовавшийся разрыв включается амперметр. Для измерения напряжений на элементах цепи параллельно рассматриваемому элементу включается вольтметр.

Набор миниблоков

Миниблоки представляют собой отдельные элементы электрических цепей (резисторы, конденсаторы, индуктивности диоды, транзисторы и т.п.), помещённые в прозрачные корпуса, имеющие штыри для соединения с гнёздами наборной панели. Некоторые миниблоки содержат несколько элементов, соединённых между собой или более сложные функциональные блоки. На этикетках миниблоков изображены условные обозначения элементов или упрощённые электрические схемы их соединения, показано расположение выводов и приведены основные технические характеристики. Миниблоки хранятся в специальном контейнере. Общий вид контейнера с миниблоками представлен на рис. 1.3.

В таблице 3 приведены характеристики одноэлементных миниблоков, а ниже дано описание более сложных миниблоков.

Миниблоки «Амперметр» (6 шт.) позволяют подключать амперметр в различные ветви исследуемой электрической цепи без разборки схемы. Эти миниблоки устанавливаются в наборную панель в тех местах схемы, где требуется измерять токи. В крышку миниблока встроено гнездо
Таблица 3

Наименование и характеристики	Кол.	Наименование и характеристики	Кол.
1. Резисторы МЛТ, 2 Вт, 5%: 2,2 4,7 10 Ом 22 Ом 33 Ом 47 Ом 100 Ом 150 Ом 220 Ом 330 Ом 470 Ом 1 кОм 2,2 кОм 4,7 кОм 10 кОм 22 кОм 47 кОм	1 1 1 1 1 1 2 1 1 1 2 3 1 1 2 1 1 1 1 1 2	2. Конденсаторы К-73-9, К73-17 63…100 В: 0,01 мкФ 0,1 мкФ 0,22 мкФ 0,47 мкФ 1 мкФ 4,4 мкФ (2 по 2,2мкФ) SR-63 В, 10 мкФ SR-63 В, 100 мкФ SR-35 В, 470 мкФ 3.Потенциометр СП4-2М 1 кОм 4. Лампа сигнальная СМН-10 55 5. Стабилитрон КС456А, 5,6 В 6. Светодиод АЛ 307 Б 7. Диоды КД 226 (1N5408) 1А, 100 В 8. Микропереключатель (тумблер) 10. Индуктивности: 33 мГн, 50 мА (09Р333J) 100 мГн, 50 мА (3 шт. 09Р333J) 14. Транзистор биполярный КТ503Г (вывод базы справа) 17. Транзистор биполярный КТ503Г (вывод базы слева)	1 1 1 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 6 1 2 1 1 1

коаксиального разъёмного соединителя, а к амперметру подсоединяется кабель с соответствующим штырём.

11. Миниблок «Фазовое управление тиристора» содержит маломощный тиристор КУ101 и генератор импульсов (рис. 1.4). Генератор импульсов выполнен на однопереходном транзисторе VT1. При подаче полуволны напряжения на анод запертого тиристора конденсатор C1 заряжается через сопротивления R₁, и R₃. Когда напряжение на конденсаторе достигает значения 0,7…0,8 от напряжения стабилизации стабилитрона, транзистор открывается и конденсатор разряжается по цепи эмиттер – база – управляющий электрод – катод тиристора. Тиристор отпирается, создает цепь для протекания тока через нагрузку и одновременно шунтирует генератор импульсов. Скорость заряда конденсатора и, следовательно, задержка подачи отпирающего импульса по отношению к моменту подачи положительного напряжения на анод тиристора регулируется потенциометром R₃. Вывод Х2 служит только для наблюдения импульсов управления с помощью осциллографа

Рис. 1.3

Рис.1.4

Рис.1.4

12. Миниблок «Усилительный каскад с общим эмиттером» служит для исследования однокаскадных и двухкаскадных транзисторных усилителей. Его схема изображена на рис. 1.5. Конденсатор С1 является разделительным, а конденсатор С2 служит для уменьшения верхней границы полосы пропускания.

Рис. 1.5

13. Миниблок «Стабилизатор напряжения» (рис.1.6) представляет собой замкнутую систему автоматического регулирования выходного напряжения и состоит из регулирующего элемента, совмещённого с усилителем (VT1), (DD1), сравнивающего устройства (DD1) и источника опорного напряжения (VD2). Для задания величины выходного напряжения служит потенциометр R2.

Рис.1.6

15. Миниблок «Измерительный преобразователь» служит для измерения высокочастотных сигналов, например, при снятии частотных характеристик электрических цепей. Необходимость в этом миниблоке обусловлена тем, что диапазон частот мультиметров, входящих в комплект стенда, составляет от 40 до 400 Гц. Он представляет собой выпрямитель на вход которого подаётся синусоидальное измеряемое напряжение, а к выходу подключается мультиметр в режиме измерения постоянного напряжения. Выпрямитель выполнен на операционном усилителе и его коэффициент передачи подобран так, что величина постоянного выходного напряжения равна действующему значению переменного входного напряжения.

17 и 19. Миниблок «Трансформатор». Трансформатор выполнен на разъёмном U-образном сердечнике из листовой электротехнической стали с толщиной листа 0,08 мм. Сечение сердечника 1612 мм. На сердечнике установлены катушки 900 и 300 витков, и имеются две сменные катушки 300 и 100 витков. Катушки легко переставляются в ходе лабораторной работы. Номинальные параметры трансформаторов при частоте 50 Гц приведены в табл. 1.2.

Таблица 1.2

W	U_H, B	I_H, мА	R, Ом	S_H, ВА
100	2,33	600	0,9	1,4
300	7	200	4,8	1,4
900	21	66,7	37	1,4

18. Миниблок «Магнитная цепь» (рис.1.7) представляет собой трансформатор с регулируемым зазором в магнитопроводе. Магнитопровод выполнен из двух Ш-образных ферритовых сердечников марки М2000НМ. На среднем стержне магнитопровода расположены две одинаковые обмотки (намагничивающая и измерительная) по 200 витков каждая. Зазор может регулироваться винтом, один оборот которого изменяет зазор на 0,5мм (шаг резьбы 0.5 мм). Для устранения перекоса сердечника рекомендуется в левый и правый зазоры вставить немагнитные прокладки (например, полоски бумаги) и осторожно от руки затянуть винт. Так, например, толщина бумаги «Снегурочка» для офисной техники 0,1 мм, толщина газетной бумаги - 0.05…0,06 мм.

Будьте осторожны: большое усилие при затягивании винта может привести к разлому печатной платы на которой смонтирована вся конструкция!

Необходимые для расчёта размеры сердечника и кривая намагничивания феррита М2000НМ приведены в описании экспериментов с этим миниблоком.

Рис. 1.7

20. Миниблок «Операционный усилитель» содержит операционный усилитель КР140УД или импортный аналог 608, подстроечный резистор для балансировки и диоды, защищающие микросхему от подачи обратного напряжения питания.

21. Миниблок «Интегратор» предназначен для интегрирования входного сигнала u_вх(t) или i_вх(t) по времени:

Параметры R_вх и С указаны на упрощенной принципиальной схеме интегратора (рис.1.8).

Интегратор имеет два режима работы. При разомкнутом состоянии выключателя «Сброс» (нижнее положение тумблера на миниблоке) происходит интегрирование входного сигнала. Напряжение на выходе в этом режиме медленно изменяется даже при отсутствии входного сигнала, поскольку всегда есть внутренние утечки схемы и помехи. Этот режим используется для интегрирования кратковременных одиночных импульсов тока или напряжения. Перед началом интегрирования необходимо «обнулить» интегратор включив на 2…3 с выключатель «Сброс».

При включённом выключателе «Сброс» (верхнее положение тумблера на миниблоке) медленно изменяющаяся составляющая входного сигнала не интегрируется. Этот режим используется для возвращения интегратора в нулевое положение и для интегрирования периодических быстро протекающих процессов, например, при снятии петли гистерезиса.

Напряжение на выходе интегратора не может быть больше напряжения питания, поэтому, когда оно приближается к напряжению питания +15 В или –15 В, включается светодиод «Перегрузка».

Блок мультиметров

Блок мультметров предназначен для измерения напряжений, токов, сопротивлений, а также для проверки диодов и транзисторов. Общий вид блока представлен на рис. 1.9. В нём установлены 2 серийно выпускаемых мультиметра MY60, MY62 или MY64. Подробная техническая информация о них и правила применения приводится в руководстве по эксплуатации изготовителя. В блоке установлен источник питания мультиметров от сети с выключателем и предохранителем на 1 А. На лицевую панель блока вынесены также четыре предохранителей защиты токовых цепей мультиметров

Для обеспечения надёжной длительной работы мультиметров соблюдайте следующие правила:

Не превышайте допустимых перегрузочных значений, указанных в заводской инструкции для каждого рода работы
Когда порядок измеряемой величины неизвестен, устанавливайте переключатель пределов измерения на наибольшую величину.
Перед тем, как повернуть переключатель для смены рода работы (не для изменения предела измерения!), отключайте щупы от проверяемой цепи.
Не измеряйте сопротивление в цепи, к которой подведено напряжение.
Не измеряйте ёмкость конденсаторов, не убедившись, что они разряжены.
Будьте внимательны при измерении тока мультиметрами МY62 и МY64. Предохранитель 0,2 А этих мультиметов может перегореть от источников напряжения имеющихся в данном стенде. Мультиметр МY60 защищён предохранителем 2 А, который не может перегореть от токов, создаваемых источниками данного стенда.

Рис. 1.10

До подключения мультметра к цепи необходимо выполнить следующие операции:

выбор измеряемой величины: - V, ~ V, - A, ~ A или ;
выбор диапазона измерений соответственно ожидаемому результату измерений;
правильное подсоединение зажимов мультиметра к исследуемой цепи.

П
Общий вид ваттметра изображён на рис. 1.11.

Его принцип действия основан на перемножении мгновенных значений тока и напряжения и отображении среднего значения этого произведения на дисплее прибора в цифровом виде.

Прибор включается в цепь согласно приведённой на лицевой панели схеме. Для измерения активной мощности, гнёзда, помеченные символом «», должны быть соединены перемычкой. После сборки схемы необходимо включить выключатель «Сеть» и установить необходимые пределы измерения по току и по напряжению тумблерами. Если выбран заниженный предел измерения, то включается сигнализация

рисоединение мультиметра как вольтметра, амперметра и омметра показано на рис. 1.10.

В

аттметр

перегрузки I > или (и) U >. Если, наоборот, предел завышен, то включается сигнализация I < или (и) U <. Справа от окошка цифровых индикаторов включаются автоматически светодиоды сигнализации размерности Вт или мВт.