В.П.Усик
Б. М. Вахольский
Л
А
Б
О
Р
А
Т
О
Р
Н
Ы
Е
Р
А
Б
О
Т
Ы
ПО
ОБЩЕЙ
ЭЛЕКТРОТЕХНИКЕ

В. П. УСИК, Б. М. ВАХОЛЬСКИй
ЛАБОРАТОРНЫЕ
РАБОТЫ ПО ОБЩЕЙ
ЭЛЕКТРОТЕХНИКЕ
ДОПУЩЕНО
МИНИСТЕРСТВОМ ВЫСШI!ГО И СР!iДНЕГО
СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ СССР
В КАЧЕСТВЕ УЧЕБНОГО ПОООБИЯ
•
ДЛЯ СТУ ДЕН'rОВ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ И СТРОИТЕЛЬНЫХ
СПЕЦИАЛЬНОСТЕЙ ВУЗОВ
ИЗДА ТЕЛЬСТ~О «В.klСШАЯ ШКОЛА»
Москва 1972

6П2.1
У74
УДК 621,З (075.8)
Ус:ик В. П., Вахольс:киil Б. М.
У74 Лабораторные работы по общей электротехни-
ке. Учеб. пособие для студентов технологических и
строительных специальностей вузов. М., «Высшая
школа•, 1972.
144 С, С ИJJJI.
Книга является руководством к лабораторным
работам по электрическим цепям, электромагнит·
ным устройствам, электрическим машинам ~ про­
мышленной электронике. В описаниях раб~дt>р-
жатся домашнее, рабочее и
тральное .~здания,
обеспечивающие самостояте '
подготовкf сту-
дентов к занятиям в лаб ат
~
3-3-8
106-72
6П2.1
_! .--
ре q,e 11 з ~;:fi~t ~~·-r:.., .
Кафедра электротехни­
ки и электрооборудо•
вания МАДИ
Докт. техн. наук, проф.
Пономаренко В. К.

ПРЕДИСЛОВИЕ
В первой части руководства приводятся правила выпол­
нения лабораторных работ, сведения по технике безопас­
ности, а также даны указания по составлению отчетов.
Предполагается, что на первом занятии в лаборатории
проводится беседа по технике безопасности.
Для выяснения степени подготовленности студентов к
выполнению лабораторных работ применяются программи­
рованные контрольные задания.
Описанщ1 лабораторных работ составлены по следую­
щей схеме: домашнее .задание для самоподготовки, задание
для экспресс-контр?nя 1• лрограмма выполнения работы.
Каждая работа рассчитана на два часа. Отдельные практи­
ческие задания в· описаниях работ пронумерованы. Это
позволит руководителю занятий выбирать операции и экс­
перименты и тем самым несколько видоизменять задания
для отдельных студенческих бригад.
Обучению студентов практическим навыкам способству­
ет предоставление им известной самостоятельности в лабо­
ратории. Так, например, студенты могут подобрать необхо­
димые измерительные приборы, реостаты, оборудование и
составить несложные схемы. Очень важно уметь анализи­
ровать и оценивать результаты исследований. Поэтому в
письменном отчете должны приводиться краткие выводы,
обобщающие результаты опытов.
Авторы считают своим приятным долгом выразить ис­
креннюю благодарность профессору Пономаренко В. К.,
профессору Ванникову С. П. и сотрудникам кафедры
«Электротехника и электрооборудование» МАДИ, а также
а

доценту Ушакову М. А. за ценные советы и указания, уч­
тенные при подготовке книги к изданию.
Авторы ГJiубоко признательны кандидату технических
наук, доценту Анвельту М. Ю. за кропотливый труд, эатра·
ченный на научное редактирование книги.
Все замечания и предложения по книге просим направ­
лять по адресу: Москва, К-51, Неглинная ул., д. 29/14,
издательство «Высшая школа».
АВТОРЫ

ВВЕДЕНИЕ
О nодrотовке к nа6ораторнwм ра6оr1м
Лабораторные занятия по электротехнике способствуют
закреплению на практике теоретических сведений, полу­
ченных на лекциях, позволяют экспериментально под­
твердить и обосновать эти сведения, показать их практи­
ческую ценность. В процессе выполнения лабораторных
работ студенты приобретают определенные навыки и учатся
самостоятельно разрешать некоторые несложные вопро­
сы исследовательского характера. Владимир Ильич Ленин
так характеризовал процесс познания: «Or живого созер­
цания к абстрактному мышлению и от него к практике -
таков .диалектический путь познания истины, познания
объективной реальности»*. На лабораторных занятиях в
роли практики выступает эксперимент. А чтобы успешно
выполнить задания, предусмотренные программой каждой
лабораторной работы, уметь сделать обобщающие выводы
на основании данных проведенного эксперимента, необхо­
дима тщательная предварительная подготовка к выполне­
нию каждой лабораторной работы. Только оВJiадев теоре­
тическими знаниями, изучив по учебникам и рекомендован­
ным пособиям соответствующий материал, осмыслив его,
уяснив цель, сущность, основное содержание и ожидаемые
результаты предстоящей работы, а также заранее позна­
комившись о принципом действия и правилами эксплуата­
ции приборов, с которыми придется иметь дело, можно
приступить к занятиям в лаборатории.
Еще до начала лабораторных занятий нада познако­
миться о правилами выполнения лабораторных работ, ме­
тодикой оценки поrрешностей, wособами приближенных
вычщ;лений, приемами построения графиков и векторных
диаграмм.
Каждый ~удент обязан усвоить правила техники безQ·
пасности, уметь оказать первую помощь при поражении
злектрцческим током и механических травмах.
•В
И, n е в в н Полн ао6р. со11,,, 1\. 29, стр 162-153,
Б

Очередность выполнения лабораторных работ опреде­
ляется графиком, вывешенным в лаборатории. Получив
описание лабораторной работы, следует его прочесть, что­
бы не только уяснить сущность домашнего задания по под­
готовке к ее выполнению, но и усвоить программу экспе­
римента, продумать вопрос о подборе приборов и оборудо­
вания, подготовиться к коллоквиуму перед работой. Не­
обходимо заранее познакомиться с нестандартным оборудо­
ванием, если оно используется в данной работе.
Экспресс-контроnь подrотовкн к выпоnненн~о
nабораторноrо практикума
В начале очередного занятия проверяется подготовлен­
ность студентов к выполнению лабораторных работ. С этой
целью каждый студент получает индивидуальнеlе контроль­
ное задание. Если в вузе отсутствуют контролирующие ма­
шины, то можно пользоваться безмашинным способом экс­
пресс-контроля с помощью перфокарт матричного типа.
Каждое контрольное задание (программированный до­
пуск) представляет собой серию вопросов и набор готовых
ответов. Задача состоит в выборе правильного ответа на
каждый вопрос. В процессе выполнения заданий студент
заполняет контрольную карточку (см. приложение), со­
держащую столбцы с номерами вопросов и строчки с но­
мерами ответов. В каждой клетке, лежащей на пересече­
нии столбца с номером данного вопроса и строчки с номе­
ром правильного ответа на этот вопрос, проставляется
крестик или кружок У преподавателя имеется точно та­
кая же карточка (дешифратор) под тем же условным шиф­
ром, что и карточка студента, но в ней вместо крестиков
сделаны отверстия. Наложив дешифратор на контрольную
карточку, преподаватель подсчитывает число правильных
ответов. В случае необходимости студенту могут быть
предложены дополнительные устные вопросы.
В некоторых заданиях встречаются «лишние» ответы:
такое построение допуска применено с целью предотвраще­
ния получения правильного ответа неподготовленными сту­
дентами.
Во время работы о перфокартами следует пользоваться
простым карандашом, чтобы метки, наносимые на карточку,
можно было стереть и таким образом пользоваться ею мно­
гократно.
6

В описании каждой лабораторной работы в качестве
примера приведен один из возможных вариантов програм­
мированного задания для экспресс-контроля: его можно
рассматривать как элемент программы домашней подго­
товки к лабораторной работе.
Общие nравиnа выnоnнени ■
nабора1орны1 работ
1. Осмотрите приборы и оборудование, с которым при­
дется работать. Реостаты, измерительные приборы, не­
стандартное оборудование подбирайте, руководствуясь но­
минальными данными основного оборудования.
Реостаты выбираются по допустимой величине тока и
величине сопротивления. Сопротивление реостата (с плав­
ным регулированием) должно быть больше общего сопро­
тивления исследуемой цепц, чтобы обеспечить регулирова­
ние силы тока в достаточно широких пределах.
Сопротивление пускового реостата для двигателя пос­
тоянного тока можно определить по приближенной формуле
и
r=---,я,
Зlном
где U - напряжение сети, в;
lном - номинальный ток машины, а;
Гя - сопротивление обмот1<И якоря, ом.
При выборе вольтметров и амперметров следует пом
нить, что в процессе измерения стрелка должна находиться
в средней области шкалы и сопротивление вольтметра долж
но быть во много раз больше сопротивления того участка,
на зажимах которого измеряют напряжение, а сопротивле­
ние амперметра должно быть во много раз меньше сопро­
тивления цепи, в которую он включен, иначе возможны
значительные погрешности измерений.
2. Запишите номинальные даtшые машин, трансформа
торов,' выпрямителей и т. д.
3. Соберите цепь, не подключая ее к источнику питания.
Рекомендуется сначала выполнить сборку последова­
тельной части цепи, а затем параллельной; сборку схемы
следует начинать от одного зажима источника питания и,
пройдя по схеме последовательную цепь, закончить ее на
другом зажиме.
4. Движки регулирующих реостатов поставьте в поло­
жение, соответствующее наибольшим сопротивлениям (за
7

исключением случаев, специально оговоренных в описа­
ниях лабораторных работ; к ним относится, например,
реостат в цеnи мзбуждения электродвигателя постоянного
тока с параллельным возбуждением, у которого скорость
вращения якоря обратно пропорциональна току возбуж­
дения).
5. Источник питания включите только после проверки
руководителем собранной цепи. Всякие пересоединения в
схеме должны производиться при отключенных ис'!'Очниках
питания.
6. Обliаружив неисправный прибор или аппарат, сооб­
щите об этом руководителю занятий.
7. Не переносите приборы с одного рабочего места на
другое без ведома руководителя.
8. Не уходите с рабочего места, не отключив цепь от
источника питания.
9. При любой неисправности, замеченной в работе обо­
рудования, немедленно его отключите.
1-0 . Во избежание возможных ошибок результаты каж­
дого опыта проверяются преподавателем. При получении
неправильных данных опыт следует повторить.
11. Цепь можно разб1-1рать только с разрешения руко­
водителя занятий.
12. Все вычисления производите в системе СИ.
13. Выполнив работу, составьте письменный отчет, ко-
торый представляется
преподавателю и защищает-
ся.
14. Студенты, не представившие отчет и не получившие
зачет по предыдущей работе, к выполнению последующих
лабораторных работ не допускаются.
Составnенме отчета
Отчет должен содержать: схемы, таблицы с данными
измерений и вычислений, графики, перечень использованно­
го оборудования и измерительных приборов, выводы. При­
водятся также расчетные формулы.
Векторные диаграммы строятся с соблюдением масшта­
ба: выбранный масштаб указывается рядом с начерченной
диаграммой.
При вычерчивании графиков необходимо на осях коор­
динат написать обозначения откладываемых величин, еди­
ницы их измерений (писать следует вдоль осей с наружной
стороны).
8

Необходимо иметь в виду, что чем тщательнее выполня­
ется опыт, тем точнее получается график. Однако даже при
очень внимательном и строгом отсчете измеряемых величин
многие точки могут оказаться за пределами графика за
счет
систематических
или с;1учайных поrреш- п ОtJ/нин
ностеи •измерении, их
'
следует
отбросить ffJU0
(рис. 1).
goo
В тех областях, где воо
ход кривой монотонный, 1uo
можно ограничиться не- IJU0
большим числом изме- .500
рений (несколькими точ- 4U0
ками для построения 300
кривой). В области 200
экстремумов и точек 100
,
\
"'~
\'
"'
'
""-Q.,
/
о~ ~ ..Q.
....
.
r-, ..
,:;
.........
..... ~
перегиба необходимо вы­
полнить больше измере-
о 200 400 600 800 1000М,нм
ний, чтобы получить Рис. 1. Построение графика по
больше точек для пост-
точкам
роения этой части кри­
вой.
В конце отчета приводятся краткие выводы на основа­
нии полученных экспериментальных данных.
Нестандартное оборудование и приборы
К нестандартному оборудованию относятся, прежде
всего, различные тормозные устройства - электрические
и механические. В качестве электрического тормоза можно
использовать генератор постоянного тока, нагруженный
реостатами и спаренный с валом электродвигателя с помо­
щью муфты (метод тарированного генератора). Студент
получает градуировочную кривую, являющуюся графиком
зависимости коэффициента полезного действия генератора
от величины его электрической мощности:
YJr = f (Рг)·
Схема электрических соединений нагрузочного генера­
тора показана на рис. 2.
Мощность
Pr == Иrlr
олределяется ло показаниям приборов.
9

Вращающий момент, создаваемый электродвигателем
на валу,
М=~ = 30Urlr ,
'I JrQ
1tn'IJг_ •
где n - скорость вращения вала электррдвигателя и гене­
ратора, об!мин.
Обычно используется .генератор независимого возбуж­
дения, так как в этdм случае удается легко поддерживать
Рис. 2. Схема влектр11-
ческих соединений наг­
рузочного генератора
величину тока возбуждения пос­
тоянной и равной тому значению,
для которого снята градуировоч­
ная кривая генератора.
В последнее время для нагруз­
ки электродвигателей широко при­
меняют электромагнитные (индук­
ционные) тормозные устройства
(рис. 3). Такое устройство имеет
систему электромагнитов 1, воз­
буждаемых постоянным током.
В определенных ограниченных
пределах эта система может пово­
рачиваться на валу 6. На этом
же валу укреплен груз 3 и ука­
зательная стрелка 5. Отклонение
стрелки оценивается по шкале
4, отградуированной в ньютоно­
метрах.
Магнитный поток электромаг­
нитов замыкается через стальной
диск 2, насаженный на свобод-
ный конец вала испытуемого
электродвигателя; диск может иметь собственный вал,
соединенный с валом электродвигателя с помощью муфты.
В процессе работы стальной диск приводится во
вращение испытуемым электродвигателем; магнитное поле
электромагнитов тормозного устройства наводит в диске
вихревые токи. В результате взаимодействия вихревых то­
ков о полем электромагнитов последние поворачиваются
на валу вместе с грузом и стрелкой вслед за диском. G уве­
личением угла поворота груза увеличивается противодей­
ствующий момент, создаваемый грузом.
При некотором значении угла поворота груза со стрел­
кой вращающий и противодейств~ющий моменты у.равно-
10

вешиваются и по заранее проградуированной шкале опре­
деляют величину вращающего момента, развиваемого на
валу электродвигателя. Нагрузка электродвигателя регу­
лируется путем изменен и я силы тока в обмотках электро­
магнитов тормоза.
J
Рис. 3. Электромагнитный (индукционный) тормоз:
1 - електромагниты~ 2 - стальной диск; J - груз; 4 - шкала~ 5 - стрелка; 6 -
вал испытуемо!! машины
Применение электромагнитного тормоза значительно
облегчает работу, увеличивает точность измерений, дает
возможность определить величину измеряемого момента
непосредственно по шкале и не требует дополнительных
вычислений, как эте бывает при использовании механиче­
ских тормозных устройств, которые еще встречаются в ла­
бораторной практике.
Простейшим механическим тормозом для электродви­
гателей малой мощности является ленточный (рис. 4, а).
Зная показания F1 и F2 динамометров (н), радиус шки­
ва R (м) и измерив угловую скорость Q шкива (рад/сек),
находят мощность на валу:
Рыех=МQ =R(F2-F1) Q вт,
где М - вращающий момент, н-• м.
Если угловая скорость задана в об/мин, то
11

Более простое ленточное устройство (рис. 4, б) содер­
жит только один динамометр. Пусть F0 - показание ДИ·
намометра при неподвижном шкиве, а F1 - при вращаю­
шемся шкиве.
Наконец, можно воспользоваться колодочным тормозом
(рис. 4, в). Колодки изготовляются из дерева. Сила тре-
а)
tJ)
О)
Рис. 4. Механицеские тормозные устройсТЕtа:
а-пенточный тормоз с двумя динамометрами~ 6 - пенточныА тормоз
с одним динамометром; в - коподочныА тормоз
Тогда
Рмех=R(F1- f0)О,
ния, как и в предыдущих устройствах, регулируется пово­
ротами барашковых гаек ..
Тормоз без нагрузки при выключенном электродвигателе
сначала уравновешивается гр"узиками Р1. Затем включают
двигатель, нагружают второй конеu рычага гирями Р (или
динамометром с винтом и гайкой) и добиваются, чтобы ниж­
няя колодка не касалась опорных штифтов. Механическая
мощность электродвигателя подсчитывается по формуле
1tn
Рме~=Р/0 =Pl-
1Jm,
30
где Р - вес гирь (показания динамометра), Ft.
p=l
р=2
Рис. 5. Диск для с1р<Эбоскопичес­
коrо метода измерений углово~
скорости вала машины
19
УrJювую скорость
валов машин в лабо­
раторных уСJiовиях
измеряют а помощью
центробежных та­
хометров. Для того
qтобы измерять не-
большие изменения
угловой
скорости

(например, у асинхронных электродвигателей) рекомен­
дуется пользоваться стробоскопическим методом. В этом
случае на валу крепится картонный диск с зачерненными
секторами, число которых равно числу пар полюсов машины
(рис. 5). Диск освещается неоновой лампой, питаемой от
той же сети, что и двигатель переменного тока. Будет на­
блюдаться медленное вращение секторов в сторону, обрат­
ную направлению вращения ротора машины. Пусть за вр@·
мя t, отсчитываемое по секундомеру, секторы сделают N
полных оборотов. Тогда скорость вращения ротора
60/
60N
п=n0--
об/мин,
t
где no=---
P
скорость вращения магнитного поля
статора, об/мин;
f - частота тока;
р - число пар полюс9в двигателя.
Точно так же нанеети мелом полоску на любую вращаю­
щуюся часть вала и осQещать ее неоновой лампой.
Если тень полоски сделает N оборотов за t сек, то
п= n0-
бОN об/мин.
pt
Скорость вращения асинхронного электродвигателя мож­
но определить с помощью индуктивной катушки, содержащей
около тысячи витков изолированного медного провода, на­
мотанного на стальной сердечник. К катушке прИ..соединя­
ется гальванометр и ее подносят к торцу вала работающего
электродвигателя. Пульсирующая составляющая магнитного
потока рассеяния, возникающая в роторе, будет Iiаводить в
катушке э.д.с. При небольших значениях скольжения
стрелка гальванометра будет отклоняться то в одну, то в
другую сторону от нулевого деления, нанесенного посере­
дине шкалы прибора. Если за t сек СТJ'елКа сделает k одно­
сторонних отклонений, то
п= n0(1-
,: ) об!мин,
где f - частота тока сети.
Чтобы число измерительных приборов было небольшим,
можно использовать коммутатор тока (рис. 6). Для его из-
13

rотовления можно применять гнезда и штекер от телефон­
ного коммутатора.
Каждый элемент коммутатора тока состоит из двух упру­
го контактирующих металлических пластинок, присоеди­
няемых к электрической цепи в том месте, где требу­
ется включить амперметр и последовательные обмотки
Рис. б. Пример схемы с коммутато­
ром тока
ваттметров, фазометра. Измерение осуществляется введе­
нием в элемент коммутатора «вилки-ножа», к зажимам ко­
торого подключены соответствующие приборы. Обычно на
одной изолирующей подставке монтируют три-четыре эле•
мента.
~
Для получения резонансных явлений при стандартной
частоте (50 гц) в качестве дросселя с выдвижным сердечни­
ком весьма удобно воспользоваться универсальным разбор­
ным трансформатором школьного типа, оставив в нем толь­
ко катушку с пометкой «220 в». Выдвижным сердечником
служит ярмо трансформатора. Между ярмом и стержнями
сердечника следует проложить тонкую полоску бронзы,
чтобы можно было плавно двигать ярмо нажатием пальца
или с помощью специального винта.
Резонанс напряжений при стандартной частоте получа­
ется при включении последовательно с таким дросселем
конденсаторов емкостью 8-10 мкф.
Правиnа беэоnасности
l. Не прикасайтесь к находящимся под напряжением
iлементам цепей, лишенных изоляции.
2. Не пользуйтесь рубильниками открытого типа.
3. Прежде чем сделать пересоединение цепи, отключите
источник питания.
14

4. Сменяйте предохранители только при отключенной
цепи.
5. Включайте собранную цепь только с разрешения
руководителя.
6. При сборке цепей избегайте пересечения проводов.
7. Не пользуйтесь проводниками с изношенной изоля­
цией.
8. Следите за тем, чтобы во время работы случайно не
коснуться вращающихся частей электрических машин.
9. Не производите пересоединений в цепях машин до
полной остановки ротора. Не прикасайтесь к зажимам от­
ключенных конденсаторов.
10. Не размыкайте вторичную цепь трансформатора
тока, если его первичная обмотка включена в сеть.
11. Пользуйтесь инструментами с изоляционными руч­
ками.
РА&ОТА NO t
ИЗУЧЕНИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКОА,
ЭЛЕКТРОМАГНИТНОА И ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКОА СИСТЕМ
В работе на разборных образцах изучается устройство
и принципы действия измерительных приборов магнито­
электрической, электромагнитной и электродинамической
систем.
Домашнее задание
По учебнику изучите устройство и принцип действия
измерительных приборов магнитоэлектрическои, элект­
ромагнитной и электродинамической систем, выясните на­
значение отдельных узлов и деталей. Пользуясь форму­
лами для вращающих моментов каждой из этих систем,
определите область их применения, установите, у каких
из этих приборов шкала равномерная, а у каких - не­
равномерная, на какой род тока они реагируют. Выясните,
каким образом создается противодействующий момент в
этих системах, как исключается влияние веса подвижной
части прибора на точность измерений, в чем различие в
назначении противодействующих пружин, установленных
в приборах. электромагнитной и магнитоэлектрической
15

(или электродинамической) систем. Изучите достоинства и
недостатки каждой системы. Познакомьтесь с таблицей
условных знаков, которые наносятся на шкалы приборов.
Вспомните, что такое класс точности измерительного при­
бора и как он определяется, какие классы точности установ­
лены в СССР для электроизмерительных приборов.
Контрольное задание
Вопросы
1. Какое физическое явление лежит в основе действия
измерительных приборов систем:
а) магнитоэлектрической;
б) электромагнитной;
в) электродинамической?
2. Какое значение тока измеряют амперметры:
а) магнитоэлектрической системы;
б) электромагнитной и электродинамической систем?
3. Какова область применения электроизмерительных
приборов:
а) магнитоэлектрической;
б) электромагнитной;
в) электродинамической систем?
4. Каковы достоинства и недостатки приборов:
а) магнитоэлектрической;
б) электромагнитной;
в) электродинамической систем?
5. Каково назначение противодействующих пружин:
а) у магнитоэлектрической и электродинамической;
б) электромагнитной систем?
6. Как устраняется влияние веса подвижной части
прибора на точность измерения?
Ответы
l. Создавать противодействующий момент, служить гиб­
ким проводником, соединяющим подвижную рамку с внеш­
ней цепью, возвращать стрелку в исходное положеtше после
отключения прибора.
•
2. Измерение тока и напряжения.
3. Измерение тока, напряжения,
частоты, коэффициента мощности.
16

4. Создавать противодействующий момент и возвра­
щать стрелку в исходное положение после отключения
прибора.
5. Центр тяжести переносится на ось с помощью проти­
вовесов.
6. Неподвижная часть
-
постоянный магнит с полюс­
ными наконечниками, цилиндрическим сердечником, маг­
нитным шунтом. Подвижная часть - измерительная рам­
ка с полуосями, стрелка с противовесами, две противодей­
ствующие пружины, корректор.
7. Действующее.
8. Среднее:
9. Катушка с обмоткой, валик (с якорем и стрелкой с
противовесами), противодействующие пружины, коррек­
тор, успокоитель.
10. а. Высокий класс точности;
б. Малая мощность потерь механизма;
в. Равномерная шкала;
г. Внешние магнитные и электрические поля прак­
тически не влияют на точность измерений;
д. Система работает при постоянном и переменном
токе;
е. Простота устройства, относительная механиче­
ская прочность.
11. а. Показания прибора зависят от воздействия внеш•
них магнитных и электрических полей;
б. Сложность и хрупкость конструкции;
в. Система пригодна только для цепей при постоян­
ном токе;
г. Неравномерная ~μкала:
д. Низкий класс точности.
Прнборь, н оборудованне
Однополупериодный выпрямитель (без сглаживающего
фильтра), образцы приборов различных систем, приборы
для разборки (магнитоэлеюгрической, электромагнитной,
электродинамической систем), отвертки, пинцет.
Paбotite заданне
.
.
знакам~ •нанесенным на шка{l~Х измери-
тельных
определите их основные технические
характер
полните таблицу:
17
s.e.
..... n
м.,,·•. -.

"'
..
...
"'
u
=
="
=
"'
"'
о
....
.... а
=
,:
а
,:
о
..
QJ
~,~с::
=
..
"'
о
..
..
"'
8.
==~
=
....
=
о
=
~
=mom"
"'
1О
с
"
а:i
с.
=
§~ ,i~
>,
о
&
=
"'
iE
~
:'-:
с
..
~
"'
:&
~"'
о
с
=
"'
а :1:а =~
!;!
"
"'
"'
:2
=
~
u
..
.,
"'
.,_
.,
"
"
=
"
ii!!= ii!;3.
.,
о
ulJ
"
=
:s ....
..
..
"
=
о
.о!:1 :~
"'
"'
"'
:в
.. ..
=
%]
u
..
=
~.,
:s "!
..
.,_
=
"!
"'
.,_
=
...
u
,-.
..
uс.
""
..
о
ili "
....
"!
"'
u
u
""
о
~~ \j:i
о
..
"
u
"!
8.
=
..
.,
"
,о
5
"'
:t "'
=
о
"
>,
~
~
"'
оБ оБ
С')
=:
uа.
r:::
::!
;:т
:,:
(!)
а.
>,
1111111111111
2. На разборных образцах электроизмерительных при­
боров изучите устройство магнитоэлектрической, электро­
магнитной и электродинамической систем. Уясните прин­
цип работы механизмов и взаимодействие их основных
узлов. Рассмотрите устройство стрелок с противовесами,
осей, противодействующих пружин, подпятников, катушек,
рамок, воздушных и магнитоиндукционных успокоите­
лей, корректора, экранов.
3. Соберите разобранные приборы. Сравните достоин­
ства и недостатки изученных систем.
4. Включите выпрямитель и к его выходным зажимам
присоедините электроосветительную лампу. Измерьте на•
пряжение на его входных зажимах (напряжение сети) с
помощью вольтметров магнитоэлектрической, электромаг­
нитной и электродинамической систем. Какой вывод можно
сделать по результатам измерений?
5. Этими же вольтметрами измерьте выпрямленное на­
щ~яжение (на зажимах лампы накаливания). Объясните
_причину расхождений в показаниях вольтметров.
Рд&ОТА NO 2
ИЗМЕРЕНИЕ ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ
В работе изучается измерение тока и напряжения с по­
мощью соответствующих приборов непосредственной оцен­
ки, выясняется влияние неравномерности шкалы, предела
пзмерений, величины внутреннего сопротЩJ~ения приборов
на точность измерений.
_.·L- ~•\ -~
J,f
18
r. 4-
,1> ,,
.•

Домаwнее задание
Ознакомьтесь с правилами измерений тока и напряже­
ния, запомните, как включаются в цепь амперметры и
вольтметры, каков должен быть предел измерений прибора
в каждом отдельном случае, как влияет на точность изме­
рений неравномерность шкал, каковы критерии выбора
измерительных приборов вообще, исходя из конкретных
условий данной экспериментальной задачи.
Контроnьное задание
Воnрсны
1. Как включается в электрическую цепь вольтметр?
2. Как включается в цепь амперметр?
3. К каким последствиям приведет присоединение ам­
перметра непосредственно к зажимам источника питания?
4. Что измеряет вольтметр, включенный последователь­
но с приемником электрической энергии?
5. Каково назначение зеркальной шкалы?
6. Как выбрать предел измерений приборов с неравно­
мерной шкалой?
Ответы
1. Падение напряжения на своем собственном внутрен­
нем сопротивлении; если сопротивление прибора достаточно
велико, то он практически измерит э.д.с. источника пита­
ния цепи.
2. Исключение погрешностей от параллакса.
3. Последовательно.
4. Параллельно.
5. Во время измерений стрелка прибора должна нахо­
диться в средней области шкалы.
6. Сгорит обмотка.
Приборы и оборудование
Аккумуляторная батарея (6 в), вольтметр постоянного
тока (4-6 в, 40-50 ом), вольтметр постоянного тока .с
пределом измерений 4-6 в, с внутренним сопротивлением
19

не менее 500 ом, вольтметр постоянного тока с неравномер­
ной шкалой (электромагнитной или электродинамической
системы), с пределом измерений порядка 100-150 в, три
амперметра с различными внутренними сопротивлениями,
ключ, переключатель на три положения, два реостата со-
. п ро ти вл ен ие м 40-50 ом, один реостат сопротивлением
6 ом. Среди перечисленных измерительных приборов -
один-два с зеркальными шкалами.
Рабочее задание
1. Соберите электрическую цепь, схема которой изобра­
жена на рис. 7, а. Измерьте напряжение на зажимах рео­
стата r2 вольтметрами с малым и большим внутренними
сопротивлениями. Почему показания вольтметра с малым
сопротивлением меньше, чем вольтметра с большим сопро­
тивлением? Показания какого вольтметра следует считать
более точными?
,:;
-
-
'2
rн
к
к
а)
о)
Рис 7 Схемы для измерения напряжения и силы
тока
2. Присоедините параллельно реостату г1 два вольтметра
примерно одинакового сопротивления, но один из них -
с равномерной шкалой, а другой - с неравномерной. Пе­
ремещая ползунок реостата г1 , установите такое напряже­
ние на его зажимах, чтобы стрелки приборов находились
в начальной области шкалы вблизи нулевого деления.
Какой вывод можно сделать о достоинствах и недостатках
20

равномерной и неравномерной шкал на основании выпол­
ненного измерения.
3. Попробуйте измерить напряжение на зажимах рео­
стата вольтметром с неравномерной шкалой и большим пре­
делом измерений. Какое заключение можно сделать в этом
случае?
4. Соберите цепь, схема которой показана на рис. 7, б.
А 2 - амперметр с большим внутренним сопротивлением,
А 1 и Аз - амперметры малого сопротивления. Замкните
ключ К. Произведите измерение тока в цепи при трех раз­
личных положениях переключателя П. Запишите показа­
ния приборов и сделайте вывод о том, как сопротивление
амперметра влияет на точность измерения величины тока
в цепи.
5. В схеме рис. 7, 6 амперметр А 1 замените вольтметром,
измерьте напряжение, затем измерьте этим же вольтметром
напряжение на зажимах аккумулятора при разомкнутом
ключе К. Сделайте соответствующие выводы.
Рд60Тд No 3
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО COCTOSIHИSI ЦЕПЕА
С ЛИНЕЯНЫМИ ПАССИВНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
ПРИ ПОСТОЯННЫХ ТОКАХ
В работе изучается последовательное, параллельное и
смешанное соединения токоприемников, исследуется рас­
пределение токов, напряжений (на основе закона Кирх­
гофа) и мощностей в каждой из таких цепей.
Домашнее задание
Изучите по учебникам и конспекту распределение токов,
напряжений и мощностей в электрических цепях с после­
довательным, параллельным и смешанным соединениями
токоприемников в зависимости от величины сопротивлений
этих приемников. Повторите законы Кирхгофа. Решите
задачи .No 1.4, 1. 10, 1.15 и ознакомьтесь с решением задачи
1.20 (Л.5).
Изучите условные графические изображения отдельных
элементов электрических цепей на схемах.
21

Контроnьное задание
Вопросы
1. Какое соединение токоприемников называется:
а) последовательным;
б) параллельным;
в) смешанным?
2. Как распределяются токи, напряжения и мощности
при параллельном соединении потребителей?
3. Как распределяются токи, напряжения и мощности
при последовательном соединении потребителей?
4. Чему равно полное сопротивление цепи:
а) при последовательном соединении потребителей;
б) при параллельном соединении?
5. Как математически записывается первый закон Кирх•
rофа?
6. Как выражается математически второй закон Кирх­
гофа?
Ответы
l. Напряжения на зажимах ветвей одинаковы, а сила
тока (и мощность) больше в той ветви, сопротивление ко­
торой наименьшее.
2. Сила тока в цепи одна и та же, а напряжение (и мощ­
ность) больше у того потребителя, у которого сопротивле­
ние больше.
4. Такое соединение, при котором ток во всех элемен­
тах электрической цепи один и тот же.
5. Такое соединение, при котором все ветви цепи при·
соединены к одной паре узлов.
6. Смешанное соединение
-
сочетание последователь­
ного и параллельного.
"
т
8.~rк/к=~Е1•
1
9.
---=~-!.
'обш
I t'к
22

Прнборы н оборудованне
Источник питания (выпрямитель, аккумуляторная бата­
рея), три амперметра, три ползунковых реостата, много­
предельный вольтметр, ключ.
Рабочее заданне
1. Начертите схему, состоящую из источника питания,
ключа, амперметра и трех последовательно соединенных
реостатов. Соберите цепь и после проверки преподавателем
включите ее. Измерьте
силу тока в цепи, па­
дение напряжения на
каждом реостате и на
зажимах всей цепи для
двух-трех величин соп­
ротивлений реостата.
Исследуйте, как расп­
ределяются напряжения
и мощности в последо­
вательной цепи в за-
висимости от сопротив-
ления каждого токопри-
емника.
Рис. 8.
/(
Смешанное соединение
токоприемников
2. Начертите схему, состоящую из двух параллельно
соединенных реостатов, источников питания, выключателя
и трех амперметров: два из них включите в каждую нетвь
параллельного участка, а третий - в неразветвленную
часть цепи.
Измерьте напряжение и токи при различных сопротив­
лениях реостатов, вычислите мощности и сделайте заключе­
ние о том, как распределяются токи, напряжения и мощ­
ности в параллельной цепи в зависимости от сопротивления
каждого токоприемника .
. 3 . Соберите схему (рис. 8) смешанного соединения при­
емников. йзмерьте токи и напряжения на участках цепи,
а также напряжение на зажимах всей цепи.
Вычислите сопротивления, мощности каждого участка
и каждого приемника в отдельности.
Заполните таблицу;
23

Измерено
Вычислено
'!
Е
.;
Q
.,
Oi
"
'!
Е 1::
Еs
ti .,
.,
.,
"
"
"
"
"
"
s.,
"
.,
'°
:; -:5 ,::;;
'°
,i:
о
~
~
о
ci; с.-:
....
-
-
...
...
...
...
о..
f•1111111111111
Проследите, как распределяются токи, напряжения и
МОЩНОСТИ в этом случае.
Проверьте, насколько данные, полученные в результате
выполнения опытов, согласуются с законам_и Кирхгофа.
При выполнении п. 1-2 рекомендуется нnчертить таб­
лицы, подобные таблице п. 3.
Рд&ОТд Но 4
РдСПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕНЦИдЛОВ В НЕРдЭВЕТВЛЕННОй ЦЕПИ
ПРИ ПОСТОЯННОМ ТОКЕ
В работе изучается распределение потенциалов в после­
довательной цепи при постоянном токе, производитсf\ по­
строение потенциальной диаграммы на основании получен­
ных результатов измерений.
Домашнее задание
Все существующие методы расчетов электрических це­
пей базируются на таких фундаментальных законах, ка­
кими являются законы Ома и Кирхгофа. Наглядной ил­
люстрацией ко второму закону Кирхгофа является потен­
циальная диаграмма электрической uепи. Поэтому, помимо
изучения законов Ома и Кирхгофа, во время подготовки
к выполнению настоящей лабораторной работы, следует
усвоить методику и приобрести навык построения потен­
циальных ди·аграмм. Познакомьтесь с решением задачи
1.29 (Л.5).
21\

Нонтроnьное задание
Воnрос:ы
1. Как записывается формула закона Ома для пассив-
ного участка цепи?
2. Напишите формулу закона, Ома для замкнутой цепи.
3. Сформулируйте второй закон Кирхгофа.
4. На зажимах участка цепи, содержащего источник
э.д.с. Е, напряжение И и сопротивление участка ,. Можно
ли по этим данным вычислить величину тока?
5. Как практически измерить э.д.с. источника?
Ответы
1. В замкнутом контуре алгебраическая сумма падений
напряжений на всех пассивных участках равна алгебраи­
ческой сумме э.д.с. всех активных элементов этого контура.
2. Присоединить вольтметр к зажимам источника, от­
ключенного от внешней цепи.
и
3. l=-.
,
Е
4. 1= --.
r0 +r
5. Нельзя, так как не указаны направления Е, / и И.
6. Присоединить вольтметр к зажимам источника.
7. Алгебраическая сумма токов в ветвях, соединенных
в узле цепи, равна нулю.
Приборы и оборудование
Два аккумулятора (Е1 ::::: 12 в и Е 2 ::::: 6 в), три реостата,
ключ, амперметр, вольтметр со щупами (авометр).
Рабочее задание
1. Соберите цепь, схема которой показана на рис. 9, а
(согласованное соединение источнююв питания). Включите
6 цепь амперметр.
25

2. При замкнутом ключе К измерьте э.д.с. источников,
прикоснувшись щупами вольтметра сначала к зажимам
одной аккумуляторной батарее, потом к другой.
3. Измерьте напряжения между точкой А
-
отрица­
тельным зажимом Е1(Е1 > Е2) и точками В, С, D, Е;
при этом будут измерены напряжения UвА, UcA, UDA,
с~о
r,
'2
Е, ~ \if~
и,, Е2 Е,
А
rs
.,..
к
а)
1
1
1
lf,:
1
1
1
1
1d11
L __ _J ___ .1__1_
____
4В
СОF
4'
б)
Рис. 9. \.lепь с последовательным включением источников
питания:
а - схема 9Лектрических соединениJI; 6
-
поте1щиальная диаграмма
UED· Первая буква индексов относится к точке высшего
потенциала, вторая - к точке низшего потенциала. Если
стрелка прибора при каком-либо измерении будет зашка­
ливать за нулевое деление, то щупы вольтметра надо по"
менять местами. Пусть, например, это случится при изме­
рении напряжения между точками D и А. Это будет озна­
чать, что потенциал точки D меньше потенциала точки А;
измеренное напряжение следует обозначить так: UAD или
-UnA-
Haдo иметь в виду, что почти во всех работах прихо­
дится оперировать с относительными электрическими ве•
личинами (алгебраическими, а не арифметическими); поло­
жительные направления этих величин (токов, напряжений,
потоков и т. д.) на схемах условно указывают стрелками.
Поэтому, если направление величины обратно положитель­
ному, то ее символ пишут со знаком «минус», т. е. считают
ее отрицательной.
4. Заполните таблицу:
Измеl}<'НО
Нычиспено
с
"
'
"'
'
-
"
~!
"
'О
<i: ~
,i;<i:\JQciJ
"'
~~
""
:.1:
щ r.u
:Q
QщCQuQ
с
"
..
..:
:::i
:::i
:::i
:::i
;;:i
:::i
:::i
..
~......
26

5. Постройте потенциальную диаграмму, подобную гра­
фику рис. 9, 6. По оси абсцисс отложите отрезки, соответ­
ствующие (в выбранном масштабе) сопротивлениям участ­
ков цепи: АВ•m, = ,01,
ВС-т, = r1,
CD•m, = ,2,
DE •m, = ,02, ЕА' •m, = r8, где т, - выбранный масштаб
(ом/мм).
По оси ординат отложите найденные величины э.д.с. и
напряжений. Если через ти обозначить масштаб (в/мм), то
Аа•ти = Е1 , ВЬ•ти = VвА, Cc•mu = UcA, Dd•mu =
= UnA, Ее;~и = UEA- •
6. Включите одну из батарей навстречу другой и повто­
рите опыт.
Рд60Тд МО 5
ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССА ЗАРЯДКИ АККУМУЛЯТОРА
Цель работы - научиться производить зарядку щелоч­
ных и кислотных аккумуляторов, иiучить их устройство.
Домашнее задание
Изучите устройство, работу, правила эксплуатации
кислотных (свинцовых) и щелочных (кадмиево-никелевых и
железо-никелевых) аккумуляторов.
Прочитайте рекомендованную литературу, уясните, ка­
кие электрохимические процессы происходят во время за­
рядки и разрядки аккумуляторов.
Особое внимание уделите правилам безопасности при
работе с аккумуляторами. Так как в процессе зарядки из
аккумулятора выделяются вредные газы, то работать сак­
кумуляторами следует, используя вытяжной шкаф.
Помните, что электролит, попадая на кожу человека,
вызывает ожоги. Кислоту нейтрализуют водным раствором
нашатырного спирта или двууглекислой соды; щелочь мож­
но нейтрализовать раствором борной кислоты.
'1.7

Контроnьное задание
Вопросы
1. Каковы основные элементы свинцового аккумулятора?
2. Можно ли, приготовляя электролит, лить дистил­
лированную воду в серную кислоту?
3. Что такое номинальная электрическая емкость ак­
кумулятора?
4. По каким формулам можно определить:
а) степень разряженности аккумулятора;
б) отдачу аккумулятора (по емкости);
в) к.п.д. аккумулятора?
5. Каковы достоинства и недостатки. свинцового акку­
мулятора?
6. Каковы достоинства и недостатки кадмиево-никеле
вого и железо-никелевого аккумуляторов?
7. Что такое сульфатация пластин свинцового аккуму
лятора?
8. Почему. при зарядке аккумулятора _напряжение на
зажимах зарядного устройства должно быть· выше э.д.о.
аккумулятора?
9. Во время зарядки плотность электролита:
а) кислотного аккумулятора .. .
б) щелочного аккумулятора ... .
От■еты
ft
t. ~-=
-
• 100%: t - время (ч), в течение RiOТOporo
Q
аккумулятор разряжается током / (а), Q- емкость акку­
, мулятора, а•ч.
2. Х = Тзар-у
• 100%, ИЛИ Х=~• 100%.
1зар-"(рвэр
ЛИ
где i - измеренная плотность электролита, ЛИ
-
факти-
ческое понижение напряжения на зажимах аккумулятора
при разряде, а ЛИ' - полное понижение напряжения ак­
кумулятора.
3. Wразр
Wзар •
4. Увеличивается.
5. Сосуд, пластины, сепаратор, электролит.
28

6. Достоинства: малое внутреннее сопротивление, боль­
шой к.п.д. и отдача по емкости, э.д.с. больше, чем у акку­
муляторов других типов.
Недостатки: . опасны короткие замыкания пластин,
большой вес и объем, саморазряд.
7. Количество электричества, отдаваемое при разряде
нормальным разрядным током.
8. Уменьшается.
9. Достоинства: механическая прочность, малый вес,
не опасны короткие замыкания, не саморазряжаются дли­
тельное время.
Недостатки: большое внутреннее сопротивление, малое
рабочее напряжение, малая отдача (к.п.д.).
10. Наступает при разряде до напряжений, меньших
1,7-1,9 в. Пластины покрываются кристаллами сернокис­
лого свинца.
11. Да.
12. Неизменна.
13. Нет.
Приборы и оборудование
Зар~щный агрегат (выпрямитель, двигатель - генера­
тор), ареометры, термометр, батарея аккумуляторов, ак­
кумуляторный пробник («нагрузочная вилка»), вольтметр,
амперметр, реостат малого сопротивления, разрезные ма­
кеты аккумуляторов.
Пр им е ч II ни е: прежде '!ем приступить к выполнению ла­
бораторной работы, выясните, с какими аккумуляторами (ки­
слотными и ли щелочными) вам пре.11стонт прово.11.ить экспери­
мент.
Рабочее задание
А.3арядка кислотноrо
аккумулятора
l. Осмотрите аккумуляторную батарею, подлежащую
зарядке. Если клеммы аккумулятора загрязнены, протри­
те их тряпкой, затем зачистите меJ1кой стеклянной шкуркой
и снова протрите сухой тряпкой. Капли жидк0сти, обнару­
женные на поверхности аккумулятора, удаляют тампо-
29

нам, смоченным водным раствором соды, а затем протирают
аккумулятор сухой ветошью.
Чтобы электролит не попал на кожу рук, при этих опе­
рациях следует одевать резиновые перчатки.
2. Измерьте напряжение на зажимах каждой банки с
помощью аккумуляторного пробника, чтобы выяснить,
и
в
т
1
1
1Ак
1
....L
о
а)
5)
Рис. 10. Зарядка аккумулятора от выпряШiтеля:
а - схема включения; б - график изменения напряжения на зажимах аккумулятора
в процессе зарядки
заряжен или разряжен аккумулятор: если э.д.с. банки
ниже 2 в, то аккумуляторы считают разряженными и под­
лежащими зарядке.
3. Измерьте ареометром плотность электролита. Ре­
зультаты измерения сопоставьте с величиной плотности,
указанной в паспорте .аккумулятора. При необходимости
долейте дистттллироващ1ую воду или электролит (решите,
что в данном случае надо доливать).
4. Зарядка аккумулятора может производиться при
постоянной величине зарядного тока или при постоянной
величине напряжения на зажимах зарядного агрегата.
В первом случае (рис. 10,а) величину зарядного тока под­
держивают, регулируя сопротивление реостата r. Во вто­
ром случае по мере зарядки аккумулятора зарядный ток
уменьшается, снижается напряжение на зажимах балласт­
ного реостата r, а напряжение на зажимах аккумулятора
постепенно возрастает. При втором способе зарядка более
продолжительна, чем при постоянстве зарядного тока.
Выясните у руководителя занятий, каким методом про­
изводить зарядку аккумулятора. Подберите необходимую
аппаратуру и приборы. С помощью реостата установите
зарядный ток аккумулятора в соответствии с указаниями,
содержащимися в паспорте аккумулятора.
30
t

Если нет паспорта, то величину зарядного тока ориен­
тировочно можно определить по формуле
Q
l=-
Bt
где Q- емкость аккумулятора, а-ч.
Напряжение на зажимах разряженного аккумулятора
в процессе зарядки вначале быстро растет, поэтому следует
отмечать показания электроизмерительных приборов через
каждые 20-30 сек, а затем через каждые 10-15 мин.
В процессе зарядки следует производить измерение
плотности электролита и его температуры. Если температу­
ра электролита заметно отличается от 20° С, то показания
ареометра приведите к температуре 20° С, пользуясь фор­
мулой
i = iизм + 0,0007 (t~зм - 20°).
В интервалах между отсчетами изучите устройство акку­
муляторов на разрезных макетах.
5. Постройте кривую изменения напряжения при за­
ряде аккумулятора (рис. 10, б)
-
__ ___, ... .,, .
-. ' .....
и= 11 (t)
и кривую зависимости изменения плотности электролита
от времени
где t- время зарядки.
Имейте в виду, что зарядка нормально разряженного
аккумулятора длится до 10 ч, поэтому кривая, полученная
в результате выполнения работы, не будет отражать пол­
ный график изменения напряжения, показанный на
рис. 10, б.
Б. 3арядка щелочных
аккумуляторов
6. Работа с щелочными аккумуляторами производится
в той же последовательности, что и с кислотными. Однако
щелочные аккумуляторы имеют свои особенности. Щелоч­
ной аккумулятор имеет большое внутреннее сопротивление
и применение «нагрузочной вилки» в этом случае не имеет
смысла.
Зl

Плотность электролита в процессе зарядки не изменя­
ется. Если нет паспорта к данному аккумулятору, то за­
рядный ток определяется по следующей приближенной
формуле:
Q
I=- .
4
Рд6OТд N0 6
ИССЛЕДОВАНИЕ МОСТОВОЙ ЦЕПИ ПРИ ПОСТОЯННФМ ТОКЕ
В работе изучается мостовая цепь при постоянном токе,
исследуются распределения токов, напряжений и мощнос­
тей, определяется условие равновесия моста.
Домашнее задание
Мостовая цепь - разветвленная, но она не является
сочетанием последовательного и параллельного соедине­
ний элементов электрической цепи. Мостовые схемы нашли
широкое применение в измерительной технике, в выпрями­
телях, в радиоустрgйствах, системах автоматики; в этой
связи представляет интерес исследование параметров, ха­
рактеристик, режимов работы мостовых цепей.
В процессе подготовки к настоящей лабораторной ра­
боте необходимо выяснить, как влияет изменение сопро­
тивления, вttлюченного в одно плечо моста, на электриче­
ский режим всей цепи, как уравновесить мост, каковы ус­
ловия равновесия. В учебнике (Л.1) рассмотрен пример
построения потенциальной диаграммы для мостовой цепи
при постоянном токе, внимательно изучите его.
Контроnьное задание
Вопросы
1. Можно ли рассматривать мостовую цепь как сочета­
ние последовательного и ПаfJаллельного соединений токо­
приемникбв?
2. Что можиQ сю1~ать Q величинах напрsцк~I:ЦlЙ н.а з~­
жимах плеч АВ и AD уравновешенного моста (рис. 11)?
32

3. Как изменится ток в
рис. 11), если:
а)+r1=О;
б) разорвать цепь на
4. Можно ли (в прин­
ципе) уравновесить мост,
изменяя
сопротивление
только одного из плеч?
5. Когда ток в источ­
нике питания мостовой це­
пи больше: если мост урав­
новешен или если неурав­
новешен?
6. Каково условие эк­
вивалентной замены сое­
динений по схемам «звезда»
и «треугольник»?
диагонали BD моста
участке AD?
в
Рис. 11. Мостова91 цепь
Ответы
1. Возрастает.
2. Уменьшается.
3. Да.
4. Нет.
5. Они равны.
(см.
6. Они не равны.
7. Это зависит от вел'ичины эквивалентного сопротивле­
ния цепи.
8. Равенство электрических проводимостей.
Прнборы н оборудованне
Четыре реостата, магазин сопротивлений типа Р-34
или Р-33, два миллиамперметра, вольтметр, гальванометр
с нулевым делением посредине шкалы.
Рабочее заданне
1. Соберите электрическую цепь согласно схеме рис. I 1.
2. Изменяя сопротивление магазина r3 , уравновесьте
мост.
Установки стрелки гальванометра на нулевое деление
шкалы можно достигнуть, перемещая ползунок реоста­
та r4.
2-260
33

3. Измерьте напряжения на зажимах плеч, определите
величины сопротивлений реостатов и проверьте, соблюда­
ется ли условие
Пр им е чан и е. Тои /2 (рис. 12) может быть найден по за­
кону Ома:
Величина r 1 определяется по положению лимбов мага­
зина сопротивлений.
По первому закону Кирхгофа
/1=/ -/2.
Теперь нетрудно вычисJшть сопротивления остальных плеч
моста.
4. В диагонали BD гальванометр замените миллиампер-
метром с нулевым делением посредине шкалы и последова­
в
4
..о
Е
тельно с ним включите реостат.
Изменяйте (например, увеличивай­
те) сопротивление магазина r 3 ,
регистрируя показания милли-
амперметров и измеряя напря-
С жения на зажимах плеч и на
диагонали• моста.
Проследите, как изменяется
при этом распределение токов,
напряжений и мощностей в цепи .
Заполните таблицу.
5. Приняв потенциал точки С
Рис. 12. Эквивалентная
за нулевой и воспользовавшись
данными одной из серий изме­
рений, постройте потенциальную
диаграмму. Такую же диаграмму
схема уравновешенного
моста
Измерено
ё
"':,:
..
"
..
"'
~Ciс:,
с
>:
QCQ
~
~
~
~
..:
-
::::,
::::,
::::,
..
"
lJ lJ
~
Q
::::,
:::,
11111111
З4
..
Q"'~
"'
:,:
:,:
~
~
.
~
::::J
...
...
...
111

постройте для уравновешенного моста и обе диаграм­
мы сравните между собой.
6. Вычислите величину тока в неразветвленной части
цепи для одного из измерений, пользуясь формулами эк­
вивалентных соединений сопротивлений звездой и тре­
угольником. Результат сравните с измеренным значением
этого тока.
Рд&ОТд NO 7
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКоrо состояния ЦЕПИ
С НЕЛИНЕЙНЫМИ ЭЛЕМЕНТ дМИ ПРИ ПОСТОЯННОМ ТОКЕ
В работе изучаются неразветвленная и разветвленная
цепи с нелинейными элементами при постоянном токе, про­
изводится опытная проверка графического метода расчета
таких цепей.
Домашнее задание
По учебнику и рекомендуемой литературе уясните сле­
дующие вопросы: какие элементы электрических цепеи
называются нелинейными и почему; какие нелинейные
элементы применяются на практике; как по вольт-амперным
характеристикам отдельных нелинейных элементов графи­
чески построить эквивалентные характеристики цепей при
последовательном и параллельном соединениях этих эле­
ментов.
Контроnьное задание
Вопросы
1. Какая электрическая цепь называется нелинейной?
2. Что называется вольт-амперной характеристикой
элемента электрической цепи?
Бычи1._·лено
:,;
'-
е
Q
е
s
~!:
..
.,
~~~~~
~
.,
.,
..
6а
'°
.
;
(о:о:
;
С!)
Q
~
...-
~·
Q.,
С!..
1:1.
...
..
..
..
1
11
1
1
1
1
2*
35

3. Какой вид имеет вольт-амперная характеристика:
а) линейного токоприемника?
б) нелинейного токоприемника?
4. Участок электрической цепи состоит из последова­
тельно соединенных линейного и нелинейного резисторов.
Как, пользуясь вольт-амперной характеристикой нелиней­
ного резистора, определить напряжение на его зажимах
и величину тока в цепи?
1
1
1
~
1
2
-'2
о
4~{/{/
о)
Рис. 13. Графическое
марной вольт-амперной
(}
и)
построение сум­
характеристики:
а - при последов:-пеJJыюм соединешш нелинейных
,опротивлений; б - при параллельном соединеюш не­
лш1ейr1ых сопротивлеflий; 1 - 2 - вольт-амперные ха•
рактеристиии соответственно первого и второго нели•
нейных сопротивлений
{/
5. Как построить вольт-амперную характеристику для
участка цепи, содержащего два последовательно соединен­
ных нелинейных элемента, если известны вольт-амперные
36
I
о.
Cl)
Рис 14. Вольт-амперные
ристики (а) бареттера и
билитрона
характеристики каж­
дого элемента в от­
дельности (характе­
ристики вычерчены в
одной системе коор­
динат и в одинако­
вом масштабе на
{f рис. 13)?
6. Токоприемни-
о)
харак,·е­
(6) ста·
ки, о которых шла
речь в п. 5, соединили
между собой парал­
лельно. Как постро-

ить их общую вольт • амперную характеристику?
7. Поч€му для расчета разветвленных нелинейных
электрических цепей нельзя применить метод наложения?
8. На рис. 14 изображены вольт-амперные характерис­
тики двух нелинейных элементов. Какой из них можно
использовать:
а) для стабилизации напряжения;
б) для стабилизации тока?
Ответы
1. Для каждого значения тока определяют напряжение
на потребителях и суммируют их, получая точки для ре­
зультирующей вольт-амперной характеристики (рис. 13, а).
2. Кривая линия.
3. Рис. 14, 6.
4. В которой ток не пропорционален приложенному
напряжению.
5. Необходимо найти точку пересечения вольт-ампер­
ной характеристики нелинейного резистора с прямой, по­
строенной в соответствии с уравнением
V=V0 -rl.
6. Прямая линия.
7. Рис. 14, а.
8. Для каждого значения напряжения определяют то­
ки и суммируют их; это дает возможность построить точ­
ки результирующей вольт-амперной характеристики
(рис. 13, б).
9. График функции / = f (И).
10. При различных токах сопротивления нелинейных
элементов различны.
Прнборы н оборудованне
Источник питания, вольтметр со щупами, три ампермет­
ра, регулируемый делитель напряжения (потенциометр),
две электроосветительные лампы с металлической нитью
различной мощности* (рассчитанные на напряжение 110 в).
* Электрические мощности ламп не должны сильно отличать•
ся друг от друга во избежание перегорания маломощной лампы
при ее последовательном соединении с более мощной лампой.
37

Рабочее задание
1. Соберите электрическую цепь (рис. 15). Изменяя
напряжение на зажимах лампы, записывайте показания
приборов. По данным измерения постройте график за­
висимости:
1= f(U).
Подобным же образом получите вольт-амперную характе­
ристику для второй лампы. Обе характеристики постройте
в одной системе координат и в одинаковом масштабе.
2. Пользуясь полученными вольт-амперными харак-
Рис. 15.
амперной
а
Схема для снятия
характеристики
накаливания
вольт-
лампы
теристиками,
пост­
ройте результирую­
щую характеристику
последовательно сое­
диненных ламп.
3. Присоедините к
зажимам аЬ последо­
вательно соединенные
лампы
и снимите
вольт-амперную ха­
рактеристику. Срав-
ните ее с характе­
ристикой, полученной
графическим путем. Для одного-двух значений тока опре­
делите напряжения на лампах по вольт-амперным ха­
рактеристикам, а затем проверьте найденные значения по
показаниям приборов.
4. По вольт-амперным характеристикам отдельных ламп
постройте результирующую характеристику для цепи с
параллельным соединением ламп.
,
5. К зажимам аЬ цепи (см. рис. 15) присоедините па­
раллельно две лампы. Последовательно с каждой лампой
включите амперметр. Сначала начертите схему соединений
и после проверки руководителем соберите ее. Снимите
вольт-амперную характеристику цепи и сравните ее с ха­
рактеристикой, построенной графическим путем.
6. Задайтесь одним-двумя значениями напряжения и
по вольт-амперным характеристикам определите токи в
ветвях с лампами, Результаты расчета проверьте опытным
путем: пользуясь потенциометром, установите нужное зна­
чение напряжения и отметьте показания амперметров.
Выполняя работу, данные записывайте в таблицу:
38

No
n. n.
Последова-
l -я лампа
2-я ламп;~
rепыюе СОЕДИ·
и,в
1
невие ламп
/,Q
и,8
1
/,а и,8
1
Рд&ОТд NO 8
ИЗУЧЕНИЕ Мдrнитной ЦЕПИ
1,а
Параллельное
соединение
ламп
и,8
1
/,а
ПРИ ПОСТОЯННОЙ НАМдrНИЧИВАЮЩЕй СИЛЕ
В работе производится исследование неразветвленной
магнитной цепи в режиме постоянства намагничивающей
силы.
Домашнее задание
В процессе подготовки к лабораторной работе следует
вспомнить, какими величинами характеризуется поотоян­
ное магнитное поле, каковы единицы измерения этих ве­
личин. Усвойте законы, которым подчиняются магнитные
цепи; выясните, как рассчитываются неразветвленные маг­
нитные цепи. Уясните влияние воздушного зазора в сер­
дечнике на режим работы магнитной цепи; подумайте над
вопросом: какими электрическими параметрами намагни­
чивающей катушки определяется магнитный поток в сердеч­
нике при постоянном и переменном токе в катушке.
Контрольное задание
Вопросы
1. Основной величиной, характеризующей интенсив­
ность и направление магнитного поля в каждой точке его,
является вектор магнитной индукции В. Какова единица
измерения индукции в системе СИ?
2. Что называется потоком вектора магнитной индук­
ции (магнитным потоком)?
39

3. Что такое магнитная проницаемость? Какова ее еди­
ница измерения в системе СИ?
4. Какими единицами измеряются в системе СИ:
а) магнитный поток?
б) напряженность магнитного поля?
в) намагничивающая сила?
r) потокосцепление?
5. Как записывается математически закон полного то­
ка? Сформулируйте этот закон.
6. В однородной кольцевой катушке, состоящей из w
витков, создан постоянный ток /, длина средней магнитной
линии поля в сердечнике l, а длина воздушного зазора l0 .
Напряженность поля Н = Нср· Как запишется закон
полного тока в этом случае?
7. Для разветвленной магнитной цепи можно написать
уравнения, аналогичные уравнениям Кирхгофа для элект­
рической цепи. Напишите эти уравнения.
8. Какое поле называется однородным?
Ответь~
1. ф RdT=
~z.
2. Алгебраическая сумма магнитных потоков в узловой
точке магнитной цепи равна нулю:
~Фк=О.
Этот закон называют первым законом Кирхгофа для маг.
нитной цепи.
3. вб (вебер).
4. а (ампер).
б.~(ампер).
м
метр
6. Алгебраическая сумма магнитных напряжений на
отдельных участках замкнутого магнитного контура равна
алгебраической сумме намагничивающих сил:
Это выражение называют вторым законом Кирхгофа
для магнитной цепи.
7. Тесла (тл); 1 тл = 1 вб/м2•
40

8. JВ cos adS; а - угол между направлением вектора В
и нормалью N к площадке S.
9. 41t • 1о-, гн/м.
10.НL+H0L0=wl.
11. Во всех точках которого векторы магнитной индук­
ции равны по величине и параллельны друг другу.
Приборы и оборудование
Кольцевой сердечник с равномерно намотанной намаг­
ничивающей обмоткой и с измерительной обмоткой; в сер­
дечнике имеется небольшой (около полумиллиметра) воз­
душный зазор; сердечник изготовлен из электротехнической
стали; милливеберметр MI 19; амперметр; аккумуляторная
батарея; ключ (кнопка); калиброванная катушка; реос­
тат; штангенциркуль; автотрансформатор.
Рабочее задание
По завал.екай инструкции ознакомьтесь с порядком и
методом магнитных измерений, которые можно выполнить
с помощью милливеберметра.
1. Размагнитьте сердечник
кольцевой катушки перемен­
ным током, воспользовавшись
автотрансформатором
2. Соберите цепь, показан
ную на рис. 16.
3. Заметьте пер вон а чал ьное
положение стрелки милливебер­
метра (а0 делений шкалы) На­
жмите кнопку /(. Запишите
число делений (а 0), соответст­
вующее отклонению стрелки,
и подсчитайте величину магнит­
ного потока
ф = а(а-ао) 10-s вб.
W1
где w1 -- число витков измери­
тельной катушки;
r
Рис. 16. Исследование
неразвеrвленной маrни r-
ной цепи
-41

с - постоянная прибора в милливеберах на одно
деление
Запишите показания амперметра.
4. Вычислите магнитную индукцию (среднее значение)
в магнитопроводе, предварительно определив сечение s
сердечника В первом приближении примите, что поле
внутри кольца является однородным, так как ширина
кольца достаточно мала по сравнению с диаметром средней
длины кольцевого сердечника.
5. Вычислите величину напряженности в зазоре, опре•
делите намагничивающую силу F = wl (w - число витков
катушки) Пользуясь законом полного тока, найдите на­
пряженность поля в сердечнике.
6 Вычислите абсолютную магнитную проницаемость
материала сердечника и его магнитное сопротивление. Оп­
ределите магнитное сопротивление воздушного зазора.
Подсчитайте величину магнитного потока и сравните с из­
меренным значением.
7 Увеличивая с помощью реостата силу тока в намаг­
ничивающей катушке, сделайте 8-10 измерений потока
Начертите таблицу и запишите в ней результаты измере­
ния По результатам измерений постройте магнитную ха­
рактеристику сердечника.
Ф=f(wl).
8 Отсоедините милливеберметр от измерительной ка­
тушки и присоедините к нему калиброванную катушку с
известной величиной sw (s - средняя площадь, w - чис­
ло витков) Поместите катушку в центре воздушного за­
зора Включите цепь. Найдите величину напряженности,
исходя из формулы
Сравните с расчетной величиной. Измерение можно вы­
полнить и при включенной цепи, для этого помещенную в
зазоре калиброванную катушку надо быстро выдернуть
из зазора.
42

Рд&ОТд Но 9
ИССЛЕДОВдНИЕ МАГНИТНОЯ ЦЕПИ
ПРИ ПЕРЕМЕННОЙ НдМАГНИЧИВдЮЩЕй СИЛЕ
В работе рассматривается осциллографический способ
получения кривой намагничивания стали и определение
потерь энергии на перемагничивание.
Домаwнее задание
По учебнику выясните отличие статической от динамиче­
ской петли гистерезиса, уясните причины нагрева сталь­
ных сердечников электромагнитов переменного тока, а
также меры, принимаемые для ограничения потерь энер­
гии в этих электромагнитах.
Используя законы электромагнитной индукции и пол­
ного тока, покажите, что динамическую петлю гистерезиса
можно получить на экране осциллографа, если на его гори­
зонтально отклоняющие пластины подать напряжение,
пропорциональное току в катушке, а на вертикально откло­
няющие - напряжение, пропорциональное э.д.с., индук­
тируемой в катушке переменным магнитным потоком, воз­
бужденным в сердечнике.
Контрольное задание
Вопросы
1. Что такое первоначальная кривая намагничивания?
2. Что такое основная кривая намагничивания?
3. Как по петле гистерезиса определить остаточную
магнитную индукцию и размагничивающую (коэрцитивную)
силу?
4. Что такое статическая петля гистерезиса?
5. Что такое динамическая петля гистерезиса?
6. Как по петле гистерезиса определить потери энергии
в стали за полный цикл перемагничивания?
7. К:акие ферромагнитные материалы называются маг­
нитномяrкими?
8. К:акие материалы называются магнитнотвердыми?
43

9. Какие стали пригодны для сердечников трансформа­
торов и электрических машин?
10. Какие стали применяют для изготовлен·ия посто­
янных магнитов?
Ответы
1. Петля, полученная при периодически изменяющемся
магнитном поле.
2. Петля, полученная при использовании постоянного
тока (медленное изменение напряженности Н).
8
о
Рис. 17. Получение кривой намагничивания и петли гистерезиса
на экране осциллографа
3. С широкой петлей гистерезиса (со сравнительно боль­
шой коэрцитивной силой).
4. С малой коэрцитивной силой (петля гистерезиса
узк'ая).
5. График В = f (Н), полученный для образца ферро·
магнитного материала, не имеющего остаточной намагни­
ченности.
6. Геометрическое место вершин семейства петель гис-
терезиса.
7. Маrнитнотвердые
8. Магнитномягкие.
9. Энергия потерь за· полный цикл перемагничивания
пропорциональна площади петли гистерезиса.
10. На кривой (рис. 17) - соответственно участки аО
и ьо.
44

Приборы и оборудование
Испытуемый образец стали с двумя обмотками, потен­
циометр нагрузочный резистор, интегрирующая ячейка,
состоящая из резистора r2 и конденсатора С (r2 » "'~ ) ,
электронный осциллограф (например, Cl-1) с координатной
сеткой для экрана, планиметр ПЛ-2 К осциллографу доJ1ж­
на быть ?риложена таблица со значениями их и иу - на­
пряжении, вызывающих отклонение электронного луча
трубки на одно деление шкалы координатной сетки в на­
правлениях осей х и у для различных положений ручек
«усиление по вертикали» и «усиление по горизонтали»*
Рабочее задание
Получение основной кривой
намагничивания
1. Соберите цепь, схема которой изображена на рис. 17.
2. Включите осциллограф, Установите луч в центре
координатной сетки. Генератор развертки должен быть
выключен.
3. Подключите собранную цепь. С помощью ручек уси­
лителей осциллографа и потенциометра r добейтесь получе­
ния на экране устойчивого изображения петли гистерезиса
с четко выраженными участками насыщения, Изображение
должно занимать большую часть экрана. После этого по­
ложение ручек усилителей осциллографа изменять нельзя
Запишите координаты х и у вершины петли.
4. Уменьшая напряжение, подаваемое на зажимы об­
мотки 1, получите еще несколько петель, каждый раз за­
писывая координаты х и у их вершин
5. Выбрав по таблице, приложенной к осциллографу,
значения их и иу для данного положения ручек усилителей
осциллографа, вычислите значения напряженности и маг­
нитной индукции по формуле
•
При составлении та6лиu должно 6ыть учтено то о6стояТ('Ль
ствФ, что осциллограф реагирует на амr~литудные значения напря­
жений, а напряжения U.r и иу должны 6ыть sаданы в действующих
значениях
45

(1)
(2)
Здесь
w1, w2 - числа витков соответствующих обмоток, поме­
щенных на сердечнике, изготовленном из ис­
пытуемого образца стали;
/ - сила тока;
Их - напряжение на зажимах сопротивления r1;
И У - напряжение, подаваемое на зажимы у ос­
циллографа;
r2, С
-
сопротивление и емкость конденсатора инте­
грирующей цепочки;
S - площадь сечения сердечника;
l - длина средней линии сердечника;
х, у - горизонтальное и вертикальное отклонения
луча (по координатной сетке на экране ос­
циллографа);
их, иу - напряжения, при которых луч отклоняется
на одно деление координатной сетки экрана
по горизонтали и вертикали.
No
Известно
Изм,·рено
Вычислено
п. п.
..
..
~
.,
.,
,,
,,,
,,,
~
"'
~ '11
--
.....
4!
<:,
-&
"'
"'
"
11 ~,:::
'11
"'
'11
м
ciii
...
"'
..
,,;
:r.:·
~-
~.. 11
...
..
~
:,
"
1111111111111
6. Постройте графики (в одной системе координат)
В=f1(Н)и!1-а=fiH).
Определение потерь на
перемагничивание
Как и в предыдущих опытах (п 3) получите изобра­
жение петли гистерезиса на экране осциллографа
2. Перечертите изображение петли на прозрачную бу­
магу (кальку). С помощью планиметра определите площадь
46

петли S1 . Если нет планиметра, то можно поступить так:
снимите координаты 10-16 точек петли в делениях шкалы
и в этом же масштабе начертите ее на миллиметровке.
Изображение с кальки на миллиметровку можно перенес­
ти с помощью копировальной бумаги.
По клеточкам подсчитайте площадь петли.
3. Площадь петли пропорциональна потерям энергии
за один цикл перемагничивания. Для вычисления энергии
найдем сначала масштабные коэффициенты, пользуясь
формулами (l ), (2):
m=.!!_=~U'
x
Х
f1
Х'
Тогда
в
у
РА6ОТА No 10
ЦЕПЬ С ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫМ СОЕДИНЕНИЕМ
ИНДУКТИВНОЙ КАТУШКИ, РЕЗИСТОРА И КОНДЕНСАТОРА
ПРИ ПЕРЕМЕННОМ ТОКЕ
Цель работы - исследование последовательной цепи при
переменном синусоидальном токе и получение резонанса
напряжений.
Домашнее задание
Прочтите рекомендуемую литературу. Обратите внима­
ние на то, что действующие и максимальные значения на­
пряжений в электрической цепи при гармоническом пере­
менном токе складываются не алгебраически, а геометри­
чески. Поупражняйтесь в составлении векторных диаграмм
для цепей с емкостным и активным сопротивлениями, с
индуктивным и активным сопротивлениями, с активным,
емкостным и индуктивным сопротивлениями. Выясните,
при каких условиях напряжение на реактивном элементе
может значительно превышать напряжение на зажимах
всей цепи.
47

Контрольное задание
Вопросы
1 Напишите векторное уравнение для действующих
эначений напряжений на отдельных участках последова­
тельной L, ,, С цепи при синусоидальном переменном токе.
2. Что можно сказать про сдвиг фаз тока относительно
напряжения на эажимах активного, индуктивного и ем­
костного сопротивлений?
3 Начертите треугольник сопротивлений и, руковод-
ствуясь им, напишите формулы, выражающие:
а) полное сопротивление цепи;
б) активное сопротивление цепи;
в) угол сдвига фаз тока по отношению к напря-
жению.
4. Что такое активное сопротивление?
5. Что такое коэффициент мощности?
6. Что такое реэонанс напряжения?
7. Чему равен коэффициент мощности при резонансе?
8. Почему напряжение на реальном дросселе при резо­
нансе не равно напряжению на зажимах конденсатора?
9. Чему равна резонансная частота контура?
Ответы
1. Элек1рический режим последовательной L, ,, С
цепи при переменном токе, когда cos с:р = 1.
2.z=V,
2
+(XL- Хе)2
•
3. , = zcos<р.
4. с:р = arctg
5. Дроссель, кроме индуктивного. обладает активным
сопротивлением.
6. V=vr+UL+Vc.
7. На индуктивности напряжение по фазе опережает
ток на 90°, на емкости напряжение отстает по фазе от тока
на 90°, в цепи с активным сопротивлением угол
сдвига
фаз тока по отношению к напряжению равен нулю.
р
8. COS<p = S.
48

9. Коэффициент мощности равен единице.
1
10. (1) =
--.
VLC
Приборы и оборудование
Дроссель с выдвижным сердечником, батарея конденса­
торов, три вольтметра, амперметр, фазометр, частотомер
(если частота тока нестабильна), потенциометр или авто­
трансформатор.
Рабочее задание
1. Соберите цепь в соответствии со схемой (рис. 18).
2. Постепенно увеличивая емкость батареи конденса­
торов, запишите показания измерительных приборов.
Рис. 18. Последовательное соединение дрос­
селя и конденсатора
Сделайте 7-9 отсчетов с переходом через резонансное
состояние цепи.
3. Заполните таблицу, сделайте вычисления.
Измерено
Вычислено
с
>!
>!
'Э-
ё"'
"'
"'
~с
о
"'
!:
С:!
9-
~
>!
~~"'
,,,
"'
ё.з
:!; -:5 ..;
о
~~
;.
-.J
с;
-.i
~
u
...:
N
,.
,.
.:
111111
1
1
1
1
1
1
4g

4. Постройте графики (в одной системе координат):
/ = {1(С), И2= f2(C), U3= f3(C).
5. Установите емкость конденсаторов по указанию пре-
подавателя. Постепенно выдвигая сердечник дросселя,
запишите показания приборов.
Добейтесь получения резонанса. В момент наступления
резонанса показания амперметра будут максимальными,
фазометр покажет
cosЧJ=l.
Сделайте 3-4 отсчета до резонанса и столько же после
него.
6. Начертите таблицу, подобную предыдущей, и за­
полните ее.
7. Постройте графики:
l=f1(L), V 2 =f2(L), И3 =f3(L).
8. Постройте векторные диаграммы по данным прибо­
ров для резонанса, одного отсчета до резонанса и одного
отсчета после него.
Пр им е чан и я: 1. Наnряжение на зажимах цеnи надо
установить такой величины, чтобы при резонансе напряжения U 2
и U3 не nревышали 50 в.
2. Вместо трех вольтметров можно использовать один со щу­
пами. Однако следует иметь в виду, что nрисоединение вольтметра
к участкам цепи в момент наступления резонанса будет несколько
нарушать режим цеnи, что скажется на точности измерения.
Р.А.60Т.А. НО 11
ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ДРОССЕЛЯ И КОНДЕНСАТОРА
ПРИ ПЕРЕМЕННОМ ТОКЕ
В работе исследуется электрическая цепь, состоящая из
параллельно соединенных дросселя и батареи конденсаторов
при синусоидальном переменном напряжении, изучаются
резонансные явления в параллельном контуре при стан­
дартной промышленной частоте (50 гц).
60

Домаwнее задание
Изучите, как распределяются токи, напряжения, мощ­
ности при параллельном подключении токоприемников к
источнику синусоидального напряжения, если одна ветвь
цепи содержит конденсатор, а другая ветвь - дроссель.
Уясните, как зависит коэффициент мощности всей цепи
от изменения индуктивности дросселя и емкости батареи
конденсаторов; для выяснения фазовых соотношений по­
стройте векторные диаграммы
Изучая резонансные явления в параллельном контуре,
сравните их с подобными же явлениями в последовательной
L, r, С цепи, Обратите внимание на то обстоятельство, ЧTQI
судить о том, наступил ли резонанс в исследуемой цепи,
можно не только по показаниям фазометра, но и по пока­
заниям амперметра, включенного в неразветвленную часть
цепи. Подумайте над вопросом, почему в данной работе
удобнее оперировать понятием электрической проводимос­
ти, а не понятием сопротивления.
Контроnьное задание
Вопросы
1 Что такое резонанс токов?
2 По какой формуле может быть вычислена резонанс­
ная частота реального контура?
3. Постройте треугольник проводимостей и с его по­
мощью получите формулы:
а) для определения полной проводимости;
б) для определения угла сдвига фаз тока в нераз­
ветвленной части относительно напряжения на зажимах
цепи.
4. Чему равна активная мощность параллельной цепи
при резонансе?
5 Чему равна реактивная мощность при резонансе?
6. В идеальной параллельной L, С цепи при резонансе
ток в неразветвленной части отсутствует. Чем это объяснить?
7 Чему равна собственная частота идеального контура?
51

Ответы
1. Нулю.
\V1
,2
2.t=~IТ-41У.
3.f=
1
21t J/LC
4. Электрическое состояние параллельного контура,
когда напряжение на ее зажимах и ток в неразветвленной
части совпадают по фазе.
5. Магнитное поле катушки и электрическое поле кон­
денсатора обмениваются реактивной ,энергией
6. г/2 = S (полная мощность).
~-------
bL -Ьс
7. у= Ve 2 +(b1.. -bc)2 ;g=ycosq,;cp=arctg--
g
Приборы и оборудование
Батарея конденсаторов, дроссель с выдвижным сердеч­
ником, вольтметр, ваттметр, три амперметра, частотомер,
лабораторный автотрансформатор
Рабочее задание
1. Соберите электрическую цепь в соответствии со схе­
мой рис 19
Рис, 19 Схема злектрической uепи с па­
раллельным соединением дросселя и конден­
сатора
1-ii оп ы т. Включите цепь и подберите емкость батареи
конденсаторов так, чтобы получить резонанс токов, пере­
мещая выдвижной сердечник дросселя (о наступлении ре-
52

эонанса можно судить по минимальным показаниям ампер­
метра А 1. Произведите измерения. Затем, не изменяя
положения выдвижного сердечника дросселя, изменяйте ем­
кость батареи в сторону уменьшения емкости (сделать 3-
4 измерения), а затем в сторону увеличения емкости (сделать
еще 3-4 измерения).
2-й оп ы т. Установите величину емкости батареи кон­
денсаторов по указанию преподавателя, а сердечник дрос­
селя вставьте в катушку .полностью. Затем, постепенно
выдвигая сердечник, сделайте 6-8 измерений с переходом
через резонанс.
Для обоих случаев начертите таблицы, произведите вы­
числения:
Измерено
Вычислено
No
5~"'
n. n.
!:
::!
"
~
..
"'
"'
"'
.,
"'
:.;
~ ;;,,..,_
...J
u
,.
-.i
....
....
....
1
., :,
. ,:,
1
1
1
1
1
1
1
1
1
5. Для первого опыта постройте графики:
11 = f1(C), 12 = f2(C), lз = fз(С).
6. Для второго опыта постройте графики:
l1=/1(L), /2= f2(L), /3= f3(L).
-э-
1/
~
&-
"'
(.,j
о
<J
1
7. Для одного из опытов постройте три векторные диа-
граммы электрического состояния цепи:
а) до наступления резонанса;
б) при резонансе;
в) после резонанса.
Рд&ОТ д NO 11
ИССЛЕДОВАНИЕ МОДЕЛИ ОДНОФАЭНОА ЛИНИИ
ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ ПРИ СИНУСОИДАЛЬНОМ ПЕРЕМЕННОМ ТОКЕ
Цель работы - определение потери и падения напряже­
ния в проводах двухпроводной линии электропередачи при
синусоидальном переменном токе, определение к.п.д. ли­
нии.
53

Домаwнее задание
Изучите по учебнику, какими параметрами характери­
зуется линия электропередачи при синусоидальном пере­
менном токе. Обратите внимание на то, что линия электропе­
редачи обладает не только сопротивлением, но и индуктив­
ностью. Поэтому в такой линии напряжение сдвинуто отно­
сительно тока на определенный фазовый угол (рис. 20).
В этой же связи приходится различать понятия «падение
напряжения» и «потеря напряжения» (Л.1). Практически
для расчета проводов линии имеет значение потеря напря­
жения, зависящая не только от силы тока, сопротивления
проводов, но и от рода токоприемника Все эти вопросы
следует изучить по учебникам в процессе подготовки к
данной работе.
Контрольное задание
Ответьте на вопросы, вставьте пропущенные выраже­
ния.
1. Потерей напряжения в линии называется ... разность
напряжений в начале линии и в конце линии.
2. Падением напряжения в линии называется
...
раз­
ность напряжений в начале линии и в конце линии.
3. На рис. 20 изображена векторная диаграмма для
линии, нагруженной активно-индуктивным токоприемни­
ком. На этой диаграмме в масштабе напряжения:
а) отрезок аЬ изображает ...
б) отрезок ас изображает
в) отрезок ad изображает .. .
г) отрезок dc изображает ... .
4. Напишите формулу, по которой можно подсчитать
потерю напряжения в линии по известным активным и ин­
дуктивным сопротивлениям линии, силе тока и углу сдви­
га фаз тока в линии относительно напряжения в конце
линии.
ЛU= ....
Сделайте анализ этой формулы, выясните, как зависит
величина ЛИ от изменения величин, характеризующих ли­
нию и входящих в написанную вами формулу.
5. Как определить, пользуясь показаниями измеритель­
ных приборов (рис. 21):
S4

а) к.п.д. линии;
6) коэффициент мощности токоприемника;
в) активное сопротивление линии;
r) • индуктивное сопротивление линии?
6. Как будет изменять­
ся падение напряжения в
линии при
повышении
коэффициента мощности
токоприемника (при усло­
вии неизменности напря­
жений И1 и И2)?
с
7. Как будет изменять­
ся величина потери напря­
жения в линии при повы­
шении коэффициента мощ­
ности токоприемника (при
неизменных напряжениях
И1 и И2)?
8. Зависит ли мощность
потерь в линии от коэффи-
Рис 2'0 Векторная диаграмма
для линии. нагруженной индук­
тивно-активным токоприемником
циента мощности токоприемника?
Ответы
2. Активное падение напряжения в линии
3 Не изменяется.
4. Алгебраическая.
5. (rлCOS <р~ + XL sin (1)2) /.
6. Потерю напряжения в линии.
7. (r0 cos<p2+x0 sin<р2)2ll
8.
Р2
И2l
9. Индуктивное падение напряжения
10. Падение напряжения в линии.
11. Геометрическая.
12. v(л,и)2- (~~у.
13. Уменьшается.
14. rл/
2
.
15•. Да.
в линии.
65

Приборы и оборудование
Два ваттметра, два вольтметра, амперметр, реостат,
дроссель (эквивалент линии электропередачи), ламповый
реостат, батарея конденсаторов, дроссель или электродви­
гатель (токоприемник).
Рабочее задание
1. Подберите измерительные приборы, исходя из пара­
метров эквивалента линии электропередачи и параметров
токоприемника.
2. Соберите цепь, показанную на рис. 21. В качестве
токоприемника Zн используйте ламповый реостат,
vl
Zн
Zr
_.... ..,,-Ea-------c::::i-......--------
Рис. 21. Схема для исследования линии электро­
передачи
3. Включите цепь, запишите показания приборов, Вы­
полните необходимые расчеты и заполните таблицу (первая
строка):
Измерено
Вычислено
No п.п.
ее
..
..
Е:
~~~
,
..
..
..
..
..
"
"
,;: ;
;;,
"-
<:!
::;;
;.
с{
::; -::;
с:: ~~
,,,
"'
~;, ;,
;,,
..: ~
<3
<3
<3
<188,."'
..
,=-
..J
2
3
1·
Постройте векторную диаграмму.
4. Замените ·ламповый реостат электродвигателем или
присоедините параллельно ламповому реостату дроссель.
Повторите опыт, заполните таблицу (строка 2), постройте
векторную диаграмму.
56

5. Повторите опыт, использовав в качестве токоприемни­
ка ламповый реостат и батарею конденсаторов.
6. Сравните результаты трех опытов. Выясните, как
влияет на потерю напряжения мощность, к.п.д. и падение
напряжения род нагрузки.
Рд&ОТд No 13
ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФдЗНОА ЦЕПИ
ПРИ СОЕДИНЕНИИ ТОКОПРИЕМНИКОВ ЗВЕЗДОА
В работе изучаются различные режимы трехфазной
цепи при соединении фаз симметричного приемника звез­
дой.
Домаwнее задание
По учебнику повторите материал о трехфазных целях,
способах соединения фаз, зависимостях между линейными
и фазными токами и напряжениями для симметри·чноготрех­
фазного токоприемника, о роли нейтрального провода.
Контрольное задание
Ответьте на вопросы, заполните пропуски.
1. Как соединить фазы токоприемника звездой?
2. Имеется трехфазная симметричная система токов и
напряжений (соединение звездой). Каковы зависимости меж•
ду линейными и фазными токами и напряжениями?
3. Для симметричной системы ток в нейтральном про-
воде /;v =
...
4. Для несимметричной системы ток в нейтральном
проводе TN =
...
5 Как изменятся линейные и фазные токи симметрич-
ной системы (без нейтрали) при:
а) обрыве линейного провода;
б) обрыве фазы;
в) коротком замыкании фазы?
6. Как изменятся напряжения на зажимах фаз однород­
ного, но неравномерного токоприемника при обрыве нейт­
рального провода?
57

Ответы
TN
ТА+Тв +Те =О
2, 7N = ТА+Тв+Те =!=О
3. Все концы фаз (или все начала) соединяются в одной
точке - нейтральной.
4. Напряжение на перегруженной фазе уменьшится,
а на недогруженной возрастет (может возрасти до аварий­
ной величины).
5. lл = !Ф; ил= VзиФ.
6. lл = VЗ!Ф; ил= иФ.
7. Напряжения и токи двух оставшихся фаз не изме·
нятся.
8. Напряжения на зажимах двух оставшихся фаз (и
2
токи фаз) уменьшатся в Vз раз.
9. Напряжение на каждой из двух оставшихся фаз уве­
личится до значения линейного, поэтому фазные токи уве-
личатся в ✓ зраз
Приборы и оборудование
Три проволочных (или ламповых) реостата, два вольт­
метра (или один двухпредельный) со щупами (например.
авометр), четыре амперметра, два ключа.
Рабочее задание
1. Соедините реостаты звездой и установите симметрич­
ную нагрузку (рис. 22). Амперметры 1-3 должны давать
одинаковые показания. Убедитесь в том, что ток в нейт·
Рис 22.
58
ральном проводе от­
сутствует, что разрыв
(с помощью ключа К 2)
нейтрал ьноrо провода
(v) не нарушает режи­
ti ма цепи. Измер ые
л
Соединение токоприемни­
ков звез,!Lоi\
фазовые и линейные
токи и напряжения
Убедитесь в спра­
ведливости формул,

устанавливающих зависимости между линейными и фаз­
ными токами и напряжениями.
2. Огключите одну фазу, разомкнув рубильник К1 .
Измерьте токи и напряжения. Обратите внимание на их
изменения (по сравнению с п. l).
3. Установите несимметричную нагрузку фаз и произве-
дите измерения:
а) при замкнутых ключах К1 и К2;
б) при разомкнутом ключе К1 ;
в) при замкнутом ключе К1 и разомкнутом К2 .
В последнем случае следует измерить напряжение между
точками N и п.
4. Постройте векторную диаграмму для несимметрич­
ной нагрузки фаз при обрыве нейтрального провода.
5. Заполните таблицу:
Нагрузка
1
Измерено
(:3
t:,
tl
1::;1
CD
CD
q:i
(D
•
•
•
11111111
., /" 1"'
j3~iij~j3~~
1111111111
Р.д&ОТд No 1-4
ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОЙ ЦЕПИ
Вычислено
~-1 ~ 1~.
"'
l'Q (.J
..
...
...
111
ПРИ СОЕДИНЕНИИ ТОКОПРИЕМНИКОВ ТРЕУГОЛЬНИКОМ
~
~
В работе изучаются режимы работы трехфазного токо­
приемника при соединении его фаз треугольником.
Домаwнее задание
По учебникам изучите зависимости между фазовыми и
линейными токами и напряжениями симметричного прием­
ника, соединенного треугольником, выясните, как на эти
величины будет влиять обрыв линейного провода, обрыв
фазы, к каким последствиям приведет неправильное включе­
ние одной из фаз генератора, научитесь строить векторные
потенциальные диаграммы для уцомянутых выше случаев.
59

Контроnьное задание
Заполните пропуски, аrветьте на вопросы
l. При соединении треугольником конец каждой фазы
соединяется с ....
2. Какова зависимость между линейными и фазными
токами и напряжениями для симметричного приемника,
соединенного треугольником?
3. Для симметричного трехфазного генератора геомет­
рическая сумма фазных э.д.с. равна нулю. Чему будет
равна э.д.с. в контуре обмотки, соединенной треугольни­
ком, если концы одной из фаз поменять местами?
4. Как изменятся токи в линейных проводах цепи с
симметричным приемником, соединенным треугольником,
если произойдет обрыв фазы АВ?
5. Как изменятся токи в фазах симметричного приемни­
ка, соединенного треугольником при обрыве линейного
провода А?
Ответы
1. Токи в линейных проводах А и В будут равны токам
фазВСиАС.
2. lл = /Ф; ил= VзиФ.
3. lл =VЮФ;ил=иф.
4. Началом последующей.
5. Удвоенной э.д.с. фазы.
6. Токи фаз СА и АВ одинаковы и каждый в два раза
меньше тока фазы ВС.
7. Концом последующей.
Приборы и оборудование
Три реостата, вольтметр со щупами, амперметр с вил­
кой, панели с розетками и закороченными вилками.
Рабочее задание
1. Установите симметричную нагрузку и измерьте фаз­
ные и линейные токи и напряжения (рис 23)
60

2. Оборвите линейный провод (для этого надо вынуть
вилку П 1 из гнезд розетки). Повторите измерения.
3. Устраните обрыв линейного провода (перемычку П 1
поставьте на место), разомкните цепь одной фазы и снова
произведите измерения.
Рис. 23. Соединение токоприемников треугольником
4. У становите несимметричную нагрузку и произведи­
те измерения при нормальном ее включении, при обрыве
линейного провода и при обрыве фазы.
5. Заполните таблицу:
Измерено
Rыччслено
--
Нагрузка
~
"'
..
>!
~~
"
"
"
о
"
"
"
~ с:, .;;
<l1 u
~(J
<Х)
,,:
,,:
,,:
lJ
,,:
CQ
~
,,:
CQ
lJ
,,:
CQ
lJ
-
-
-
-
::,
;:,
:::J
...
...
..
1111111111111
6. Постройте векторные диаграммы для п. 1-3 .
Рд60Т д НО 15
ИЗМЕРЕНИЕ дКТИВНОА МОЩНОСТИ
ЭЛЕМЕНТОВ ТРЕХФАЗНЫХ ЦЕПЕА
1:..
о:
Цель работы - изучение способов измерения активной
мощности элементов трехфазных цепей с помощью трех­
фазных ваттметров
61

Домашнее задание
По учебнику изучите устройство, принцип действия,
работу отдельных узлов, а также способы включения в цепь
двухэлементных и трехэлементных трехфазных ваттметров
и электросчетчиков. Изучите способы измерения мощности
(энергии) в трехфазных цепях с помощью соответствующих
однофазных ваттметров (электросчетчиков). Установите,
в каких случаях целесообразно пользоваться однофазными
приборами. Изучите возможности метода двух ваттметров
Контрольное задание
Вопросы
1. Каким наименьшим количеством однофазных ватт­
метров можно ограничиться для измерения активной мощ­
ности трехфазной цепи в следующих случаях:
Рис 24. Измерение мощности по методу двух ватт­
метров
а) линия четырехпроводная, нагрузка симметричная;
б) линия четырехпроводная, нагрузка несимметрич­
ная;
в) трехпроводная линия, нагрузка симметричная или
несимметричная?
2. Измерение мощности в трехфазной цепи производи­
лось по методу двух ваттметров (рис. 24; нагрузка симмет­
ричная).
а) Что дает сумма показаний ваттметров?
б) Как по показаниям ваттметров вычислить реак­
тивную мощность?
в) Как по показаниям ваттметров вычислить актив-
ную мощность?
3. Измерение активной мощности производили по ме­
тоду двух ваттметров. Показания приборов:
62

а) Рл"FРв (стрелки обоих приборов отклонены впра­
во)
б)Рв=О,Рл*О;
в) Р 8 < О (пришлось переключить обмотку ватт­
метра), Р А > О (стрелка отклонена вправо)
Что можно сказать о коэффициенте мощности цепи для
каждого из этих случаев?
Ответы
1 Илlл cos (30°-ср) + Илlл cos (ЗО
0
+ср).
2. Одним ваттметром.
3 cosср<0,5.
4. cosер>0,5
5.cosер=0,5.
6. Двумя ваттметрами.
7. Тремя ваттметрами.
8. Р л + Р в (алгебраическая сумма).
9. Vз(РА -Рв)-
Приборы и оборудование
Три однофазных ваттметр.а, два трехфазных ваттметра
(один двухэлементный, второй трехэлементный) три рео­
стата, три дросселя, три амперметра, вольтметр со
щупами.
Рабочее задание
l. Соберите электрическую цепь, схема которой изобра­
жена на рис. 25 Ваттметры, показанные пунктиром, в цепь
включать не надо. Движки реостатов поставьте в такое по-
А
--о
в--о
(l2
·.-). 'r'
с
,,'
--о
N
,.,., 1
п
Рис. 25. Измерение мощности в четырехпроводной линии
63

ложение, чтобы все три амперметра давали одинаковые по­
казания (симметричная нагрузка).
Произведите измерение электрической мощности. Убе­
дитесь, что показания трехфазного ваттметра (РзФ) равны
утроенному значению показаний однофазного ваттметра
(Р А ). Вычислите полную и реактивную мощности.
Заполните таблицу:
Измерено
Вычнслt"·Но
No п.п.
"
!: !:
"'<:
..
..
"
..
..
с,
"
"
~"
"
.
.
.
-ё-
"
..
"'<:
CCi
(.)
"'<:
CCi
.::?
"'<:
.,
11 !:
c,j
о,
:::,
:::,
:::,
....
....
о..
о.. о.. ..
11111111111
2. Присоедините к цепи ваттметры, изображенные пунк­
тиром. Чтобы создать несимметричную нагрузку, движки
трех реостатов поставьте в разные положения.
Произведите измерения. Убедитесь, что показания
трехфазного ваттметра равны сумме показаний трех одно­
фазных ваттметров. Заполните таблицу:
ИзмРрЕ'НО
Вычислено
No
(.)
!: !:
!:
о..
п.п.
"
..
"
"
"
"
"
~"
++
"
~ CCI
с,
-ё-
"
~
о..
..
"'<:
CCi
(.)
""
CCi
.::?
"'<:
CCi
(.)
.,
~+~vjо
:::,
:::,
:::,
....
о..
о..
о..
"-
11111111111
1
1
3. Соберите электрическую цепь, показанную на
рис. 24 (трехпроводная система). Движки реостатов по­
ставьте в такое положение, чтобы стрелки обоих однофаз­
ных ваттметров отклонились в одну и ту же сторону (<р<бО 0).
Произведите измерения.
Повторите опыт при <р = 60° (движки реостатов надо
поставить в такое положение, чтобы один из однофазных
ваттметров давал нулевые показания). Затем произведите
измерения при ср>6O° (показания одного из однофазных
ваттметров должны быть отрицательными, переключатель
ваттметра поставить в положение «-»).
64

Убедитесь в том, что показания трехфазного ваттметра
равны алгебраической сумме показаний однофазных ватт­
метров.
Заполните таблицу:
Измерено
В,,,числ ·но
-
1
!:.,
Ь::
..
..
.,
~
Q,
'!', грае!
"
(:,
(:,
!:
!:
+
с
.
.,
.,
<С
Q.
,:;
Q:j
(.J
-6-
(:,
"
<С
~
"'
Q,
.,
..
<С Q:j (.J
.:5-
~
::
..
11
о
:;::,:
;::,
;::,
;::,
-
Q,
Q,
Q,
Q,
~;
1'Р>60°1
Рд&ОТд Но 16
ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИА
В процессе выполнения работы изучается устройство и
работа омметра и одинарного измерительного моста; про­
изводится измерение сопротивлений различными методами.
Домвwнее эвдвние
По учебнику изучите косвенные и непосредственные
методы измерений сопротивлений. Сравните эти методы
между собой и оцените их: какой способ наиболее точный
в данных определенных условиях, какой из них позволяет
быстрее получить результат и т. д. Исследуйте условия рав­
новесия измерительных мостов при постоянном и при пере­
менном токе. В· последнем случае обратите внимание на
фазовые соотношения.
Контрольное задание
Прочтите задание. Там, где это необходимо, вставьте
пропущенные выражения. Ответьте на вопросы.
3-260
65

1. Одним из простейших способов измерения сопротив­
лений является способ вольтметра и амперметра. Какая
из схем рис. 26 пригодна:
а) для измерения больших сопротивлений;
б) для измерения малых сопротивлений?
Гх
а)
Е
к
oJ
Рис. 26. Схемы вклю'lения вольтметра и амперметра
для измерения сопротивлений
Выведите формулы для вычисления 'х с учетом внут­
реннего сопротивления соответствующего прибора и обос­
нуйте выбор схемы для измерения больших сопротивлений
и выбор схемы для измерения малых сопротивлений.
а)
5)
Рис. 27 Схемы электрических соединений для измерения
сопротивлений:
а-.м:етвдем. лмещенияJ О - методС1м одного вопьтмt:1·ра с известным внут~
ренним сGr1ротивлением
2. Величину сопротивления можно измерить с помощью
одного вольтметра, если известно его внутреннее сопротив­
ление (рис. 27). Измерения производят при двух положе­
ниях переключателя. Расчетную формулу легко написать,
если учесть, что 'х в положении 2 включено последователь­
но а вольтметром как добавочное сопротивление. Какова
эта формула?
66

3. Чтобы исключить влияние напряжения источника
питания на показания омметра, в этих приборах в качестве
измерительного механизма применяют ....
4. В логометре равновесное положение подвижной си•
стемы определяется ....
5. Для измерения больших сопротивлений, например
сопротивления изоляции, применяются ....
6. Наиболее точные результаты измерений дают измери•
тельные мосты. Начертите принципиальную схему одинар­
ного моста и выведите формулу для расчета r.1" если извест­
ны сопротивления плеч уравновешенного моста.
Ответы
1. Отношением токов, протекающих в двух подвижных
и жестко связанных между собой катушках-рамках.
2. Схема «а».
3. Логометры.
4. Схема «б».
и
и
Г-"=-------
1-fпр
1
__
U_
'пр
5.
случай r" « rпр•
И-Ипр
И
.
6.r"=---=
-
-
r пр• случаи
/
/
7, rх =гпр (~
-
1)•
8. Магнитоэлектрические системы.
9. Мегомметры.
Приборь, и оборудование
Вольтметр с известным внутренним сопротивлением,
амперметр (миллиамперметр), переключатели, магазин со­
противлений, аккумуляторная батарея, омметр, одинар­
ный мост постоянного тока, набор резисторов, сопротивле­
ния которых предстоит измерить.
Рабочее задание
\. Измерьте сопротивления двух-трех резисторов ме­
тодом вольтметра и амперметра. В зависимости от порядка
измеряемой величины выберите схему рио. 26, а или
рио. 26, б.
fi7

2. Произведите измерения методом одного вольтметра
с известным внутренним сопротивлением (рис. 27, 6). По­
пробуйте этим способом измерить малые (порядка несколь­
ких десятков или сотен ом) сопротивления и большие (по­
рядка мегом). Сделайте соответствующие выводы.
3. Измерьте сопротивления резисторов методом заме­
щения (рис. 27, а). Запомните положение стрелки прибора,
когда установится ток через резистор 'х· Затем, поставив
переключатель П в положение 2 и изменяя сопротивление
магазина , 0
,
добейтесь прежних показаний прибора. Оче­
видно,
rх='о•
4. По заводской инструкции познакомьтесь со схемой
и правилами эксплуатации омметра. Измерьте сопротивле­
ния тех же резисторов омметром.
5. Ознакомьтесь с устройствами одинарного измери­
тельного моста и правилами пользования им. Произведите
измерения сопротивлений резисторов с помощью моста.
6. Сравните полученные результаты (истинное значе­
ние узнайте у преподавателя). Заполните таблицу:
Ияrерено г х
Истинное
No
М,!ТОДОМ
методом
м·~тодом
значение
п.п.
вольтм,,~т-
одного
методом
ме1одом
измеритель-
'х·
ра, '-:1.МПер- вольтмет-
замеще-
омметра,
нога моста,
ом
метра, ом
ра, ом
ния, ом
ом
ом
Рд6отд но 17
ИЗУЧЕНИЕ ОДНОФАЗНОГО ЭЛЕКТРОСЧЕТЧИКА
Содержанием работы является изучение устройства и
принципа работы электросчетчика индукционной системы,
определение его погрешностей и чувствительности, провер­
ка наличия «самохода».
Домашнее задание
По учебнику изучите устройство однофазного электро­
счетчика индукционной системы; уясните, пользуясь век­
торной диаграммой, принцип действия механизма этого
68

прибора, принцип работы успокоителя; рассмотрите уст­
ройство счетного механизма и выясните, как устраняется
«самоход» счетчика. Ознакомьтесь с правилами включения
прибора в электрическую цепь и с правиJiами эксплуата­
ции по заводской инструкции, которая прилагается к
электросчетчик у.
Контрольное задание
Ответьте на вопросы.
1. На какого рода ток реагирует индукщюнная система?
2. Магнитная система создает вращающееся магнитное
поле, увлекающее за собой диск. Как это происходит?
3. Активная энергия, учитываемая счетчиком, пропор­
циональна числу оборотов N диска:
W=CN.
Как называется коэффициент пропорциональности С?
4. На щитке счетчика написано: 1 квт• ч = 2500 оборо­
тов диска. Как определить номинальную постоянную счет­
чика?
5. Как по показаниям измерительных приборов (см.
рис. 28) определить действительную постоянную счетчика?
Воспользуйтесь формулой п. 3.
6. Самопроизвольное вращение диска включенного
счетчика при отключенных потребителях называется «са­
моходом». При наличии самохода прибор снимается с эксп­
луатации. За счет чего возникает явление «самохода»?
7. Минимальный ток, при котором диск начинает вра­
щаться без останова, характеризует чувствительность счет­
чика, вычисляемую по формуле
S = _/..=МИс:::Н:,__
lном
• 100% (ГОСТ 6570-60)
дJIЯ данной величины напряжения. Что такое /нам?
8. Как работает магнитоиндукционный успокоитель
счетчика?
Ответы
1.
1000 вт-3600 сек =
1440
вт,сею •
250() об
об
2. Если компенсационный момент больше момента тре­
ния. Это условие может иметь место при не({отором повыше-
69

нии напряжения, так как компенсаuионный момент пропор­
uионален квадрату напряжения.
3. Зависит, поэтому величина эта (согласно ГОСТ 6570-
60) определяется при cos <р = 1.
4. Постоянный.
5. Переменный.
6.
Иlt
N
7. При вращении диска между полюсами постоянного
магнита в диске наводятся вихревые токи, в результате
чего создается торможение в полном соответствии с прави­
лом Ленца.
8. Постоянной счетчика
Приборы и оборудование
Регулятор напряжения (лабораторный автотрансформа­
тор, потенциометр), электросчетчик СО-1 или СО-2, вольт­
метр, амперметр, миллиамперметр, секундомер, два реос­
тата высокой проводимости и один высокого сопротивле­
ния (5-6 тыс. ом).
Рабочее задание
1. Вывинтите два винта и осторожно снимите крышку
счетчика. Ознакомьтесь с устройством прибора. Уясните
н1значение отдельных деталей и узлов. Установите крышку
на место.
2.Определение поrрешностей счет-
ч и к а. Вычислите номинальную постоянную счетчи1<а
70
Wh
Рис. 28. Схема включения приборов в элек­
<rрическую uепь для проверки однофазного
электросчетчика

Сном по надписям на щитке. Сопротивление ограничиваю­
щего реостата r2 (рис. 28) подбирается так, чтобы при пол•
ностью выведенном реостате r1 ток в цепи не превышал
номинального для данного счетчика значения.
Если ампритуда напряжения сети отличается от номи­
нальной или изменяется во времени, то питание схемы надо
осуществлять через регулятор напря:жения.
С помощью реостата r1 установить нагрузку (ток), рав­
ную 10% от номинальной для данного счетчика. По секун­
домеру отметить время t, в течение которого диск счетчика
совершит 25 полных оборотов.
.
Повторить измерения для нагрузки 50, 75, 90, 100% от
номинальной. Вычислите действительные постоянные счет­
чика и определите ero относительные погрешности
Сном -Сд
iоти =
Сд
• 100%.
Заполните таблицу:
Измерено
No
Извест110
п.п.
сном,
t, сек 1,V' об 1и.в 1
вт-сек/об
Постройте кривую погрешностей
iотн = f (/).
Вычислено
!,а
Тотн• %
3.Определение
чувствительности
с ч е т ч и к а. В схеме (см. рис. 28) реостаты малого сопро­
тивления замените реостатом сопротивлением 5-6 тыс. ом,
а амперметр замените миллиамперметром переменного тока
с пределом измерения 500 ма. Реостат ввести полностью.
Установите напряжение на зажимах (на входе счетчика),
равное 25% от Ином· Осторожно перемещая движок рео­
стата, надо заметитъ начало вращения диска электросчетчи­
ка. Отметьте величину тока /мин· Повторите измерения
для напряжений, составляющих 0,5; О, 75; 0,9; 1,0; 1, 1 от
номинально1·0 значения.
Вычислите чувствительности счетчика. Постройте кри­
вую чувствительности:
S= f(И,%).
71

No
и.•
1мин1 а
s.%
1
и.%
n.n.
•1
4. Проверка наличия самохода счетчика. Отключите
потребители (последовательная цепь будет разомкнута),
подайте на входные зажимы счетчика напряжение на 10%
выше номинального. При этом диск счетчика должен оста­
ваться неподвижным.
Рд&ОТд NO 18
s-tЗУЧЕНИЕ САМОПИШУЩИХ ВОЛЬТМЕТРА И АМПЕРМЕТРА
Цель работы - изучить устройство и принцип действия
самопишущих измерительных приборов, научиться вклю­
чать эти приборы в электрическую цепь и анализировать
их показания по записи на диаграммной бумаге с помощью
специальной масштабной линейки.
Домаwнее задание
Внимательно прочтите заводскую инструкцию к само­
пишущему прибору, выясните, как производится заправка
диаграммной бумаги, смена шестерен для установки тре­
буемой скорости подачи бумаги, заправка чернил. Уясни­
те, как работает прибор, как им пользоваться.
Контрольное задание
Воnросы
1. Почему измерительный механизм самопишушего при­
бора должен развивать значительный вращающий момент?
2. Когда применяются конические перья для записи
динграммы?
72

3. В каких координатах производится запись на диа- •
граммной ленте изучаемого прибора?
4. Какие электродвигатели применяются в электропри­
водах самопишущих приборов?
5. Какой системы измерительный механизм применен
в изучаемом приборе? .
6. Каково назначение трансформаторов в схеме ампер­
метра?
7. Как устанавливается необходимая скорость подачи
бумажной ленты?
8. Как производится нанесение на ленту начальной
линии?
9. Какой способ записи дает более точные измерения:
с нанесенной начальной линией или когда в качестве
такой линии применяется начальная линия диаграммной
бумаги?
Ответ1>1
1. «Выравнивание» шкалы, предохранение подвижной
части измерительной системы от кратковременных перегру­
зок.
2. Криволинейных.
3. Прямолинейных.
4. Наличие трения пера о бумагу.
5. Первый.
6. Ферродинамическая система.
7. Электродинамическая система.
8. При больших скоростях транспортировки диаграмм-
ной ленты.
9. Синхронный.
10. Парами сменных шестерен.
11. Второй.
Приборы и оборудование
Самопишущие вольтметр и амперметр переменного тока
(или другого типа), вольтметр и амперметр, применяемые
в качестве образцовых, автотрансформатор, проволоч11ый
и ламповый реостаты.
13

Рабочее задание
1. Произведите внешний осмотр самопишущего прибо­
ра, выясните назначение зажимов, расположенных на
клеммной панели. Посмотрите, что находится в комплект­
ном ящике, определите назначение каждого предмета, вхо­
дящего в комплект.
2. Откройте переднюю крышку прибора, нажмите на
рычаг, расположенный в верхнем левом углу и осторожно
извлеките прибор из кожуха (прибор извлекается не до
конца). Изучите устройство измерительного механизма, а
также записывающей системы и лентопротяжного механиз­
ма.
Рис. 29 Проверка самопишущих вольтметров (CV)
и амперметра (СА)
3. Установите нужную пару шестерен. Заправьте диа­
граммную бумагу. Если необходимо, долейте чернил в
чернильницу.
4. Вставьте прибор в кожух. Подайте питание электро­
двигателю прибора и проверьте работу лентопротяжного
тракта.
5. Соберите электрическую цепь, схема которой изоб­
ражена на рис. 29. Включите питание и посмотрите работу
самопишущих приборов.
Регулируйте напряжение с помощью автотрансформа­
тора, а снлу тока - с помощью реостатов. Произведите
6-8 измерений напряжения и силы тока в цепи, запишите
показания приборов. С помощью масштабной линейки рас­
шифруйте запись на диаграммной ленте. Чтобы судить о
точности записи, для каждого измерения вычислите абсо­
лютную, относительную и приведенную погрешности при­
боров.
74

Значения
Вычислено
напряжения
(lокаэания
н силы тока, опреде-
пр111\оров
ленные по з;~шки
вольтм,стр
амперметр
N,
диаграммы
п.п.
~
~
и,8
J'а
и,8
1,а
.,
.,
,!
"'
., ;,;_
::; '"
'"
о
~-
о
~
<1
,-
<1
,-
1
111
11
Рд6ОТдNo 19
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ НЕЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИl'I
Работа знакомит с принципами электрических измере­
ний неэлектрических величин; с градуировкой приборов,
снабженных простейшими датчиками.
Домашнее задание
Электрические методы измерения неэлектрических ве­
личин в большинстве случаев основаны на преобразовании
неэлектрической величины в зависимую от нее электриче­
скую величину.
Элемент устройства, выполняющий эту функцию преоб­
разования, называется измерительным преобразователем,
или датчиком.
Датчики разделяются на две группы:
а) параметрические, пребразующие неэлектрическую ве­
личину в один из электрических параметров: сопротивле­
ние, индуктивность, емкость и т. д.;
б) генераторные, в которых измеряемая неэлектриче­
ская величина преобразуется в э.д.с.
К параметрическим датчикам относятся потенциометры
и реостаты, терморезисторы, тензорезисторы, фоторезисто­
ры, емкостные и индуктивные датчики и т. п. Такие датчи­
ки нуждаются в источниках питания.
К генераторным датчикам относятся, например, термо­
элементы, фотоэлементы, индукщюнные и пьезоэлектриче­
ские датчики и т. п. Они являются генерирующими устрой-
75

ствами. В процессе подготовки по учебникам ознакомь~есь
с устройством и принципами действия упомянутых датчи­
ков.
Контроnьное задание_
Вопросы
1. В чем сущность электрического измерения неэлект­
рической величины?
2. Что такое датчик?
3. Чем отличаются генераторные датчики от параметри­
ческих?
4. К какому типу следует отнести датчики:
а) с фоторезисторами;
б) с терморезисторами;
в) термоэлектрические;
г) пьезоэлектрические?
Ответы
1. К параметрическим.
2. К генераторным.
3. Неэлектрическая величина преобразуется в зависи­
мую от нее электрическую величину.
4. Элемент, преобразующий неэлектрическую величину
в электрическую.
5. Неэлектрическая величина преобразуется в э.д.с.
Приборы и оборудование
Автомобильные датчики давления масла, температуры
воды, уровня топлива, электроизмерительные приборы к
ним, аккумулятор, реостат, ключи, амперметр, милливольт­
метр, термометр, термопара, катушка со стальным сер­
дечником, индуктивный датчик, сосуды с водой, стальной
бак с маслом и устройством для изменения давления масла,
электроплитка, тахометр, генератор постоянного тока ма•
лой мощности, электродвигатель постоянного тока, вольт­
метр, микрометр. Перечень оборудования зависит от тех
опытов, которые будут выполняться.
76

Рабочее задание
Из рассмотренных ниже опытов выполняются те, кото­
рые укажет руководитель.
1.Градуировка автомобильногодат­
чика-измерителя уровня
Соберите установку, по-
к::~занную на рис. 30, где
Д - датчик с поплавком П;
r - ограничивающий резис­
тор (реостат сопротивлением
10-20 ом); Б - автомобиль­
ный аккумулятор. Предел
измерения амперметра - 1 а.
топлива.
r
Замкните ключ К. Выпус­
кая воду из сосуда, через
каждый сантиметр пониже­
ния уровня записывайте по­
казания прибора (в делени­
ях шкалы) и значения уровня
h. Составьте таблицу и за­
несите в нее данные измере­
ний. По данным измерений
постройте градуировочную
кривую:
Рис. 30. Схема устройства
для измерения уровня жид­
кости с помощью реостатного
а= f (h),
здесь а - число делений шкалы прибора;
h- уровень жидкости, см.
датчика
Налейте в сосуд воду. Выпуская воду, определяйте каж­
дый раз ее уровень, зная показания прибора и пользуясь
градуировочной кривой. Сделайте 8-10 измерений.
2.Градуировка автомобильногодат­
чика давления масла.Длявыполненияопыта
надо иметь стальной бак, снабженный поршнем (рис. 31).
Поворачивая маховичок, стержень которого снабжен резь­
бой, можно изменять давление масла в баке, которое фик­
сируется манометром М. На рисунке: Д - датчик давле­
ния; И - прибор (автомобильный), снабженный самодель­
ной шкалой с миллиметровыми делениями. На рис. 31
(справа) схематически показан основной элемент датчика­
биметаллическая пластинка а с нагревательной обмоткой
и контактная пластинка б. Обмотка, биметаллическая и
контактная пластинки соедине~ы последовательно. Harpe-
77

ваясь, биметаллическая пластинка изгибается, цепь разры­
вается. Пластинка охлаждается и снова замыкает контакт.
Частота прерывания тока зависит от давления масла на
5---~·-·
1
\\с\\\\·\ о
'
6
-
t
Рис 31. Схема установки для измерения давления
масла
мембрану в, а от этого, в свою очередь, зависят показания
прибора.
Опыт заключается в том, что изменяя давление с по­
мощью поршня, отмечают показания манометра Р (атм)
и откJюнение стрелки при­
бора (:i делений). Получив
серию измерений, строят
градуировочную кривую:
а.=f(Р).
Воспользуйтесь резуль­
татами опыта для опре­
деления давления по по­
казаниям прибора, приме­
н-яя вычерченную кривую.
3.Градуировка
автомобильного
датqика темпера-
Рис. 32. Схема устройства для т У Р Ы в О д ы. Установ­
иэмерения температуры жидкости ка состоит (риа. 32) из СО•
суда с водой, термометра
Т, автомобильного датчи­
ка Д температуры воды системы охлаждения, акку­
мулятора и измерительного прибора И, снабженного само­
дельной миллиметровой шкалой (деления повторяются
78

через каждый миллиметр). Как и в предыдущем опыте, для
прибора нужно изготовить шкалу· с большим числом деле­
ний, потому что автомобильные приборы имеют всего по
три-четыре деления.
В крышке сосуда делают отверстие для выхода пара.
В датчике Д имеется такая же система, состоящая из
биметаллической пластинки с нагревательной обмоткой и
контактов, как и в датчике давления масла.
Сосуд с водой подогревается на электрической плитке.
Отмечают температуру по термометру и отклонение стрел­
ки прибора в делениях шкалы. Строят график
а= f(to).
Пусть теперь вода охлаждается. Определите температуру
воды через определенные промежутки времени, используя
показания прибора и градуировочную кривую. Термометр
примените для контроля измерений.
j:;j u
о
0 J:. ..-----------,л~
Рис. 33. Установка с индукционным дат­
'IИКом
4.Градуировкаприборадляизмере
-
ния толщины ленты с помощью индук­
тивноrодатчика(рис.33).ЛентаОпропускается
между роликами. В зависимости от толщины ленты изме­
няется ширина воздушного зазора между якорем Я и полю­
сами электромагнита, что ведет к изменению действующего
значения тока в катушке датчика, а следовательно, и к
изменению показаний прибора И. В качестве измерителя И
используется миллиамперметр переменного тока. Пружина
П предотвращает прилипание якоря к полюсам электромаг­
нита. Чтобы вибрации якоря (под действием переменного
магнитного поля) сделать минимальными, пружину П ны-
79

бирают достаточно жесткой и в процессе опыта на катушку
подают низкое напряжение.
Опыт заключается в построении градуировочной кри­
вой и практическом измерении толщины различных образ­
цов. Первая часть задачи выполняется с помощью набора
образцов известной толщины (ее измеряют микрометром).
При выполнении второй
•
части задания используют не­
сколько кусков лент, прово­
локи или тонких стержней.
Рис 34. Прибор с генераторным датчиком­
термопарой
5.Градуировка термопары. Работа за­
ключается в сборке пирометра (рис. 34) и производстве не­
скольких контрольных измерений температуры. Устройст­
Рис. 35. Тахометр
-
прибор с электрома-
шинным генераторным
датчиком
во состоит из катушки (см. рис.
34), расположенной на литом
стальном сердечнике, в выточ­
ку которого помещены термо­
метр и термопара. Нагрев осу­
ществляется за счет вихревых
токов, наводимых в сердечнике
после подачи переменного нап­
ряжения на катушку. Записав
8-1 О показаний термометра и
электроизмерительного прибо­
ра, постройте градуировочную
кривую.
После этого выполните нес-
колько измерений с помощью изготовленного пирометра.
6.Градуировка электрического та
-
хометра с маломощным элек_трома-
шинным rенератором постоянноrото­
к а. К зажимам электромашинного генератора присоединен
80

вольтметр (рис. 35), а на ось надет резиновый наконечник
конусообразной формы. Устройство используется в качест­
ве тахометра - прибора для измерений скорости вращения
валов машин. Для градуировки прибора надо иметь двига­
тель постоянного тока, скорость вращения якоря которого
можно изменятъ в широких пределах, и контрольный та­
хометр.
Пустив двигатель в ход, с помощью механического та­
хометра измерьте скорость вращения вала (п, об/мин).
Затем поднесите к торцу вала наконечник датчика. Заметь­
те отклонение стрелки прибора в делениях шкалы (а).
Повторите опыт для ряда величин скоростей вращения яко­
ря двигателя. Постройте график:
a=f(n).
Сделайте несколько измерений с помощью проградуиро­
ванного тахометра (генератора). Проверьте точность изме­
рений с помощью механического тахометра, используемого
в качестве образцового.
Рд&ОТд Но10
ИСПЫТАНИЕ ОДНОФАЗНОГО ТРАНСФОРМАТОРА
Цель работы - изучение устройства и принципа дейст­
вия однофазного трансформатора и испытание его в режи­
мах холостого хода и короткого замыкания.
Домашнее задание
Пользуясь учебником и конспектом, изучите устройство
и принцип действия однофазного трансформатора. Выяс­
ните, для чего испытывают трансформаторы в режимах
холостого хода и короткого замыкания? Почему пренебре­
гают электрическими потерями энергии (в обмотке) транс­
форматора при холостом ходе, а также почему при опыте
короткого замыкания можно пренебречь магнитными по­
терями (в стали). Продумывая последний вопрос, обратите
внимание на то обстоятельство, что магнитный поток в
трансформаторе пропорционален не току в обмотке, а на­
пряжению на зажимах первичной обмотки.
Постройте векторные диаграммы для различных режи­
мов работы трансформатора.
4-260
81

Контрольное задание
Вопросы
1. Почему в испытательном режиме короткого замыка­
ния обмотки трансформатора нагреваются, а сталь - хо­
лодная?
2. Почему в режиме холостого хода нагревается
сердечник трансформатора, а обмотка холодная?
3. Изменится ли величина магнитного потока в стали
трансформатора при переходе от режима номинальной на­
грузки в испытательный режим короткого замыкания?
4. По данным какого опыта определяют 1юэффициент
трансформации? Потери в стали?
5. По данным какого опыта можно определить величину
потерь в обмотках трансформатора?
6. Чем отличается испытательный режим короткого за­
мыкания от аварийного короткого замыкания?
7. Трансформатор рассчитан на включение в однофаз­
ную сеть с напряжением 127 в при частоте 50 гц. Что про­
изойдет, если этот трансформатор включить в сеть с напря­
жением 127 в при частоте 60 гц?
Ответы
1. Увеличится реактивное сопротивление обмоток и
увеличатся потери в стали.
2. Опыта короткого замыкания.
3. Опыта холостого хода. •
4. В этом случае изменяющийся поток в сердечнике
мал, а токи в обмотках значительны.
5. Изменяющийся поток в сердечнике значителен, а
ток в первичной обмотке слабый.
6. Уменьшится.
7. Увеличится.
Приборы и оборудование
Образцы однофазных трансформаторов, исследуемый
однофазный понижающий трансформатор, ламповый и
движковый реостаты, три вольтметра (или один авометр),
три амперметра (или два амперметра и трансформатор тока),
ваттметр, лабораторный автотрансформатор.
82

Рабочее задание
1. Ознакомьтесь с устройством однофазных трансфор­
маторов, рассмотрите образцы сердечников, обмоток, уяс­
ните способы охлаждения трансформаторов. На основании
паспортных данных трансформаторов заполните таблицу:
1.,
"'
3'
;,
Номииальиые 6~
~
:с
t:
о
"'"'
8.
:с
:;
:с
..
токи
:а
:Е
..
~"'
"'
~.,
~~
"
"'
~
.,
"'
u
i'!
::]
!:! а. :r
..
>,
:r•
"'"
"'"
:с
"
о
t:
"
"
"
о
(Uо
..
"'
:а
'"
~.,
"=
:Ео
"
....
"'
u
..
"':с
,о
"'"'
:с
О(
.,
о
:с•
:с"
;,
;, ~~ 'С•
о
"
:с:;
'"
""'
:с :fi
о
..
:о.'"
о
о
~"'
'""-
о
..
О(
u
:О.о;
;;
:с
t: '""'
~ "'о
"'
~о
"'
~~ о"-
"'
"'о :с t::c
:i:-e
о
~
:г
:i: t:
~
~
:i: "-"'
U:c
1111
1
1
2. Опыт короткого замыкания. Схема для осуществле­
ния опыта короткого замыкания показана на рис. 36.
Рис. 36. Схема включения трансформатора в режи­
мах холостого хода и короткого замыкания
Рукоятку автотрансформатора сначала установите на
минимальное напряжение, а затем плавно увеличивайте
напряжение на зажимах первичной обмотки до такого зна­
чения Икз, при котором во вторичной короткозамкнутой
обмотке установится ток номинальной величины. Запишите
показания измерительных приборов.
3. Опыт холостого хода. В предыдущей схеме вместо
перемычки присоедините к зажимам вторичной обмотки
вольтметр V2. В первичной цепи замените вольтметр дру­
гим с соответствующим верхним пределом измерения.
Напряжение на зажимах первичной обмотки устано­
вите равным номинальному значению И1 ном• Произведите
ез

измерения, определите потери в стали, вычислите коэффи­
циент трансформации и коэффициент мощности.
Заполните таблицу:
Опыт холостого хода
Опыт короткого замыкания
измерено
вычислено
измере1ю
ВЫ'-IИС~'lено
о"
;,
:с<о
;..
е
"'
~
~ :,:
..
"
o..u
G-
"
"
..
~
..о
с
с
"'
;.,
·;.,
;,
11
;,
""
"'
1
Lе
"'
:с~~
о
~"'
"'
:,;е;
:S:"J
о.. ..
-
:,:
u
::::,
о..
о.. ..
::::,
111111111
4. Определите к.п.д. трансформатора при нагрузке с
cos <р = 1 и при cos ср 2 = 0,8 (инд) для следующих значе­
ний коэффициента загрузки:
1
2
3
~=7, 4
4
4
4
5
4
Постройте график зависимости к.п.д. трансформатора
от активной мощности нагрузки.
Пр им е чан и я: l. К. п. д. трансформатора при любой
нагрузке может быть вычислен по формуле
~Sном COS 92
11 = ----'--~ -"-"-- ---, 100%,
~Sном COS '1'2 + Рст + ~2Рм
где Sном - номинальная мощность трансформатора; Рст, Рм
-
мощности потерь энергии в стали (сердечнике) и в меди (в обмотке
трансформатора при номинальной нагрузке); ~ - коэффициент за·
грузки.
2. Если опыт к. з. производится на холодном трансформато~е,
то измеренное значение Рк следует привести к температуре 75 С
по формулам:
310°
а=----
t 0 +235°
РАБОТ д НО 11
ИСПЫТАНИЕ ТРЕХФдзноrо ТРАНСФОРМАТОРА
Цель работы - изучение устройства, принципа дейст­
ви п и испытание трехфазного трансформатора в режимах
короткого замыкания и холостого хода. Построение внеш­
ней характеристики трансформатора.
84

Домаwнее задание
По учебнику ознакомьтесь с конструктивными особен­
ностями. Изучите опыт короткого замыкания и холостого
хода трансформатора. Обратите внимание на то, что вслед­
ствие магнитной несимметрии трехстержневоrо сердечника
приходится измерять токи во всех трех фазах обмотки.
В частности, ток холостого хода определяют как среднее
арифметическое величин токов фаз первичной обмотки при
разомкнутых фазах вторичной обмотки:
lл+lв+lc
fo=------
3
Подобным же образом (среднее арифметическое значение
для отдельных фаз) определяются напряжения и мощности.
Следует иметь в виду, что к.п.д. трехфазного трансформа­
тора при симметричной нагрузке можно определить по та­
кой же формуле, как и для однофазного трансформатора.
Контрольное задание
Ответьте на вопросы, вставьте пропущенные выра­
жения.
1. ·какова зависимость между линейными и фазными
коэффициентами трансформации для понизительного транс­
форматора?
2. Опыт холостого хода позволяет определить
...
транс­
форматора.
3. Опыт короткого замыкания позволяет определить
...
трансформатора.
4. Сопротивления при коротком замыкании могут быть
вычислены по данным опыта по формулам:
а)Гк= ..,,
б)Хк= ... ,
В)Zк= ....
5. Какие бывают способы охлаждения трансформа­
торов?
6. Как по внешнему виду отличить обмотку высшего
напряжения от обмотки низшего напряжения?
7. К.акие виды потерь существуют в стали сердечника
трансформатора?
85

8. Для какой цели служит бачок-расширитель транс­
форматора?
9. Каково назначение трансформаторного масла?
Ответы
3. Обмотка высшего напряжения выполнена более тон­
ким проводом и с большим числом витков, нежели обмотка
низшего напряжения.
4. Охлаждение, сохранение высоких изоляционных
свойств гигроскопических материалов, используемых в
трансформаторе.
5. Потери в обмотках.
6. Потери в стали сердечника и добавочные потери (по­
тери в местах стыков листов и расположения шпилек из-за
неравномерного распределения индукции, потери в конст­
руктивных деталях от поля рассеяния и т. д.).
7.
8. Воздушное, масляное.
9. При нагреве масло расширяется, заполняет расши­
ритель.
10.
_! !.L_
3/~
11. Обмотка высшего напряжения выполнена более
толстым проводом, нежели обмотка низшего напряжения.
Приборы и оборудование
Трехфазный трансформатор малой мощности, индук­
ционный регулятор напряжения или трехфазный автотранс­
форматор, комплект амперметров и вольтметров, ваттметр,
учебные плакаты, встроенный движковый реостат, вольт­
метр со щупами.
86

Рабочее задание
l. Изучите устройство трехфазного трансформатора по
имеющемуся образцу и по плакатам. Запишите паспорт­
ные данные трансформатора.
ИРН
Рис. 37. Схема включения трехфазноrФ
трансформатора
2. По заводской инструкции ознакомьтесь с устройст­
вом и правилами эксплуатации переносного комплекта
измерительных приборов.
3. Произведите опыт холостого хода (рис. 37). Перед
началом опыта включите соответствующие вольтметры, ам­
перметры и ваттметр.
Установите напряжение, равное номинальному напря­
жению первичной обмотки трансформатора и произведите
отсчет показаний приборов. Заполните таблицу:
Измере,ю
Вычислено
~~=
ё
ЕЕЕi
с/"'"'
.,
.,
..
"
"
.,
.,
.,
с ii~
ё
< ::1
~
.
.
о
,,-
~ t:!
~u
..
..
~
-i 1:11
u
~
1:11
u ci..tf
..
~
с
8 ~ ii.S.- .:
:::i
:::i
.)
....
..
...
(1,
(1,
С1..
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
11
4. Произведите опыт короткого замыкания. Для этого
следует эакоротить зажимы а, Ь и с вторичной обмотки
трансформатора и включить соответствующий комплект
измерительных приборов. Установите рукоятку регулято­
ра напряжения на минимальное напряжение, включите
регулятор в цепь и на зажимах первичной обмотки трансфор­
матора установите напряжение, равное напряжению Ии
87

короткого замыкания, указанному в паспорте трансформа­
тора (при этом fк = 1 1 ном), Произведите измерения, вы­
полните необходимые расчеты:
Известно
Измерено
Вычислено
ик, %
Е~~
..
~!
<:1
1:1
<:1
..
С\.
!
..
<о
1
9-
.
~
u
..
~~~~
), :se ..
..
8
С\. С\.
С\. ..
..
N
..
111111111111
5. Подсчитайте коэффициент полезного действия транс­
форматора для следующих значений коэффициента загруз­
ки (см. таблицу).
О25
o:so
0,75
1,00
1,25
Постройте графики
11, %
cos 'J>2= 1 1со, '!>,=0,8
1) = f(~)
дляcos(J)2, = 1иcos<р2,= 0,8.
6 Для снятия внешней харачеристики трансформатора
при нагрузке с cos ср 2 = 1 к зажимам вторичной обмотки
присоедините встроенный реостат
Изменяя сопротивление реостатов, записывайте значе-
ния вторичных токов и напряжений.
•
Первичное напряжение в процессе опыта следует под­
держивать неизменным.
88
Для каждого измерения вычислите
И2= Иа+Иь+И,, •
3

Запо.rшите tаблицу:
Измерено
Вычиспеrrо
N, П,D
Е:Е:Е:
..
.,
..
"
"
"
..
..
..
~ ;,.
"
~ _:..
_
...
i:s
.;.
"~
~
.:)
;:)
;:)
Q.,
Q.,
Q.,
-
111111.111111
Постройте внешнюю характеристику трансформатора.
6. Пользуясь опытными данными, постройте векторную
диаграмму трансформатора в номинальном режиме работы.
Рд&ОТА НО 11
ИССЛЕДОВАНИЕ МдГНI-IТНОГО УСИЛ':fТЕЛЯ
В процессе выполнения работы изучается устроlkтво
и принцип работы магнитного усилителя, снимается харак­
теристика управления, определяется коэффициент усиле­
ния устройства.
Домашнее задание
Во время подготовки к лабораторной работе изучите
принципиальную схему магнитного усилителя, назначе­
ние и принцип действия его отдельных узлов, выясните,
в чем заключается сущность управления работой дросселя
насыщения, какую роль эти дроссели выполняют в магнит­
ном усилителе, какими параметрами характеризуется ра­
бота магнитного усилителя.
Контроnьное задание
Вопросы
t. За счет чего увеличивается мощность усиливаемого
сигнала в магнитном усилителе?
2. Почему на практике для изготовления дросселя ис­
пользуют два магнитопровода (см. рис. 38)?
89

3. В чем за_ключается принцип работы магнитного уси­
лителя?
4. Какую характеристику магнитного усилителя назы­
вают характеристикой управления?
5. Что называется коэффициентом усиления магнитного
усилителя?
6. Напишите формулы, выражающие коэффициенты уси­
ления по току и по напряжению магнитных усилителей.
7. Что такое «обратная связь»? Для чего она применя­
ется в магнитном усилителе?
8. Какова область применения магнитных усилителей?
Ответы
l К= Рн-РнtJ
Ру
,
здесь Рн - активная мощность нагрузки при заданном
сигнале управления;
Рио - активная мощность нагрузки до подачи сиг­
нала управления;
Ру - мощность потерь в обмотке управления.
2. Цепь, с помощью которой часть энергии с выхода
усилителя снова подается на его вход.
3. Усилитель с трехстержневым магнитопроводом имеет
малый коэффициент усиления, искажается форма кривой
тока в рабочей обмотке.
4. За счет постороннего источника электрической
энергии.
5. Электрические схемы контроля, измерений, управле­
ния и автоматического регулирования
6. При работе в области насыщения стали дросселя не­
большое увеличение тока / у приводит к уменьшению ин­
дуктивности дросселя и ток / н значительно возрастает (при
одном и том же значении напряжения И-).
7. '"={(/у)-
8К-Л/н
.
1-лГ·
у
здесь Лlн, Лlу - приращения токов в цепи нагрузки и в
•
цепи управления соответственно.
9. Для увеличения коэффициента усиления.
10. Огсутствие движущихся частей, надежность и дол­
говечность работы, нечувствительность к перегрузкам.
90

II. J<. = ЛUн
и
ли•
у
где ЛUн, ЛUу - приращения напряжений соответственно
на зажимах нагрузочного сопротивления и на зажимах об­
мотки управления.
Прнборы н оборудованне
Дроссель насыщения, реостат, используемый в качест­
ве нагрузочного резистора, реостат r с выводом от сере­
дины обмотки, используемый для регулирования налряже-
1щя Uy, вольтметры постоянного и переменного тока,
амперметр переменного тока, прибор для измерения силы
постоянного тока (предел измерения зависит от типа магнит­
ного усилителя).
Рабочее эаданне
1. Рассмотрите уст­
ройство дросселя с лод­
маrничиванием и най­
дите зажимы обмотки
переменного тока и об­
мотки управления.
2. Соберите схему
(рис. 38).
3. Включите цель.
Изменяя с помощью ре­
остата r величину уп­
равляющего тока, запи­
сывайте показания при­
боров. Следует сделать
8-10 измерений при од­
ном направлении тока и
столько же при обрат­
ном.
Выполняя опыт, сна­
чала постепенно увели­
чивайте управляющий
ток, а затем после дос-
тижения номинальной
величины уменьшайте
его.
+
Рис. 38.
l_y
К исследованию магнит­
ного усилителst
91

Заполните таблицу:
No
П,П,
5. Постройте график характеристики управления.
6. Вычислите коэффициенты усиления по мощности,
току и напряжению и заполните соответствующим образом
составленную таблицу.
7. Вычислите коэффициент усиления по току, пользуясь
графиком / н = f (/у) для прямолинейного участка харак­
теристики.
8. Укажите, какой участок характеристики управления
можно считать линейным.
Рд&ОТд Но13
ИЗУЧЕНИЕ ТРЕХФАЗНОГО КОР·ОТКОЗАМКНУТОГО
дСИНХРОННОrо ЭЛЕКТРОДВИr дТЕЛЯ
Цель работы - изучение устройства трехфазного асин­
хронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором,
его пуск и получение рабочих характеристик.
Домаwнее задание
Изучите устройство и принцип работы трехфазного
асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым рото­
ром, познакомьтесь с его основными параметрами и харак­
теристиками. Выясните, почему ограничено регулирование
скорости вращения ротора машины с «беличьей клеткой»,
какими способами можно уменьшить величину пускового
тока, как и почему зависит коэффициент мощности двига­
теля от величины механической нагрузки на валу, как
осуществить реверсирование двигателя, каковы его досто­
инства и недостатки.
92

Нонтроnьное задание
Вопросы
1. Какой электродвигатель называется асинхронным?
2. • Из каких двух основных частей состоит асинхрон­
ный электродвигатель?
3. Трехфазная система токов создает вращающее магнит­
ное поле. По какой формуле рассчитывается его угловая
скорость?
•
4. Что такое скольжение?
5. Как изменяется част01а тока в обмотке ротора при
увеличении скольжения, если частота тока в обмотке ста­
тора неизменна?
6. Как изменить направление вращения ротора двига­
теля?
• 7. Каково влияние на работу двигателя противо-э.д.с
обмотки ротора?
8. Как изменяется реактивное сопротивление ротора
при переходе от холостого хода к номинальной нагрузке
на вал?
9. Для чего ротор и статор набираются из отдельных изо­
лированных друг от друга пластин?
IO. В каком случае не применима схема пуска двигате­
ля пересоединением фаз его обмотки со звезды на тре­
угольник?
Ответы
1 Поменять местами любые два провода трехфазной
линии, питающей двигатель
2.00=
2
1tf рад/сек; f - частота тока, р - число
р
пар полюсов.
3. Если напряжение на зажимах фазы двигателя ока­
жется в Vз раз больше номинального значения для каж­
дого двигателя.
4. Из статора с трехфазной обмоткой и короткозамкну­
того ротора.
5. Двигатель переменного тока, у кото{fого угловая ско­
рость ротора . меньше угловой скорос-ти магнитного пОJiя
стаrора.

Qo-Q
Qo
6.
7. Для уменьшения потерь энергии на вихревые токи.
8. Практически не влияет.
9. Создается противодействующий момент.
10. а. Увеличивается; б. Не изменяется; в. Уменьша-
ется.
Приборь, и оборудование
Асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым
ротором, авометр, тахометр*, трехполюсны й реверсивный
переключатель, разборный образец электродвигателя, тор­
мозное устройство. Измерительные приборы выберите в
соответствии с паспортными данными двигателя.
Рабочее задание
1. Изучите устройство электродвигателя на разборном
образце машины.
Рассмотрите устройство статора с обмоткой, ротора с
«беличьей клеткой», вентилятора, клеммной панели, кор­
пуса. Уясните назначение каждой детали·
Запишите паспортные данные разборного и рабочего
двигателей в таблицу.
о:
о:
"'
"'
s
.,
s :s:
о.
~
:,:
t:
о
"
о
"
'-"'
:,:
о:
:,:
:,:
.,
>, о.
:s
:s:
,;
о
~~
....
"
"
~
о:
"
u
"
"'
"
о
о
~ :,:
8
.. ..
u
:,:
:,:
"
:а о.
"
"
..
"
u
'-
>,
.,,
.,,
о
:s:
t:
о
"
,;
"'
,; .,,
::1
с=
"'
о
t:
,t
:;s"'
.,
:;s
u
"
"
....
" ....
"'
"°о
.,
:с
,: "'
о
:cu
t=
t:
"
"
:,:.о
= :s:
:s: о
с
о ....
о
"
5
uo
t:
"
.,
:,:е.
:So:
,;
:s о.
~t
о:s
"
о
о i=i
о"
"
:s:
00
~
"
:r: :Е
:r: о
,; ~~ 8'8
f-<
'--
О')
:r: :с
u
:т
11
11
2. Определите начало и конец каждой фазы обмотки
электродвигателя Пользуясь авометром в режиме омметра,
• Угловая скорость ротора асинхронного двигателя мало из
меняется при изменении нагрузки, поэтому вместо тахометра луч­
ше использовать более точное (в данном случае) стробоскопическое
устройство.
94

сн11.чала выясните, какие зажимы принадлежат первой,
второй и третьей фазам. Условно обозначьте начало С1 и
конец С4 первой фазы обмотки.
Первую и вторую фазы обмотки соедините последова­
тельно и включите в сеть (рис. 39). К зажимам третьей
фазы обмотки прикоснитесь щупами авометра (в режиме
•
у11д
Рис. 39. Схема электрических соединений для ис­
пытания трехфазного асинхронного электродви­
гателя
вольтметра). Если стрелка прибора отклоняется, то это
значит, что конец С4 первой фазы обмотки соединен с на­
чалом С 2 второй фазы обмотки (согласное включение);
если стрелка вольтметра не отклоняется, то С4 соединен с
концом С6 второй обмотки (встречное включение).
Поменяв местами вторую и третью фазы обмотки, преж­
ним способом выясните, где начаJ,Iо и конец третьей фазы
обмотки двигателя. .
3. Произведите пуск электродвигателя способом пере­
ключения фаз обмотки статора со звезды на треугольник.
Поставьте рубильник Р 2 в положение «У», включите Р 1,
а после того как скорость вращения ротора достигнет но­
минальной величины, рубильник Р 2 поставьте в положе­
ние «л».
4. Запишите показания приборов при холостом ходе
двигателя. Постепенно нагружая машину с помощью тор­
моза ДО значения Рмех = 1,2 Рмех. ном, сделайте 5-6 от­
счетов приборов. Определите механическую мощность
электродвигателя, его активную мощность, коэффициент
мощности, к.п.д. и скольжение.
95

.
N,
и.8
РА +Рв,
п,
м,
Рмех, вт
~s,
п.п. 1,а
вт
об/мин
Ч•М
COS<p
%
11
1
11
11
В общей системе координат (в масштабе) постройте ра­
бочие характеристики:
n = f1(Рмех), / = f2(Рмех),
М= fз(Рмех), COSqJ = f4(Рмех),
S= fь(Рмех), 'YJ= fв(Рмех).
Рд6ОТд НО 14
КОЭФФИЦИЕНТ МОЩНОСТИ ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО
ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ И СПОСОБЫ ЕГО ПОВЬl'ШЕНИЯ
В работе исследуется зависимость коэффициента мощ­
ности трехфазного асинхронного электродвигателя от ве­
личины механической нагрузки на валу, изучается повыше­
ние коэффициента мощности цепи с электродвигателем с
помощью •статических конденсаторов.
Домашнее задание
Повторите материал, относящийся к понятию коэффи­
циента мощности и способов его повышения, а также фор­
мулы для вычисления коэффициента мощности, активной,
полной и реактивной мощностей трехфазных симметричных
приемников
Уясните, как изменяется коэффициент мощности цепи
с трехфазным электродвигателем при параллельном вклю­
чении в цепь батареи конденсаторов. Подумайте над тем,
всегда ли целесообразно добиваться увеличения коэффи­
циента мощности цепи до единицы.
96

Нонтроnьное задание
Вопрось1
1 Что такое коэффициент мощности?
2. Каково численное значение коэфф11ц11ента мощности
для цепи с аI<Тивным сопрот11влением? С реактивным?
3. Что называется средневзвешенным коэффициентом
мощности?
4. Начертите треугольник мощностей для электродви­
гателя, работающего вхолостую. Затем здесь же начертите
треугольник мощностей для нагруженного двигателя, по­
лагая реактивную мощность неизменной (она мало зависит
от изменения нагрузки на валу).
Как изменился коэффициент мощности при этом? Ка­
кой вывод можно сделать?
5. Изменится ли коэффициент мощности асинхронного
электродвигателя, если параллельно к нему присоединить
конденсаторы?
Ответы
1. О.
2. У нагруженного электродвигателя коэффициент мощ­
ности больше, чем при холостом ходе.
р
3.8
,
эдесь Р - активная мощность, S
-
полная
мощность токоприемника
4. Да.
5. Нельзя допустить работу электродвигателей вхолос-
тую.
6. Нет
7. 1.
8. cos <р = --= .- ::.- ::.w -::.-
3
_-_-__:_-_
Vw2+w2
а
Р
где Wа - активная энергия;
WР - реактивная энергия.
Приборы и оборудование
Трехфазный электродвигатель небольшой мощности
(0,5-1 К8m) с тормозным устройством, трехфазный фазо­
метр, три амперметра, три батареи конденсаторов, тахо­
метр.
97

Рабочее задание
l. Соберите схему, показанную на рис. 40. Внимательно
рассмотрите обозначения на клеммах фазометра, чтобы
избежать ошибок при его включении.
~
tJ@(0 !!!qfФ:f;
!П'ш
С1С2CJ
Рис. 40. Схема для исследования коэффици­
ента мощности цепи переменного тока с
электродвигателем
2. При отключенных конденсаторах включите двига­
тель, не нагружая его (холостой ход). Запишите показания
приборов. Затем, постепенно нагружая двигатель с по­
мощью тормозного устройства, выполните 6-8 измерений
(в том числе и скорости вращения вала).
No
П,11,
Заполните таблицу:
Измерено
11
1 п, 1F,-F,,
И, в /' а cos'I' 106/мин
li
1111
1
Вычислено
М, 1рмех, 1 РЗЛ•
Н•М
tJJn
вт
Q, 1s,
вар ва
11
111
Вычислите вращающий момент М на валу. На рис. 40
схематически показан механический ленточный тормоз,
d
для которого М =
-
(F1 - F2), здесь d - диаметр тормоз-
2
ноrо шкива. Вычислите механическую мощность Рмех =
, r;n
= -- М, электрическую мощность, коэффициент полез­
за
ного действия, реактивную и полную мощности.
98

В работе удобнее использовать электромагнитный тор­
моз; в этом случае величину момента можно отсчитать не­
посредственно по шкале тормозного устройства.
Постройте график
COS (j) = f (Рмех)-
3. Включите конденсаторы. При холостом ходе (Рмех =
=
О) и при постоянной нагрузке на валу (Рмех =
= О,5Рном и
Рмех = Рном) произведите 6-8 измерений
при различных значениях емкости батареи конденсаторов.
Измерено
Вычислено
:,
:,
1:
:;
1:
с
:,.
,::
:,.
.,
-&
.....
.,
с:,
с <:1
<:1
<:1
"'
1С
1~
;.
~ <:1
<:1
~
~ <:>
.,
;,
"'
.,
~
.
::; о
.;
..: i
;,;
"'
,;. о
c,j
c,j
-
-
u
Q.
Q.
11111111111111
Для каждого случая определите емкость конденсаторов
одной фазы:
Постройте график
\()6 vз 1
2rcfU
cosq, = f(С).
Рд&ОТ д NO 15
ИСПЫТАНИЕ ТРЕХФАЗНОГО СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА,
РА&ОТАЮЩЕГО НА АВТОНОМНУЮ НАГРУЗКУ
В процессе выполнения работы изучается устройство
трехфазного синхронного генератора и производится сня­
тие характеристик: холостого хода, внешней и регулиро­
вочной
Домашнее задание
По учебнику изучите устройство, принцип действия,
назначение отдельных узлов синхронной машины, выясни­
те, в каких режимах может работать машина (генератор,
99

лвигатель, синхронный компенсатор), как зависит частота
э.д.с. генератора от скорости вращения якоря, как обес­
печивается получение э.д.с. синусоидальной формы, ка­
ково влияние реакции якоря на работу машины, какие
виды потерь имеют место в синхронном генераторе, о ка­
ких свойствах и качествах генератора можно судить по его
характеристикам - холостого хода, внешней и регулиро­
вочной, влияет ли величина воздушного зазора между ста­
тором и ротором машины на форму этих характеристик
(каких именно и как).
Контрольное задание
Вопросы
1. Как зависит частота э.д.с. синхронного генератора
от скорости вращения его якоря?
2. На общем валу синхронного генератора размещается
небольшой генератор постоянного тока -возбудитель. Ка­
ково его назначение?
3. Ротор генератора изготовляют обычно сплошным, а
полюсные наконечники - из отдельных, изолированных
друг от друга пластин электротехнической стали. Чем это
объясняется?
4. ·что называется характеристикой холостого хода?
О каких свойствах генератора можно судить по этой харак­
теристике.
5. Графиком какой зависимости является внешняя ха­
рактеристика? О чем можно судить по этой характеристике?
6. Что такое регулировочная характеристика?
7. Какие параметры должны быть неизменны при экс­
периментальном получении регулировочной характерис­
тики?
8. С увеличением какой нагрузки генератора напряже­
ние на его зажимах уменьшается? Чем это объясняется?
9. На каких электростанциях применяются быстро­
ходные генераторы, а на каких тихоходные?
Ответы
1. График зависимости э.д.с. якоря от тока возбужде­
ния при постоянных оборотах вала и отключенных потре­
бителях! По этой кривой можно судить о магнитных свой­
ствах машины
100

2. График зависимости тока возбуждения от нагрузки
(тока во внешней цепи) при n=nном =coпst и И=Ином =
const.
3. График зависимости напряжения на зажимах гене­
ратора от тока в присоединенной цепи при неизменных
номинальной угловой скорости вала и тока возбуждения.
4. Прямо пропорциона~ьно.
5. Падением напряжения в обмотках и реакцией якоря.
6. О процентном изменении напряжения на зажимах
генератора.
7. Ротор вращается синхронно с магнитным полем, по­
этому вихревые токи в нем не наводятся.
8. Питает обмотку возбуждения машины.
9. В воздушном зазоре имеется магнитное поле якор­
ной обмотки, которое наводит вихревые токи в полюсах
ротора.
10. а. Тихоходные - на тепловых электростанциях, а
быстроходные - на гидростанциях;
б. Тихоходные - на гидростанциях, а быстроход­
ные - на тепловых электростанциях.
Прнборы н оборудованне
Трехфазный синхронный генератор, двигатель постоян­
ного тока, -источник питания обмотки возбуждения генера­
тора, реостаты, вольтметр, четыре амперметра, тахометр,
разборный образец генератора. Измерительные приборы
подберите самостоятельно, руководствуясь паспортными
данными генератора.
Рабочее заданне
1. Рассмотрите составные части трехфазного синхрон­
ного генератора на разборном образце. Запишите паспорт·
ные данные разборной и испытуемой машин.
2. Соберите схему для снятия характеристик машины
(рис. 41). На рисунке пер1шчный двигатель не показан.
3.Исследованиеработы синхронной
машины в режиме
холостого хода.
В процессе выполнения опыта рубильник Р1 должен быть
разомкнут.
Включите первичный двигатель и добейтесь того, чтобы
ротор вращался с номинальной скоростью.
101

Первый отсчет показаний вольтметра производится
при разомкнутом рубильнике Р 2 (в этом случае в обмотке
машины наводится э. д. с. за счет остаточной индукции).
Замкнув рубильник Р 2, постепенно увеличивайте ток воз­
Рис. 41. Электрические соедине­
ния в цепях синхронного гене­
ратора
буждения до получения
E=(l, 1+ 1,3) • Ином·
Запишите 5-6 пока­
заний вольтметра и ам­
перметра А 4 . Затем пос­
тепенно снижайте ток
возбуждения и снова
производите 5-6 изме­
рений. По данным изме­
рений постройте восхо-
дящую,
нисходящую
ветви и усредненную
кривую характеристики
холостого хода.
4. Исследова -
ние
автономно
работающего
генератора в ре­
жиме наrрузки.
При разомкнутом ру­
бильнике Р1 перемеще­
нием движка реостата
r 2 установите величину
напряжения на зажимах
машины, равную номинальной (при номинальной скорости
вращения ротора). В дальнейшем поддерживайте величину
тока возбуждения неизменной•.
Введите реостаты r1 и замкните рубильник Р1 . Произ­
ведите 5-6 измерений величин напряжения при плавном
увеличении нагрузки до значения / =(1, 1+ 1,3) ·/нам· При
проведении опыта поддерживайте скорость вращения ро­
тора генератора неизменной и равной номинальной. Изме­
няйте сопротивления реостатов r1 так, чтобы показания
всех амперметров были одинаковыми.
Постройте внешнюю характеристику и определите ве­
личину изменения напряжения:
ЛИ= Ио-И · 100%,
Ио
где И0 - напряжение на зажимах машин при 1=0;
102

U - напряжение на зажимах машин при /=lном·
5.Снятие реrулировочной характе
р ист и к и. Сначала установите ток возбуждения такой
величины, чтобы при холостом ходе (рубильник Р1 разом­
кнут) напряжение на зажимах машины было номинальным.
Затем рубильник Р1 замкните и, увеличивая нагрузку ге­
нератора, изменяйте ток возбуждения (с помощью реостата
r 2) так, чтобы напряжение на зажимах машины не изменя­
лось. В процессе опыта поддерживайте скорость вращения
ротора генератора неизменной и равной номинальной. Оп­
ределите процентное изменение тока возбуждения:
/
-1
в. ном
в.х.I00,
/В, НОМ
где /в.нам - ток возбуждения при номинальной нагрузке;
/ в.х - ток возбуждения при отсутствии нагрузки.
Рд6OТд N026
ИЗУЧЕНИЕ ТРЕХФдзноrо СИНХРонноrо ЭЛЕКТРОДВИr дTEЛSI
Цель работы - ознакомиться с конструкцией и испы­
тать под нагрузкой трехфазный синхронный электродви­
гатель.
Домашнее задание
Изучите по учебнику, какими конструктивными элемен­
тами отличается синхронный электродвигатель от синхрон­
ного генератора, а также в чем заключается принцип его
работы. Выясните, за счет чего обеспечивается синхрон­
ность вращения ротора электродвигателя, какими пара­
метрами характеризуется работа машины. Выясните, как
зависит коэффициент мощности двигателя от тока возбуж­
дения, чем определяется устойчивость, синхронизирующий
момент и мощность машины, в чем заключается сущность
асинхронного пуска.
Контроnьное задание
Вопросы
1. В чем заключается основное достоинство синхрон­
ного электродвигателя?
103

2. Как осуществляется асинхронный пуск синхронного
электродвигателя?
3. Как зависит угловая скорость ротора машины от
частоты тока?
4. Как осуществить реверс синхронного электродвига­
теля?
5. Какова зависимость между силой тока двигателя и
его коэффициентом мощности при неизменной нагрузке на
валу и неизменном напряжении сети?
6. Каким токам соответствуют левая и правая ветви
характеристики /=f(/0 )? Можно ли изменением тока воз­
буждения регулировать коэффициент мощности машины?
7. Что такое синхронный компенсатор?
Оtветы
1. Прямо пропорционально.
2. Синхронный электродвигатель, работающий вхоло­
стую в режиме перевозбуждения и отдающий в питающую
его сеть реактивную энергию.
3. Левая ветвь соответствует индуктивному току, а пра­
вая емкостному.
4. На роторе размещается короткозамкнутая обмотка
(иногда ее роль выполняет массивный сердечник ротора,
крепежные клинья, бандажи). Сначала осуществляется
асинхронный пуск, а затем включается цепь обмотки
возбуждения и ротор втягивается n синхронизм.
5. Произведение тока на коэффициент мощности
-
ве­
личина постоянная.
6. Постоянство угловой скорости ротора (при f=coпst)
7. Синхронный электродвигатель может работать в ка
ч~стве машинного компенсатора.
8. Поменять местами любых два вывода обмотки ста­
тора.
9. Левая ветвь соответствует емкостному току, а пра
вая - индуктивному.
10. Да.
11. Нет.
Приборы и оборудование
Трехфазный синхронный электродвигатель с тормоз­
ным устройством, разборный образец машины, рубильник,
реостаты, трехфазный ваттметр (или два однофазных),
вольтметр, амперметр.
104

Рабочее задание
1. На разборном образце машины ознакомьтесь с уст­
ройством синхронного электродвигателя, рассмотрите уст­
ройство статора и ротора, обмоток, траверсы, щеткодержа­
телей, колец.
2. Осмотрите рабочий двигатель.
+-
~
4
Го
Рис 42. Схема электрических соединеииll цепи с трехфаз­
ным синхронным электродвигателем
3. Запишите паспортные данные рабочей и разборной
машин.
4. Соберите цепь, представленную на схеме рис. 42
(тормозное устройство на чертеже не показано).
5. Произведите пробный пуск и остановку синхронного
электродвигателя.
В процессе пуска переключатель П 2 сначала поставьте
в такое положение, чтобы в цепь обмотки возбуждения
было введено разрядное сопротивление гр, включенное по­
следовательно с полностью введенным р.еrулировочным
реостатом r. Затем включите рубильник Р 1.
G помощью прибора магнитоэлектрической системы с
двусторонней шкалой, включенного в цепь обмотки воз­
буждения, установите, с какой частотой будут происходить
установившиеся его колебания стрелки и вычислите под­
синхронную скорость вращения ротора двигателя.
Далее в момент прохождения стрелки амперметра через
среднюю точку шкалы в направлении нормального рабоче­
го отклонения включите обмотку возбуждения на зажимы
источника питания, создающего постоянную э. д. с.
Для остановки двигателя и одновременной его подготов­
ки к новому пуску введите полностью регулировочный
реостат r, в обмотке возбуждения отключите рубильник
Р 1 и о помощью переключателя Р 2 вновь отсоедините
!05

обмотку возбуждения от источника питания и введите в ее
цепь разрядное сопротивление.
6. Определите зависимость величины переменного тока
в фазе якоря двигателя от постоянного тока возбуждения
для двух случаев:
а) режим холостого хода;
б) режим нагрузки Рмех =0,5 Рмех.ном =const.
Заполните таблицу и постройте графики.
Режим работы
N,
'в•а 1,а
Р,
и.в
отсчет~
квт
COS'j'
Рмех =0
Рмех = 0,5 Рмех. ном
П р и м е ч а н и е Чтобы получить усредненную величину
линейного тока, надо измерить силу тока во всех прово,!!.ах,
а затем вычислить:
РА&ОТА НО17
ГЕНЕРАТОР ПдРдЛЛЕЛЬНОfО ВОЗ&УЖДЕНИЯ
Цель работы - изучение конструкции генератора па­
раллельного возбуждения, снятие характеристик: внеш­
ней, регулировочной и холостого хода. •
Домашнее задание
По учебнику изучите устройство и принцип действия
генератора параллельного возбуждения, назначение и уст­
ройство отдельных узлов - якоря, коллектора со щетка­
ми, траверсой и щеткодержателями, статора, дополнитель­
ных полюсов, обмоток, вентиляционного устройства и т. д.
Уясните назначение щеточно-коллекторного узла, влияние
реакции якоря на магнитное поле машины, сущность ком­
мутации, роль противодействующего момента. Познакомъ-
106

тесъ с основными характеристиками генератора. Выясните,
о каких свойствах и качествах машинь1 можно судить по
этим характеристикам.
Контроnьное задание
Вопросы
1. Как устроен генератор постоянного тока?
2. В проводниках обмотки якоря генератора во время
его работы наводится переменная э. д. с. Каким образом
получают от машины постоянное напряжение?
3. Как происходит процесс самовозбуждения генера­
тора?
4. Что такое реакция якоря?
5. От каких величин зависит э. д. с., наводимая в яко­
ре, величина противодействующего и электромагнитного
моментов?
6. При 1=0 и отключенных потребителях напряжение
на зажимах работающей _машины отлично от нуля. Чем
это объясняется?
7. Почему напряжение на зажимах генератора с па­
раллельным возбуж_;ением уменьшается при возрастании
нагрузки?
Ответы
1. При соприкосновении неподвижных щеток с коллек­
торными пластинами, соединенными с местом стыка пар,л­
лельных ветвей обмотки якоря.
2. Поле остаточного намагничивания.
3. Увеличением падения напряжения на зажимах об­
мотки якоря, возрастающей реакцией якоря и уменьше­
нием тока возбуждения.
4. Искажение магнитного поля возбуждения полем об­
мотки якоря.
5. Магнитной индукции статора, параметров обмотки
якоря и скорости его вращения.
Приборы н оборудование
Генератор с первичным двигателем, разборный образец
машины, нагрузочные реостаты (ламповые реостаты), из­
М6!рителъные приборы, которые надо подобрать самостоя-
107

тельно, исходя из паспортных данных мащины. Первичный
двигатель должен обеспечивать постоянство скорости вра­
щения вала.
Рабочее задание
1. Изучите устройство машины постоянного тока на
разборном образце. Обратите внимание на конструкцию
траверсы, щеткодержателей, коллектора, якоря, основных
и дополнительных полюсов. Запишите паспортные данные
разборного и рабочего образцов машин.
Qp
--,-
Ио
иf
1
HI
,.,
1
,.i 1
1 u,-.
1
L. 11
1
,
1
1
--+-
о,о
lвн !4
а)
oJ
Рис. 43. Испытание генератора постоянного тока с па­
раллельным возбуждением:
• а - схема электрических соединений; б
-
характеристика холостого хода
2. Соберите электрическую цепь, изображенную на схе­
ме рис. 43 (первичный двигатель не показан). Включите
_
первичный двигатель, опробуйте генератор в работе, при­
соединив контрольную лампочку к его зажимам.
3.Исследование генератора в режи­
м е холост ого ход а. Разомкните рубильник Р,
установите номинальную скорость вращения вала (и в даль­
нейшем поддерживайте их постоянными). Первое измере­
ние произведите при отключенной цепи возбуждения. За­
тем увеличивайте ток возбуждения с помощью реостата
r0 и записывайте показания вольтметра и амперметра,
включенного в цепь возбуждения. Сделайте 6-8 измере­
ний (до V0 = 1,25Ин~м). Повторите измерения, уменьшая
ток возбуждения до нуля. Постройте восходящую, нисхо­
дящую и усредненную ветви характеристики (см. рисунок).
108

Характеристика х. х
811r.ш11яя Регулировочная
характер11стика хзрактеристнка
/0, а
U0, а
т
возрастающая lубывающаяl усред!lеН!lаи /' а и,.
ветвь
ветвь
ветвь
4.Исследование генератора в режи­
ме нагрузки. Установите
rв = const, п = nном = const.
Первое измерение произведите при разомкнутом рубиль­
нике Р. Затем, постепенно нагружая машину, сделайте
6-8 отсчетов· показаний приборов при различных значе­
ниях тока - от lя=/0 до /=(1,171,2) fном•
Постройте график. Вычислите относительное пониже­
ние напряжения.
5.Исследование возможности регу­
лирования напряжения генератора,
работающего в режиме нагрузки. Перед
снятием регулировочной характеристики установите ре­
жим холостого хода генератора при пном и Ином• После
этого к генератору подключите нагрузочные реостаты 'н•
Изменяйте ток в цепи якоря и, регулируя ток возбуждения,
поддерживайте неизменным напряжение между щетками.
Следует произвести 6-8 измерений для токов
-
от /=0
ДО /=(1,171,2) fном·
Постройте график и определите относительное увеличе­
ние тока возбуждения.
Рд6отд но 18
ЭЛЕКТРОДВИr дТЕЛЬ ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ВОЗ&УЖДЕНИЯ
Содержанием работы является изучение устройства
электродвигателя постоянного тока •с параллельным воз­
буждением, осуществление его пуска и реверсирования,
получение рабочих характеристик.
109

Домаwнее задание
Изучите по учебнику устройство и принцип работы
электродвигателя 1;юстоянноrо тока с параллельным воз­
буждением, его характеристики. Уясните физическую сущ­
ность зависимости скорости вращения якоря двигателя от
величины тока возбуждения, роль противо-э. д. с., наво­
димой в обмотке якоря, способы пуска и регулирования
угловой скорости якоря машины.
Контрольное задание
Вопросы
1. Каково основное достоинство электродвигателей по­
стоянного тока?
2. Объясните, почему с увеличением тока возбуждения
скорость вращения якоря электродвигателя уменьшается?
3. Как повысить скорость вращения якоря?
4. Почему в момент пуска (без пускового реостата) сила
тока больше номинального значения?
5. Почему в процессе пуска ток якоря уменьшается?
6. Как изменить направление вращения якоря?
7. Какие потери энергии имеют место в электродвига­
теле постоянного тока?
8. Что такое «разнос» электродвигателя? Когда он мо­
жет наступить?
9. В чем заключается принцип обратимости электриче­
ских машин?
10. Что такое противо-э. д. с.?
Ответы
1. Механические, электрические и магнитные потери.
2. Потому, что появляется и увеличивается противо­
э. д. с. в обмотке якоря.
3. Возможность плавного регулирования скорости вра­
щения якоря в широких пределах.
4. Э. д. с., создаваемая в обмотке вращающегося якоря
электродвиrател я.
5. Сопротивление обмотки якоря мало, а противо-э.д.с.
в момент пуска равна нулю.
6. Изменить направление тока в обмотке возбуждения
или в обмотке якоря.
110

7. Угловая скорость вращения якоря обратно пропор­
циональна магнитному потоку возбуждения:
Ея
n=--·.
kФ
8. Если в режиме холостого хода отключить цепь воз­
буждения, то скорость вращения может возрасти до опас­
ной величины, может наступить разрушение якоря под
действием центробежных сил.
9. Всякая электрическая машина может работать в ре­
жиме генератора или в режиме электродвигателя.
10. Уменьшением тока возбуждения.
Прнборы н оборудованне
Электродвигатель параллельного возбуждения, вольтметр,
два амперметра, два реостата, тахометр, тормозное устрой­
ство, разборный образец электродвигателя.
Рабочее эаданне
1. Изучите устройство электродвигателя постоянного
тока на разборном образце. Уясните назначение отдельных
частей, узлов и деталей. Запишите паспортные данные
машин.
Рис. 44. Схема электрических соединений
цепи с электродвигателем постоянного тока
2. Соберите схему (рис. 44). Перед пуском электродви­
гателя введите полностью пусковой реостат r2. Реостат r1
в цепи возбуждения должен быть выведен. Включите элек­
тродвигатель и по мере возрастания скорости вращения ва­
ла постепенно выведите пусковой реостат r 2 до конца.
lll

Установите, как изменяется скорость вращения якоря
при изменении сопротивления в цепи возбуждения.
3. Осуществите реверсирование эJiектродвигателя. Для
этого следует поменять местами концы только одной из об­
моток: якоря или возбуждения.
4. При неизменном напряжении И=Ином =const соз­
дайте на валу электродвигателя номинальный момент и
одновременно установите номинальный ток возбуждения
с помощью реостата r1.
Произведите отсчет показаний приборов. Не изменяя
тока возбуждения, сделайте 5-6 измерений при уменьше­
нии нагрузки до нуля.
No \ V=const, / 8 =c;nst, 1 1••
\об/мин 1 м, Рмех·
Рзл·
1
11,
п. п.
18
а
Н•М
вт
вт
%
1
1
1
5. Вычислите полезный момент и механическую мощ­
ность электродвигателя, его коэффициент полезного дейст­
вия и постройте графики рабочих характеристик:
n = f1(Рмех), f. = f2(Рм,х), "fJ = fз(Рмех),
М = f4(Рмех)-
Рд6ОТд НО 19
ИЗУЧЕНИЕ РЕЛЕ НАПРЯЖЕНИЯ И ТОКА
В работе изучаются электромагнитные реле тока (ЭТ)
и напряжения (ЭН), индукционное реле максимального
тока (типа ИТ). Проверяется работа реле.
Домашнее задание
Реле - автоматический аппарат, который служит для
автоматического замыкания или размыкания вспомогатель­
ных электрических цепей при изменении какого-либо па­
раметра главной силовой цепи.
По назначению реле разделяются на реле управления
и реле защиты.
112

По времени срабатывания различают реле мгновенного
действия и реле с выдержкой времени.
Максимальные реле срабатывают, когда электрическая
величина повышается сверх определенного, заранее уста­
новленного значения.
У дифференциальных реле воспринимающая часть реа­
гирует на разность механических моментов, вызываемых
действием двух сравниваемых однородных электрических
величин.
Наименьший ток, при котором происходит замыкание
(или размыкание) контактов токового реле, называется то
ком трогания (/1 р). Наибольший ток, при котором кон­
такты реле возвращаются в исходное положение, называ­
ется током возврата (/8 }.
Величина
называется коэффициентом возврата токового реле.
Для реле напряжения
Кв= ~-
Итр
Для реле с выдержкой времени основной характеристи­
кой является зависимость времени срабатывания от вели­
чины рабочего тока
t= f(!).
Для управления цепью оперативного тока применяют
промежуточное реле, которое, в свою очередь, включается
с помощью реле, контакты которых рассчитаны на работу
в цепях с малыми токами.
Контроnьное задание
Вопросы
1. Каково назначение промежуточного реле?
2. Для каких реле основной характеристикой является
график зависимости времени срабатывания от рабочего
тока?
5-260
113

3. У каких реле воспринимающая часть реагирует на
разность механических моментов, вызванных действиями
двух сравниваемых электрических величин?
4. Когда срабатывает реле максимального тока?
5. Что такое ток уставки?
6. Что такое ток трогания?
7. Что такое ток возврата?
Ответы
1. Ток срабатывания реле.
2. С выдержкой времени.
3. Управление цепью оперативного тока.
4. Наименьший ток, при котором реле приходит в ис-
ходное положение.
5. Когда ток возрастает сверх установленного значения.
6. У дифференциальных.
7. Наименьший ток, при котором реле приходит в дей­
ствие.
Приборы и оборудование
Электромагнитное реле напряжения типа ЭН, реле тока
типа ЭТ, реле максимального тока ИТ, контрольная лам­
почка, трансформатор тока, который используется в ка­
честве нагрузочного трансформатора, вольтметр, ампер­
метр, выпрямитель, электрический секундомер.
Рабочее ~адание
1.Реле напряжения. Снимитекрышкуиоз­
накомьтесь с устройством реле. Уясните принцип работы.
Соберите цепь, показанную на рис. 45, а. Поставьте
перемычки в положение, соответствующее сетевому напря­
жению. Указатель реле поставьте на какое-либо деление
шкалы. Уменьшая напряжение с помощью автотрансфор­
матора, заметьте по вольтметру, при каком напряжении
срабатывает реле (напряжение трогания), затем увеличи­
вайте напряжение до замыкания контактов.
Измерив напряжение трогания и напряжение возврата,
вычислите коэффициент возврата.
Проверьте всю шкалу реле. Составьте таблицу, как
в п. 2, и заполните ее.
114

2. Испытайте одно из реле тока (по указанию препода­
вателя).
а.Таковое реле мгновенного дейст­
в и я. Ознакомьтесь с конструкцией реле, произведите
осмотр контактов, элемен•
тов регулировки, контакт­
ного мостика, подвижной си­
стемы.
Соберите цепь, показан•
нуюнарис.45,б:ТТ-
трансформатор тока.
Установите указатель шка- •
лы реле на ток ly уставки.
Включите цепь. Постепенно "'
увеличивая ток с помощью
реостата от минимального
значения, .зафиксируйте ве­
личину тока, при которой
реле придет в действие. За•
тем, уменьшая ток, отметьте
наибольший ток /0 , при
котором реле возвратится в
исходное положение.
15)
d)
Повторите опыт для всей
шкалы уставок реле. Для
каждого случая вычислите
коэффициент возврата.
Рис. 45. ~хемы испытания
ре.пе
Заполните таблицу:
Реаультат на6людепи11
No
п. n.
Вычислено
к.
б.Индукционное реле макаимально
r о т о к а (ИТ). Рассмотрите устройство реле. Соберите
установку согласно рис. 45, в. Опробуйте ее в работе. Про
верьте шкалу уставок. Опыт проводится при выдержке
времени f=O.
Установите указатель шкалы на ток ly уатавки. Движ­
ки реостатов поставьте в положение, соответствующее их
наибольшему сопротивлению. Постепенно увеличивая ток,
115

зэфиксируйте значение lтр, при котором реле придет в дей­
ствие. Затем, уменьшая ток, отметьте наибольший ток /в,
при котором реле возвратится в исходное положение. Та­
ким же образом проверьте всю шкалу уставок. Вычислите
коэффициент возврата в каждом случае.
ll)
,f)
Рис. 46. Получение характеристики выдержки времени индук­
ционного токового реле типа ИТ:
а - электрическая схема для выполнения опыта; 6 - хар.'Jктеристика реле с ог­
раниченно-зависимой: выдержкой времени
Начертите такую же таблицу, как и при выполнении
п. 2, и заполните ее.
Для снятия характеристики выдержки времени отклю­
чите лампочку и присоедините электрический секундомер
(рис. 46).
Выдержку времени следует измерить при токах пример­
но равных 1,5/у; 2/у; 2,5/у; 3/у; 5/у,
Установите указатель на ток ly уставки и время ty
выдержки. Увеличивая нагрузку, зафиксируйте ток трога­
ния и время t выдержки для указанных выше значений
тока.
Заполните таблицу:
No
1
Нагрузка /тр•
1
t,
п.п
/'а
п
сек
1
Постройте график
t = f(/).
Если позволит время, повторите опыт при другом зна­
чении тока уставки и времени выдержкц.
116

РА&ОТ А Но 30
ДИСТАНЦИОННОЕ УПРАВЛЕНИЕ
АСИНХРОННЫМ ЭЛЕКТРОДВИr АТЕЛ ЕМ
с помощью Мдrнитноrо ПУСКАТЕЛЯ
В процессе выполнения работы студенты изучают кон­
струкцию и принцип действия магнитных пускателей, уп­
равляют электродвигателем с помощью этих устройств
(пуск двигателя, остановка, реверсирование). Кроме того,
производится испытание тепловых реле магнитных пуска­
телей.
Домашнее задание
По учебнику изучите, как осуществляется дистанцион­
ное управление электродвиrатеJн:м. Запомните, что для
управления асинхронными короткозамкнутыми двигателя­
ми применяются, как правило, магнитные пускатели, ко­
торые состоят из одного или двух контакторов, смонтиро­
ванных на общей панели; большинство пускателей снабже­
но встроенными тепловыми реле.
Для изменения направления вращения ротора электро­
двигателя применяют реверсивные магнитные пускатели.
Предусматривается также система защиты от коротко­
го замыкания в электродвигателе, перегрузки, самопроиз­
вольного включения электродвигателя после снятия
напряжения и т. д. G видами этой защиты следует ознако­
миться в процессе подготовки 1< выполнению лаборатор­
ной работы.
Контрольное задание
Вопрос1,1
1. Какой магнитный пускатель называется:
а) нереверсивным?
б) реверсивным?
2. Каково назначение блок-контактов БК (см. рис. 48)?
3. Как осуществляется реверсирование электродвига- •
теля?
4. Для какой цели служат r~лавкие предохранители в
цепи питания электродвигателя?
5. Каково назначение тепловых реле?
6. Для какой цели служит sащита от понижений на­
пряжения сети?
117

7. Каково назначение нормально закрытых блок-кон­
тактов реверсивного пускателя?
Ответь~
1. Защита электродвигателя от длительных перегрузок.
2. Защита от коротких замыканий.
3. G одним контактором.
4. G двумя контакторами.
5. Предохранение от самопроизвольных повторных
включений.
6. Пересоединение двух фаз обмоток статора при по­
мощи двух контакторов.
7. Для исключения самопроизвольного включения
электродвигателя после снятия и вторичной подачи напря­
жения или после кратковременных значительных пониже­
ний напряжения в сети.
8. Шунтирует кнопку «пуск)) после срабатывания кон­
тактора.
9. Осуществляется электрическая блокировка, предо­
храняющая от одновременного включения контакторов ре­
верса.
Приборь1 и оборудование
Трехфазный асинхронный электродвигатель с коротко­
замкнутым ротором, тормозное устройство, реверсивный
и нереверсивный магнитные пускатели с тепловыми реле,
реостат, амперметр, трансформатор тока, секундомер.
Рабочее ,адание
1. Ознакомьтесь с конструкцией и принципом действия
магнитных пускателей, запишите их технические данные.
Воспользуйтесь заводскими инструкциями.
Уясните работу тепловых реле. Найдите цепь управле­
ния в пускателе, выясните назначение блок-контактов.
2. Соберите цепь для дистанционного управления элек­
тродвигателем (рис. 47) и после проверки ее руководите­
лем включите электродвигатель. Опробуйте работу уста­
новки при холостом ходе электродвигателя и под нагруз­
кой. Сняв крышку пускателя, проследите за работой его
узлов.
3. Испытайте тепловое реле. Опыт следует выполнить
118

при отключенном электродвигателе, а требуемую величину
нагрузочного тока установите с помощью реостата (рис. 48).
Включите цепь и установите величину тока
где / н - номинальный ток нагревательного элемента реле.
А
Рис. 47. Схема дис­
танционного управле­
ния электродвиrате•
лем с помощью нере­
версивноrо магнит-
ного пускателя
Зафиксируйте время срабатывания реле. Повторите
опыт для значения нагрузочного тока
t
1
I\__
О.__.____-= --1 -= -
Рио 48 Испытание теплового реле
119

Заполните таблицу:
No
О, П,
/,а
t1 сек
По данным измерений постройте график t = f (!).
После срабатывания теплового реле включение магнит­
ного пускателя возможно через 3-4 мин, для чего следует
нажать кнопку «возврат».
Рис. 49. Схема дистанционного 1,7правления
электроп:вигателем с помощью реверсивного маг­
нитного пускателя
4. Соберите цепь (рис. 49) дистанционного управления
электродвигателем с помощью реверсивного магнитного
пускателя. Произведите пуск, остановку, реверсирование
при холостом ходе двигателя и под нагрузкой.
Рд60Т д НО 31
РЕЛЕЙНО-КОНТ АКТОРНОЕ УПРАВЛЕНИЕ
ТРЕХФАЗНЫМ АСИНХРОННЫМ ЭЛЕКТРОДВИrдТЕЛЕМ
Содержание работы: изучение релейно-контакторного
управления трехфазным электродвигателем с контактными
кольцами в функции времени.
120

Домаwнее заданне
Релейно-контакторное управление производится о по­
мощью командоконтроллера, контакторов и реле управле­
ния. Обычно контакторы и реле управления монтируют
на общей панели, называемой магнитной станцией.
На рис. 50 приведена схема, позволяющая осуществ­
лять автоматизированный пуск электродвигателя, измене­
ние направления и регулирование скорости вращения ро-
!;;~ -
ltOJOiJ
!JлepetJ
;,а~5432!о!2З45
~
1
х
2
ххххх
3ххххх
4хххх
хххх
sххх
ххх
бхх
хх
7х
х
Рис. 50. Схема релейно-контакторноrо управ­
ления асинхронным электродвигателем с фаз•
ным ротором в функции времени•
/РМ, 2РМ -репе м1ксимальноrо rака, РН -реле напряже•
11ия, РТ - репе rока, 1(8 - контактор ,вперед», НН
-
кон•
тактор mазад>, РП В - реле пративовключенuя, /( - коман•
11сжоитро.плер, РБ- блокировочное реле, КТ -катушка конr•
роллера; /J/ - ЗУ - контактеры усксрения
121

тора, а также электрическое торможение по методу проти­
вовключения. Управление электродвигателем произвQ11.ится
в функции времени (с независимой выдержкой времени) с
помощью механических реле времени, маятникового типа,
пристраиваемых к контакторам ускорения.
Управление торможением электродвигателя произво­
дится в зависимости от тока ротора с помощью реле РПВ,
катушка которого включена в цепь ротора.
Задание: пользуясь схемой (см. рис. 50), проследите
за работой элементов цепи управления.
Пуск электродвигателя, работа в
режиме «вперед». При включении рубильникаР
получает питание катушка реле напряжения РН, обе­
спечивающего защиту двигателя от снижения напряжения
и самопроизвольного повторного пуска при следующем по­
вышении напряжения. При установке рукоятки команда­
контроллера в положение 1 «вперед» получает питание
катушка контактора КВ, так как контакты К2 замыкают­
ся в цепи питания этой катушки. Электродвигатель вклю­
чается в сеть при полностью введенных сопротивлениях в
фазах ротора.
Замыкание нормально открытых блок-контактов КВ в
цепи управления обеспечивает подачу питания катушке
блокировочного реле РВ. При этом замыкаются нормально
открытые контакты РВ, установленные для последующей
правильной работы схемы при изменении направления вра­
щения ротора.
При включении электродвигателя получает питание ре­
ле Р ПВ, однако его нормально закрытые контакты не раз­
мыкаются, потому что ток срабатывания этого реле уста­
новлен б6льшим, чем пусковой ток.
В положении 2 рукоятки командоконтроллера замыка­
ются контакты К4, получает питание катушка контактора
КТ, контакты КТ в цепи ротора замыкаются, выводя пер­
вую ступень пускового сопротивления.
При дальнейшем переводе рукоятки командоконтрол­
лера в . положение 3-4 -5 последовательно замыкаются
контакты КБ, Кб, К7, подается питание катушкам кон­
такторов ускорения JУ-ЗУ с выдержкой времени, выводя
из цепи ротора ступени сопротивления 2r-4r.
Пуск двигателя в направлении «на­
з а д» происходит аналогично. При этом включается кон­
тактор КН, а затем КТ, JУ-ЗУ через контакты команда•
контроллера К3-К7.
122

Изменение направления вращения
р о т о р а достигается переводом рукоятки командоконт­
роллера из положения «вперед» в положение «назад». В ис­
ходном положении командоконтроллера отключается вся
аппаратура управления.
В режиме противовключениятокро­
тора увеличивается, срабатывает реле РПВ, препятствуя
преждевременному включению контактора КТ и выведе­
нию сопротивления 1 r.
Посл~ уменьшения тока в роторе до величины тока
переключе_ния происходит включение контакторов ускоре­
ния JУ-ЗУ и реле времени.
В схеме предусмотрены блокировки:
а) для исключения одновременной работы контакторов
КВ и КН установкой нормально закрытых блок-контактов
КВ и КН в цепи управления;
б) для предотвращения преждевременного включения
контактора КТ при реверсе благодаря наличию нормально
открытых контактов реле РБ;
в) для повторного включения и работы схемы только
при установке командоконтроллера в нулевое положение
(нулевая блокировка).
Контрольное задание
Вопросы
1. Что такое командоконтроллер?
2. Каково назначение реле РПВ (см. рис. 50)?
3. Каково назначение реле напряжения РН (см.
рис. 50)?
4. Как происходит пуск электродвигателя при установ­
ке рукоятки командоконтроллера в положение «вперед»?
5. Каково назначение реостатов в цепи обмотки ротора
электродвиrател я?
8'. К/\к изменить направление вращения ротора элект­
родвигателя в установке, рассматриваемой в данной ра­
боте?
7. Каково назначение нормально зак.рытых блок-кон­
тактов КВ и КН в цепи управления?
8. Что называется электродинамическим коэффициен­
том?
9. Объясните, как происходит торможение противо­
включением?
123

Ответы
1. Уменьшение пускового момента.
2. Ток ротора увеличиваетея, срабатывает реле Р П В,
что препятствует преждевременному включению контакто­
ра КТ и выведению, таким образом, реостата в цепи ро­
тора.
3. Управление торможением.
4. Исключение одновременной работы контакторов КВ
и кн.
5. Защита двигателя от снижения напряжения и само­
произвольного повторного пуска при последующем повы­
шении напряжения.
6. Отношение пускового тока к номинальному.
7. Переводом рукоятки командоконтроллера в соответ­
ствующее положение.
8. Переключающий
- аппарат,
имеющий ряд коммута­
ционных положений.
Приборы и оборудование
Установка, состоящая из электродвигателя, собранной
цепи управления, нагрузочное (тормозное) устройство, два
амперметра, тахометр, секундомер.
Рабочее задание
1. Изучите установку для релейно-контакторного уп­
равления электродвигателем. Рассмотрите устройство ко­
мандоконтроллера, реле, контакторов.
2. Установите время ускорения на каждой ступени.
О разрешения руководителя включите установку в сеть
и опробуйте ее работу «вперед» и «назад». Проследите за
работой всей аппаратуры.
3. G помощью тормозного устройства создайте на валу
электродвигателя номинальную нагрузку. Произведите
пуск электродвигателя и зафиксируйте по амперметру ве­
личины пускового тока /2 пуск и тока переключения / 2np в це­
пи ротора, определите по секундомеру время t ускорения
для каждого положения рукоятки командоконтроллера.
Вычислите электродинамический коэффициент для пер­
вой ступени
С_ lnycк
-
fном '
124

пусковой момент
скольжение
s,%=по- n2
•
100.
п.
Заполните таблицу:
No1 /2пrск' '2ip· 1 t'
n2,
s,
П, П.
а
сек
об/мuп
%
1
1
Постройте пусковую диаграмму.
/с МИОМ'
1/•М
4. Выполните регулирование скорости вращения рото­
ра электродвигателя. Почему при включении сопротивле­
ний в цепь ротора скорость его вращения уменьшается?
5. Произведите электрическое торможение противо-
включением. Объясните процесс торможения.
Рд&ОТд Но 31
ИЗУЧЕНИЕ КЕНОТРОнноrо ВЫПРЯМИТЕЛЯ
Цель работы - изучение однополупериодного и двух­
полупериодного кенотронных выпрямителей.
Домаwнее задание
Изучите принцип действия однополупериодного и двух­
полупериодного кенотронных выпрямителей, уясните наз­
начение и работу их отдельных элементов - силового
трансформатора, кенотрона, сглаживающего фильтра. Рас­
смотрите устройство кенотрона. Вспомните, с какими ти­
пами вентилей вы знакомы. Изучите сглаживающее дейст­
вие конденсаторов и дросселя.
Контрольное задание
Вопросы
1. Из каких основных узлов соатоит выпрямитель?
2. Что называется электрическим вентилем?
3. Что называется обратным напряжением?
125

4. Почему среднее значение выпрямленного напряже­
ния бывает больше на выходе индуктивно-емкостного филь­
тра, чем на зажимах того же выпрямителя, но без фильтра?
5. Что называется коэффициентом пульсаций?
6. При длительной эксплуатации кенотронного выпря­
мителя иногда наблюдается резкое понижение величины
выпрямленного напряжения до нескольких десятков вольт
из-за неисправности кенотрона. Назовите эту неисправ­
ность.
7. Почему плавкий предохранитель включают в цепь
первичной обмотки силового трансформатора, а не во вто­
ричную цепь?
Ответы
1. Потеря эмиссионных свойств катода.
2. Амплитуда наибольшего возможного напряжения на
зажимах выпрямляющего элемента.
3. \За счет зарядки и разрядки конденсаторов.
4. Силового трансформатора, вентиля, сглаживающего
фильтра.
5. Отношение суммы амплитуд гармоник к среднему
значению выпрямленного напряжения.
6. Элемент, обладающий односторонней проводимостью.
7. Вентили являются нелинейными элементами
8. Так как короткое замыкание в любой цепи сопро­
вождается резким возрастанием тока в первичной обмотке.
Приборы и оборудование
Стенд (рис. 51), катодный осциллограф, реостаты, вольт­
метр, миллиамперметр.
Рабочее задание
1. Рассмотрите уетройство выпрямителя, уясните на­
значение каждой его детали (ем. рис. 51). Выясните, с по­
мощью какого ключа можно перейти от однополупериод•
ной схемы выпрямления к двухполупериодной (и наоборот)
2. Присоедините осциллограф к выпрямителю Ползу­
нок нагрузочного резистора Rн поставьте в крайнее ниж­
нее положение. Включите выпрямитель, проверьте, нака­
ливается ли катод кенотрона.
3. Разомкните ключ К 2.
126

Подайте небольшое напряжение с выхода выпрямителя
на осциллограф. На экране осциллографа Вы должны по­
лучить следующие кривые выпрямленного напряжения:
а) без фильтра;
б) при включенном только одном конденсаторе С1 ;
в) при включенном дросселе фильтра и выключенных
конденсаторах;
г) при включенных дросселе и конденсаторе С1 ;
д) при включенных всех элементах сглаживающего
фильтра.
кdкotJ§'
. Уоецил/1.
т,о
Рис. 51. Схема кенотронного выпрямителя
Решите самостоятельно, какие ключи должны быть
замкнуты, а какие равомкнуты при выполнении каждого
опыта в отдельности.
Приложив прозрачную бумажку к экрану осциллогра­
фа, мщким карандашом зарисуйте полученные кривые.
Будьте осторожны, чтобы не повредить трубку осцилло­
графа.
4. Замкните ключ К 2 . Повторите исследования теперь
уже двухполупериодного выпрямителя.
5. Снимите нагрузочную характеристику выпрямителя.
Для этого отключите осциллограф, нагрузите выпрямитель
реостатом с большим сопротивлением (порядка 3-5 тыс.
ом), последовательно с реостатом включите миллиампер­
метр. Присоедините вольтметр. Изменяя сопротивление рео­
стата, записывайте показания приборов. По данным изме­
рений постройте график
и= f (!).
П р и м е ч а н и е. Нагрузочный реостат должен быть сна~­
жен ограничителем во избежание короткого замыкания выходных
зажимов выпрямителя.
127

Рд&ОТ д N2 ЭЭ
ФОТОРЕЛЕ И ЭЛЕl<ТРОННОЕ РЕЛЕ
В работе выполняется сборка простейших фотореле и
электронного реле времени, изучается принцип работы и
устройство этих приборов, производится опробование их
в работе; выполняется градуировка электронного реле вре­
мени.
Домашнее задание
Ознакомьтесь с устройством и работой реле. Схема про­
стейшего фотореле показана на рис. 52. Если фотоэлемент
освещен, на резисторе , 2 создается падение напряжения,
достаточное для подачи
на сетку ламt1ь1 такого
отрицательного потен­
циала, при котором
с
лампа вапираt-тся. Ес­
ли перекрыть световой
поток, то лампа отоп-
л рется, в анодной цепи
возникнет ток и реле
Р сработает. Конден­
сатор С шунтирует об­
мотку электромагнитно­
го реле и служит для
устранения вибрации
Рис. 52. Прииnипиальная схема контактов реле Р.
фотореле
Электронное реле
времени (рис. 53) рабо­
тает по следующему принципу. Если замкнуть цепь,
нажав кнопку К, то конденсатор С 1 в цепи полупро-
128
к
Рис. 53. Принципиальная схема электрон­
ного ре.~е времени

водникового диода Д зарядится до напряжения, обес­
печивающего необходимый отрицательный потенциал на
сетке лампы для ее запирания. Если разомкнуть цепь
диода (отпустить кнопку К), отрицательный потенциал
сетки по мере разряда конденсатора на резистор r 1
уменьшится, появится и начнет возрастать анодный ток
лампы; при некотором значении этого тока срабатывает
электромагнитное реле Р в цепи анода лампы, сигналь­
ная лампа Л зажигается.
Выдержка времени электромагнитного реле определя­
ется постоянной времени цепочки С, , 1. С увеличением
сопротивления резистора r1 увеличивается выдержка вре­
мени. Ручка этого резистора снабжается шкалой.
Контроnьное задание
Вопросы
1. Что произойдет, если цепь управляющей сетки лам­
пы будет отключена?
2. Для какой цели служит регулируемый резистор , 1
в схеме (см. рис. 54)?
3. Каково назначение конденсатора С в схеме (см
рис. 52)?
4. Каково назначение резисторов в сеточной цепи лам­
пы (см. рис. 53)?
5. Для какой цели служит резистор , 2 в схеме (см.
рис. 53)?
Ответы
1. Понижение напряжения на нити накала лампы до
требуемой величины.
2. Лампа будет заперта.
3. Делитель напряжения.
4. Регулирование выдержки времени.
5. Устранение вибрации контактов электромагнитного
реле.
129

Приборы и оборудование
Панель с укрепленными деталями фотореле; панель с ук­
репленными деталями электронного реле (каждая деталь
снабжена зажимами, чтобы студент мог быстро сделать
необходимые электрические соединения), осветитель с оп­
тикой, секундомер, вольтметр, кнопка, рубильники, рео­
стат, сигнальная лампа.
Рабочее задание
1. Ф о т о р е л е. Уясните принцип работы фотореле.
На монтажной панели выполните соединения согласно схе-
.ме
(см. рис. 52). Включите фотореле. Подождите, пока
нагреется катод лампы. Направьте световой поток на фото­
элемент. Перекройте свет кусочком картона. Наблюдайте
срабатывание реле (в момент срабатывания загорается сиг­
нальная лампа).
2. Электронное реле времен и. Уясните
принцип работы электронного реле. Сделайте необходи­
мые электрические соединения (см. рис. 53). После про­
верки руководителем правильности соединений опробуйте
реле в работе при номинальном напряжении сети. Изме­
няя величину сопротивления резистора r1, проверьте ис­
правность работы реле по всему диапазону. Произведите
градуировку шкалы прибора. Для этого поставьте ручку
резистора r1 на первое деление шкалы. I(нопку К замкните.
Через некоторое время отпустите кнопку К (разомкните
цепь) и одновременно включите секундомер. Заметьте вре­
мя срабатывания реле (по зажиганию лампы). Подобным
образом проградуируйте всю шкалу. Постройте градуиро­
вочную кривую.
Рд&ОТ д No 34
ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛУПРОВОдниковоrо УСИЛИТЕЛЯ
Исследуются три схемы включения плоскостного тран­
зистора в однокаскадном усилителе низкой частоты: схема
с общей базой, схема с общим эмиттером и схема с общим
коллектором. Изучается влияние схемы включения тран­
зистора на основные параметры усилителя.
130

Домашнее задание
Изучите схемы включения транзистора (с общей базой,
с общим эмиттером и с общим коллектором), его параметры
и характеристики. Выясните, что представляют собой коэф­
фициенты усиления по току, по напряжению, по мощности.
Сравните порядок этих величин для всех трех схем вклю­
чения транзистора.
Для построения частотной характеристики усилителя
(графика зависимости коэффициента усиления от частоты)
коэффициент усиления часто выражают в децибелах:
Кдб = 20 lgK.
Важными достоинствами транзисторов являются не­
большое напряжение источника питания, малые габариты,
большой срок службы, хотя плоскостные транзисторы об­
-ладают заметной собственной емкостью, небольшим коэф­
фициентом усиления, большим разбросом параметров од­
нотипных транзисторов.
Контрольное задание
Вопросы
1. Что называется:
а) коэффициентом усиления по току?
б) коэффициентом усиления по напряжению?
в) коэффициентом усиления по мощности?
2. Для какой из трех схем включения транзистора вход­
ное сопротивление наибольшее?
3. Для какой из схем включения транзистора коэффи-
циент усиления по току будет наименьшим?
4. Что такое частотная характеристика усилителя?
5. Какие искажения называются нелинейными?
6. В какой из схем включения транзистора входное
сопротивление будет наименьшим?
Ответы
1. Огношение выходного напряжения к входному.
2. График зависимости коэффициента усиления от час­
тоты
3. Изменение формы кривой усиливаемого сигнала.
4. Огношение тока выходной цепи к току входной
цепи усилителя
131

5. Схема с общей базой.
6. Схема с общим коллектором.
7. Схема с общим ·эмиттером.
Приборы и оборудование
•
Монтажная панель из изоляционного материала, на ко-
торой укреплены детали усилителя (рис. 54), источник
питания (батареи или выпрямитель с малым внутренним
f?J JZf
JZf
~
f?J
f?J
Jlf
Рис. 54. Схема размещения радиодета­
лей на панели
сопротивлением и стабильным напряжением на выходных
зажимах), миллиамперметр и вольтметр постоянного тока,
два ламповых милливольтметра переменного тока, звуко­
вой генератор, выключатели, два электролитических кон­
денсатора (20,0 хЗО в), два переменных сопротивления ти­
паСП(33ком,2вти15ком,2вт).
На панели укреплены транзистор П13Б, два конденса­
тора типа КБГ (С 1 - 0,05 МК8, 0 2 - 1 мкф), резисторы
МЛТ:,1- 100ом,0,25вт;,2- 30ком,0,25вт;r3-
9,1ком,1вт;r4- 8,2ком,1вт;r5- 500ко.1,~,1вт.
Рабочее задание
tБло1< питания
Соберите блок питания
(рис. 55). Резистор Г9 (33 ком) служит для регулирования
величины тока эмиттера, С помощью резистора rи (15 ком)
132

регулируют величину напряжения на кол.11екторе. Предел
измерения миллиамперметра - 5- -10 ма, а вольтметра -
15 в.
2.Схема с общей базой: а)пользуясьприн­
ципиальной схемой усилителя (рис. 56), сделайте на пане-
Источник питанин
ли необходимые соединения с по­
мощью проводников. Резистор r1
включен для измерения величины
входного тока. Измерив напряже­
ние на выходных зажимах звуко­
вого генератора, который присое-
r,
{fг
+,0'
1/2
Рис. 55. Блок пита- Рис. 56. Схема транзисторного усилите-
ния
ля с общей базой
диняется к клеммам И 2 , и напряжение между эмиттером
и основанием (Ивх}, определите ток
Сопротивление r1 будем считать внутренним сопротив­
лением источника сигнала, подаваемого на вход усилителя;
б} подключите к усилителю звуковой генератор, блок
питания, милливольтметры. Перед включением сопротив­
ления резисторов rэ , rк введите полностью. Включите ис­
точник питания. Изменяя сопротивление Га, установите
ток смещения эмиттера 1 ма, а с помощью резистора rк -
напряжение на коллекторе (около 10 в); от звукового ге­
нератора подайте напряжение 5 мв при частоте 1000 гц.
Измерьте напряжение на выходе усилителя;
• в) вычислите
133

I_Unыx
вых -·
1
Г3
Рвых = Ивыхfвых•
а также коэффициенты усиления по напряжению К11 , по
току Kl и по мощности Кр.
Данные измерений и расчетов занесите в таблицу;
с,
,..,,
[fx
l.fr
Рис. 5'/. С.,хема • транзисторного усилителя с
общим эмиттером
r) снимите частотную характеристику усилителя. Под­
держивая неизменным входное напряжение, измерьте 8-
10 значений выходного напряжения в диапазоне 50-
I}
lz
Uj-
[/4,
+
20 ООО гц частот гене­
ратора. Вычислите ко­
эффициенты усиления.
Постройте график ха­
рактеристики. На этом
же чертеже следует изо­
бразить также графики
частотных характерис­
тик, которые будут сня-
ты для двух последую­
Рис. 58. Схема транзисторного уси- щих схем усилwгеля.
лителя с общим коллектором
3.Схема с
O
б.
щим
эмитте-
ром. Соберите цепь в соответствии с рис. 57. Повторите
измерения и вычисления, выполненные в предыдущем опы­
те. Постройте частотную характеристику. В этом опыте
134

4.Схема с общим коллектором. Собе­
рите цепь по схеме рис. 58. Включите питание усилителя.
На клеммьi подайте напряжение от звукового генератора
(порядка 300 мв) при частоте 1000 гц. В остальном опыт
проводите так же, как и при выполнении п. 2, 3. В этом
опыте
Ивых
Г5
Результаты измерений и вычислений занесите в табли­
цу. Постройте график частотной характеристики на том же
чертеже, что и графики характеристик двух предыдущих
схем. На оси абсцисс частоту рекомендуется изображать
в логарифмическом масштабе.
Измерено
Вычислено
Схемы
1:
..
Е <:3
~
~
.,
,.
..
"'
<:3
,.
"'
.,
"
;,, ;.,
i
:а
;,, ;,,
:а
:а
"<~
"
"
...!'
"
"
"
"'
i:i
- :.:~
::)
::)
..
о.,
...
о.,
"<
Собщейбазой11111111111
С общ,м ~ш•-1
ром
1
11
111
С общим коллек-
1
тором
Сравните параметры, полученные для всех трех схем.
РА&ОТА НО 35
ИЗУЧЕНИЕ ЛАМПОВОrо УСИЛИТЕЛЯ
Целью работы является изучение реостатного усилите­
ля напряжения и снятие одной из его характеристик -
частотной, фазовой или амплитудной.
135

Домашнее задание
В настоящей работе исследуется двухкаскадный лам•
повый усилитель заводского изготовления, поэтому по
учебнику следует изучить только принцип действия одно­
каскадного усиления на триоде, а со схемой и работой уси­
лителя надо познакомиться по заводской инструкции, при­
лагаемой к усилителю.
Контрольное задание
Вопросы
1. Какой усилитель называется реостатным?
2. Что такое коэффициент усиления усилителя?
3. Как вычисляется коэффициент усиления многокас­
кадного усилителя, если известны коэффициенты усиления
отдельных каскадов?
4. Каково назначение отрицательной обратной связи?
5. Что собой представляют:
а) амплитудная характеристика усилителя?
б) частотная характеристика?
в) фазовая характеристика?
6. Каково назначение сопротивления утечки сетки?
7. Для какой цели служит отрицательное сеточное сме­
щение?
8. Почему в каскадах усиления напряжения применя­
ют лампы с большим внутренним сопротивлением?
Ответы
1. С резистором в анодной цепи лампы,
2. График зависимости коэффициента усиления от час­
тоты.
3. График зависимости выходного напряжения от на­
пряжения на входных зажимах усилителя.
4. График зависимости угла сдвига фаз входного на­
пряжения по отношению к выходному от частоты усили­
ваемого сигнала.
5 Их следует перемножить.
6. Уменьшение нелинейных искажений.
7. Отношение напряжения на выходных зажимах уси­
лителя I{ напряжению на его входных зажимах
136

8. Предотвращение запирания лампы полем- сетки, по­
дача отрицательного сеточного смещения.
9. Это дает возможность включить в анодную цепь ре­
зистор с большим сопротивлением, получить на его зажи­
мах значительное напряжение, а значит, и большой коэф­
фициент усиления каскада.
Приборы и оборудование
Двухкаскадный усилитель, собранный на панели (из на­
бора приемно-усилительных радиоприборов, выпускаемых
заводом «Электродело»), головной телефон, кенотронный
выпрямитель, звуковой генератор, ламповый вольтметр,
осциллограф, магазин сопротивлений.
Р~бочее задание
1. Рассмотрев монтажные цепи усилителя, начертите
его принципиальную схему. Уясните назначение отдель­
ных деталей и обратите внимание на их величины.
зr
Рис, 59. Блок-схема установки для испытания
1{силителя низкой частоты
2. По заводской инструкции ознакомьтесь с правилами
упрщшения звуJ(овым генератором.
3. Соберите цепь в соответствии со схемой рис. 59.
Замените громкоговоритель эквивалентным сопротивлени­
ем и присоедините головной телефон.
Выясните у преподавателя, какую характеристику
вам предстоит снять
137

4.Получение фазовой и частотной
характеристик. Включите питание усилителя.
После прогрева ламп подайте на вход усилителя напряже­
ние от звукового генератора (около 0,1 в), которое в даль­
А
у
в
Рис. 60. К определению
wгла сдвига фаз входного
напряжения относительно
выходного с помощью фи-
гуры Лиссажу
нейшем надо поддержи­
вать неизменным. Огре­
гулируйте усиление гори•
аонтального и вертикаль­
ного усилителей осцилло­
графа так, чтобы на эк­
ране получился отчетли­
вый и достаточных раз­
меров эллипс.
Затем, начиная с час-
тоты 60-100 гц, постепенно
повышайте частоту генера­
тора, записывая каЖдый
раз частоту тока, напря­
жение на вы ходе усилите­
ля и определяйте угол
сдвига фаз между вход­
ным и выходным напряжением испытуемого усилителя
(рис. 60):
.
А
SIП(j)=B.
Сделайте 8-10 измерений в диапазоне частот от 60-
100 гц до 15 тыс. гц. Вычислите угол (J) и коэффициент уси­
ления Кдб•
Заполните таблицу:
Измерено
Но
п.п.
1А,ммIВ,мм1
f, гц
UBX' t
1
-
1
1
Постройте графики
138
Кдб = f1(/).
<р = /'J,(f).
Вычиспено
UBЬIX'6 Кдб1slnf1 f
1
1

Частота откладывается по оси абсцисс в логарифмиче~
ском масштабе. Отсоедините конденсатор, шунтирующий
сопротивление отрицательного автоматического смещения
одной из ламп, повторите опыты, постройте графики и срав­
ните их с ранее полученными.
5.Снятие амплитудной характери-
ст и к и. Отключите осциллограф. Установите неизмен­
ную частоту генератора 800-1000 гц. Изменяя входное
напряжение от нуля до 10-12 в, произведите измерения
напряжения на выходе усилителя.
Постройте график
Ивых = f (Ивх)•
По графику определите допустимую «раскачку» для уси­
лителя (входное напряжение, соответствующее концу пря­
молинейного участка характеристики).

ПРИЛОЖЕНИЕ
Предмет
Тема занятий
Дата
Шифр
Фамилия, нмя и отчество
l(ол-во вопросов
Оцс1-ша
кол-во прав. ответов
Зачет
~12345б789101112131415
в
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
111111111111111
1111111
1111 11
111111111111111
111111111111111
111111111111111
11111111111111
11111l111111111
11111
111111
1
1111111111 11111
1111111111
i1111111111 1 111
111111111111111
11111111111
11
111111111111111
111111111111 11
П р и м е ч а н и я. 1. Отметить крестиком номер правильного ответа, соответстауЮ•
щего номеру данного вопроса,
2. На каждый вопрос можеt быть один или несколько правиль•
ных ответов.
140

ЛИТЕРАТУРА
1. К а с а т к и н А. С. Электротехника. Изд-во «Энергия»,
1969.
2. К а с а т к и н А. С. Основы электротехники. Изд-во
«Энергия», 1966.
3. А н в е л ь т М. Ю. и др, Общая электротехника. Изд-во
«Высшая школа», 1970.
4.МучникА.Я. и ПарфеновК.А. Общаяэлек­
тротехника. Изд-во «Высшая школа», 1965
5.АнвельтМ.Ю. и др.Сборникэадачпообщейэлек­
тротехнике, Изд-во «Высшая школа», 1968.
6. Правила устройства электроустановок. Изд-во «Энергия»,
1964.
7. Ч и л н к и н М. Г. Общий курс электроприво.11а. Иэ.11-во
«Энергия», 1971.

СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие•••..........
Введение
Ра6отаNo1.
Работа No2.
Ра6отаNo3.
.............
Изучение измерительных приборов магни­
тоэлектрической, электромагнитной и элек•
тродинамической систем
Измерение тока и напряжения
Исследование электрического состояния
цепей с линейными пассивными элемента-
ми при постоянных токах
Р а 6 от а No 4. Распределение потенциалов в неразветв­
ленной цепи при постоянном токе
Р а б о т а No 5, Изучение процесса зарядки аккумулятора
Р а 6 о т а No 6. Исследование мостовой цепи при постоян­
ном токе
Р а бот а No 7. Исследование электрического состояния
цепи с нелинейными элементами при по-
стоянном токе .
.
.
.
.
.
Р а б о т а No 8. Изучение магнитной цепи при постоянной
намагничивающей силе
Р а б о т а No 9. Исследование магнитной цепи при пере­
менной намагничивающей силе
Р а б о т а No 10. Цепь с последовательным соединением ин­
дуктивной катушки, ревистора и конден­
сатора при переменном токе . . . .
Р а б о т а No 11. Параллельное соединение дросселя и кон­
денсатора при переменном токе
Р а б о т а No 12. Исследование модели ·однофазной линии
електропередачи при синусоидальном пе·
ременном токе . .
.
.
.
Р а бот а No 13. Исследование трехфазной цепи при соеди­
нении токоприемников звездой
Р а б от а No 14. Исследование трехфазной цепи при соеди­
нении токоприемников треугольником
Р а бот а No 15, Измерение активной мощности элементов
трехфазных цепей . .
Р а б о т а No 16. Измерение сопротивлений
Р а б о т а No 17. Изучение однофазного электросчетчика
Р а бот а No 18. Изучение самопишущих вольтметра и ам-
перметра
.
Р а бот а No 19, Электрические измерения неэлектриче-
Стр.
3
5
15
18
2i
24
27
32
35
39
43
47
50
53
57
59
61
6[j
68
72
ских величин
75
Р а бот а No 20. Испытание .однофазного трансформатора 81
Р а бот а No 21. И<::пытание трехфазного трансформатора 84
Р а б о т а No 22. Иссле11ование магнитного усилителя
89
142

Работ а No 23.
РаботаNo24.
Работ а No 25.
РаботаNo26.
Работ а No 27.
Работ а No 28.
Работ а No 29.
Работ а No 30.
Работа No31.
Работ а No 32.
РаботаNo33
Работ а No 34.
Изучение трехфазного короткозамкнутого
асинхронного электродвигателя
Коэффициент мощности трехфазного асин­
хронного электродвигателя и способы его
ПQвышения
Испытание трехфазного синхронного re•
нератора, работающего на автономную
нагрузку
.
.
.
.
Изучение трехфазного синхронного элек-
тродвигателя
.
.
.
.
.
Генератор параллельного возбуждения
Электродвигатель параллельного возбуж­
дения.......
.
.
Изучение реле напряжения и тока
Дистанционное управление асинхронным
электродвигателем с помощью магнитно­
го пускателя
Релейно-контакторное управление трех­
фазным асинхронным электродвигателем
Изучение кенотронного выпрямителя
Фотореле и электронное реле
Исследование полупроводникового усили-
теля
Р а б о т а No 35. Изучение лампового усилителя
Приложение
Литература
Стр.
92
96
99
103
106
109
112
117
120
125
128
130
135
140
141

•
Усик Владимир Павлович,
Вахольский Бонавен Мечиславович
Лабораторные работы по общей алектротехнике
Научный редактор М. Ю. Анвельт
Редактор А. Н. Матюхов
Переплет художника В. Н. Панферова
Художественный редактор Т. М. Скворцова
Техн. редактор Л. А. Муравьева
J<oppe кт ор Гурычева А. И.
Сдано в набор 13/IV 1972 г. Подп. к печати 27/VII 1972 г. Формат
бумаги 84Xl08/32 тип. No 2. Объем 4 ,5 печ. л. 7,56 усл. печ. 11.
Уч.-изд. л. б,89. Изд. No ЭР-89. Тираж 56 ООО экз. Цена 21 коп.
План выпуска литературы для вузов и техникумов издательства
«Высшая школа» на 1972 г. Позиция N, 106 ,
Москва, 1(-51 , Неглинная ул., д• 29/14,
Издательство «Высшая школа»
Ярославский полнrрафкомбинат Главполиrрафпрома rосударст,
венного комитета Совета Министров СССР по делам и§да­
тельств, полиграфии и книжной торговли.
Ярославль, ул, Свободы, 97.
Зак. 260.