Электротехника и электроника: методические указания по выполнению лабораторных работ
Покупка
Тематика:
Электроэнергетика. Электротехника
Издательство:
Директ-Медиа
Год издания: 2020
Кол-во страниц: 56
Дополнительно
Вид издания:
Учебно-методическая литература
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
ISBN: 978-5-4499-0823-0
Артикул: 802483.01.99
Доступ онлайн
В корзину
Методические указания по выполнению лабораторных работ по курсу электротехники и электроники составлены в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования (ФГОС ВО) по направлениям подготовки бакалавров 27.03.04 «Управление в технических системах», 15.03.06 «Мехатроника и робототехника», 15.03.05 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств», специальности 24.05.01 «Проектирование, производство и эксплуатация ракет и ракетно-космических комплексов». В методических указаниях по выполнению лабораторных работ содержатся основные методы построения и анализа электрических и электронных схем, проведения исследовательских экспериментов с электрическим и электронным оборудованием, представлены методики сбора и обработки экспериментальных данных. Предназначены для студентов вузов.
Текст приводится в авторской редакции.
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- ВО - Бакалавриат
- 15.03.05: Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств
- 15.03.06: Мехатроника и роботехника
- 27.03.04: Управление в технических системах
- ВО - Специалитет
- 24.05.01: Проектирование, производство и эксплуатация ракет и ракетно-космических комплексов
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
ФАКУЛЬТЕТ РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ И МАШИНОСТРОЕНИЯ КАФЕДРА ТЕХНИКИ И ТЕХНОЛОГИЙ Э. М. Аббасов, Е. А. Хуртин, Т. С. Аббасова ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА Методические указания по выполнению лабораторных работ Москва Берлин 2020
УДК 621.3(076)+621.38(076) ББК 31.211я73+32.85я73 А13 Рецензенты: Стреналюк Ю. В., ведущий научный сотрудник управления 4 ЦНИИ МО РФ, доктор технических наук, профессор; Морозов В. В., доцент, кандидат технических наук, доцент кафедры «Электротехника и электрооборудование» Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ) Авторы: кандидат технических наук Аббасов Эльшан Магеррамович, кандидат технических наук Хуртин Евгений Александрович, кандидат технических наук Аббасова Татьяна Сергеевна Аббасов, Э. М., Хуртин, Е. А., Аббасова, Т. С. А13 Электротехника и электроника: методические указания по выполнению лабораторных работ / Под ред. Э. М. Аббасова. — Москва ; Берлин : Директ-Медиа, 2020. – 56 с. ISBN 978-5-4499-0823-0 Методические указания по выполнению лабораторных работ по курсу электротехники и электроники составлены в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования (ФГОС ВО) по направлениям подготовки бакалавров 27.03.04 «Управление в технических системах», 15.03.06 «Мехатроника и робототехника», 15.03.05 «Конструкторско- технологическое обеспечение машиностроительных производств», специальности 24.05.01 «Проектирование, производство и эксплуатация ракет и ракетно- космических комплексов». В методических указаниях по выполнению лабораторных работ содержатся основные методы построения и анализа электрических и электронных схем, проведения исследовательских экспериментов с электрическим и электронным оборудованием, представлены методики сбора и обработки экспериментальных данных. Предназначены для студентов вузов. Текст приводится в авторской редакции. УДК 621.3(076)+621.38(076) ББК 31.211я73+32.85я73 ISBN 978-5-4499-0823-0 © Аббасова Т. С., Хуртин Е. А., Аббасов А. Э., текст, 2020 © Издательство «Директ-Медиа», оформление, 2020
СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ .................................................................................................................. 4 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ЛАБОРАТОРНОМ ЦИКЛЕ .............................................. 6 Лабораторная работа № 1. ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПАССИВНЫХ КОМПОНЕНТОВ ........................ 8 Лабораторная работа № 2. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА. ПРОВЕРКА ЗАКОНОВ КИРХГОФА ...................................................................... 13 Лабораторная работа № 3. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ СИНУСОИДАЛЬНОГО ТОКА ................................. 18 Лабораторная работа № 4. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ КОЛЕБАТЕЛЬНЫЙ КОНТУР ................................... 24 Лабораторная работа № 5. КОЭФФИЦИЕНТ ПЕРЕДАЧИ ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКА .................................. 27 Лабораторная работа № 6. ИССЛЕДОВАНИЕ СХЕМ НА ДИОДАХ .............................................................. 30 Лабораторная работа № 7. ИССЛЕДОВАНИЕ КЛЮЧЕВОГО РЕЖИМА РАБОТЫ ТРАНЗИСТОРА ........ 33 Лабораторная работа № 8. УСИЛИТЕЛЬ НА БИПОЛЯРНОМ ТРАНЗИСТОРЕ ............................................. 39 Лабораторная работа № 9. ИССЛЕДОВАНИЕ СХЕМ НА ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЯХ .................. 45 Лабораторная работа № 10. ГЕНЕРАТОРЫ СИНУСОИДАЛЬНОГО СИГНАЛА ............................................. 50 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ .......................................................................................... 55
ВВЕДЕНИЕ В данных методических указаниях по выполнению лабораторных работ приведены теоретические положения и законы электро- техники, способы проведения экспериментов различными объектами исследования, описаны контрольно-измерительные приборы и аппа- ратура, предназначенные для получения экспериментальных данных. Методические указания являются дополнением к методическим тру- дам, указанным в списке литературы. Методические указания предназначены для студентов бака- лавриата направлений подготовки 27.03.04 «Управление в техниче- ских системах», 15.03.06 «Мехатроника и робототехника», 15.03.05 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроитель- ных производств», специалитета 24.05.01 «Проектирование, произ- водство и эксплуатация ракет и ракетно-космических комплексов». После завершения освоения методических указаний «Электро- техника и электроника» студент должен: знать: − основные положения и законы электротехники; − принципы и методы построения и преобразования электриче- ских схем; − методы расчёта и оптимизации электрических и электронных систем; уметь: − применять принципы и методы построения различных схем, методы анализа, расчёта и оптимизации при создании и исследовании электрических и электронных систем и аппаратуры; − использовать принципы и методы математического моделиро- вания при разработке и исследовании электронных систем; − решать исследовательские и расчётные задачи с использова- нием компьютеров; владеть: − принципами и методами моделирования, анализа, расчёта электрических и электронных схем и аппаратуры; 4
− практическими навыками постановки и проведения экспери- мента с различными объектами исследования в электротехнике и электронике; − навыками работы с контрольно-измерительной аппаратурой и приборами, современными аппаратными и программными средства- ми исследования электрических схем и электронной аппаратуры.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ЛАБОРАТОРНОМ ЦИКЛЕ Целью курса лабораторных работ по электротехнике и электронике является освоение учащимися навыков работы с электротехническими приборами, аппаратурой и оборудованием, проведения экспериментов. Выполнение цикла лабораторных работ позволяет решить следующие задачи: − экспериментальное подтверждение теоретических положений и законов электротехники; − получение практических навыков постановки и проведения эксперимента с различными объектами исследования; − овладение навыками работы с контрольно-измерительной аппаратурой и приборами. Выполнение лабораторных работ (ЛР) проходит в три этапа. 1-й этап – внеаудиторная подготовка к каждой лабораторной работе. 2-й этап – аудиторное лабораторное занятие, включающее в себя оценку подготовки студента к ЛР, лабораторный эксперимент над заданным объектом исследования и защиту отчёта по ранее проделанной лабораторной работе. 3-й этап – внеаудиторное оформление отчёта по выполненной лабораторной работе. Внеаудиторная подготовка к лабораторным работам предполагает: − повторение студентом теоретических положений, на которых базируется данная лабораторная работа; − проведение предварительных расчётов, если это требуется по ходу выполнения задания; − ответы на контрольные вопросы, помещённые в конце описания лабораторной работы. Аудиторное занятие предполагает, в первую очередь, проверку внеаудиторной подготовки студента к лабораторной работе. Далее осуществляется экспериментальное исследование в соответствии с методическими указаниями и защита лабораторной работы, проделанной ранее. По результатам проведённой работы оформляется отчёт, который должен в себя включать: 6
− цель работы; − принципиальные схемы соответствующих экспериментальных исследований: − численные значения результатов эксперимента, графики, осциллограммы или иные результаты отображения проведённого эксперимента; − краткие выводы по каждому пункту выполненного задания. Лабораторная работа считается выполненной только после защиты отчёта по этой работе.
Лабораторная работа № 1 ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПАССИВНЫХ КОМПОНЕНТОВ Цель работы – ознакомление с возможностями цифрового мультиметра и с методикой работы с ним. Оборудование: три различных резистора сопротивлением в диапазоне 100 – 400 Ом; два различных конденсатора ёмкостью в диапазоне 3000 – 10000 пФ; катушка индуктивности; выпрямительный диод. 1.1 Измерение сопротивления резисторов Для измерения сопротивления нужно использовать два щупа, один из которых подсоединяется на боковой панели NI ELVIS II к разъёму «COM» (земля), а другой – к разъёму «VΩ». Один щуп подсоединяется к одной ножке сопротивления, другой – ко второй ножке. Прежде чем приступить к измерениям, необходимо запустить цифровой мультиметр DMM из окна запуска виртуальных инструментов (рис. 1.1). Рисунок 1.1 – Окно запуска виртуальных инструментов Далее следует настроить виртуальный прибор NI ELVISmx Digital Multimeter. Для измерения сопротивления необходимо перевести виртуальный прибор в режим измерения омических сопротивлений, нажав на кнопку . Мультиметр примет вид, представленный на рисунке 1.2. Сопротивление измеряется в Ω (Омах). Запишите результаты измерений. Номинальное значение R1 = R2 = Измеренное значение R1 = R2 = 8
Рисунок 1.2 – Цифровой мультимер Соберите последовательную, затем параллельную цепи из двух резисторов и измерьте их сопротивления. Сравните с результатами расчёта. 1.2 Измерение ёмкости Для измерения ёмкости необходимо перевести виртуальный прибор в соответствующий режим, нажав на кнопку . Ёмкость измеряется в F (Фарадах). Для измерения ёмкости её «ножки» следует воткнуть в контакты DUT+ и DUT-, находящихся на одной вертикальной прямой в поле DMM/Impedance Analyzer. Запишите результаты измерений. Номинальное значение С1 = С2 = Измеренное значение С1 = С2 = Соберите последовательную, затем параллельную цепи из двух ёмкостей и измерьте их общие ёмкости. Сравните с результатами расчёта. 9
1.3 Измерение индуктивности Для измерения индуктивности необходимо перевести виртуальный прибор в соответствующий режим, нажав на кнопку . Индуктивность измеряется в H (Генри). Для измерения индуктивности её «ножки» следует воткнуть в контакты DUT+ и DUT-, находящиеся на одной вертикальной прямой в поле DMM/Impedance Analyzer. Запишите результаты измерений. Номинальное значение L1 = L2 = Измеренное значение L1 = L2 = Соберите последовательную, затем параллельную цепи из двух индуктивностей и измерьте их общую индуктивность. Сравните с результатами расчёта. 1.4 Определение работоспособности диодов Принцип определения работоспособности заключается в следующем. Подведение положительного напряжения к аноду диода приводит к тому, что через него начинает течь ток. Для перехода в режим проверки работоспособности диода необходимо перевести виртуальный прибор в соответствующий режим, нажав на кнопку . Для проверки состояния диода, нужно воспользоваться контактными клеммами, одну из которых следует подключить к разъёму «COM» (земля), а другую к – «VΩ» на боковой панели NI ELVIS II. Сообщение OPEN означает, что в этом направлении диод находится в запертом состоянии, либо диод отсутствует в электрической цепи. При подключении диода измеряется скачок напряжения через диод, что отображается на дисплее виртуального прибора. При подключении диода в таком расположении контактных клемм от «COM» до «VΩ» ток потечёт, т.е. в этом направлении диод находится в незапертом состоянии. 1.5 Проверка целостности проводников Для перехода в режим проверки целостности электрических проводников необходимо перевести виртуальный прибор в соответствующий режим, нажав на иконку . Для диагностики разрыва в электрической цепи нужно воспользоваться контактными клеммами «COM» и «VΩ» на боковой панели NI ELVIS II. 10
Критерием целостности электрических проводников служит измеряемое значение сопротивления между контактными клеммами. Сопротивление между контактными клеммами менее 15 Ом регистрируется виртуальным прибором как отсутствие разрыва в цепи, в результате чего на дисплее виртуального прибора будет отображаться значение измеряемого сопротивления, состояние GOOD, а также будет выводиться характерный звуковой сигнал. В случае если значение сопротивления между контактными клеммами будет превышать значение 15 Ом, виртуальным прибором это будет интерпретироваться как разрыв цепи, при этом на дисплее виртуального прибора будет отображаться состояние OPEN, а характерный звук отсутствовать. 1.6 Измерение постоянных величин напряжения и силы тока Для измерения значения постоянного напряжения или силы тока необходимо перевести виртуальный прибор в режим, нажав на кнопки или соответственно. Далее необходимо воспользоваться разъёмами на боковой панели NI ELVIS II: «COM» (земля) и либо «VΩ» (для измерения напряжения), либо «A» (для измерения тока). Замечание. Максимальное значение измеряемого напряжения и измеряемого тока не должно превышать 60 В и 2 A соответственно. Нужно внимательно следить, чтобы использовать при измерениях тока правильные гнёзда на боковой панели NI ELVIS II. Если забыть об этом предостережении, то можно в лучшем случае сжечь предохранитель или даже повредить тестер. Будьте внимательней! Соберите схему, подключив один конец имеющегося резистора к +5 В, а другой – к GROUND. Установите DMM в режим измерения напряжения и измерьте падение напряжения на резисторе. Замечание. Помните всегда, что для измерения тока цифровой мультиметр необходимо включить в цепь последовательно с источником питания, поскольку для измерения тока нужно, чтобы ток протекал через регистрирующий прибор. Аналогично описанной процедуре можно измерять ток, протекающий в любом узле схемы или даже через один единственный компонент. Установите DMM в режим измерения тока, отсоедините провод от гнезда VΩ и подключите к гнезду А, разорвите цепь, отсоединив сопротивление от земли GROUND, и общий провод DMM подсоедините к GROUND, подключите прибор в разрыв цепи между 11
Доступ онлайн
В корзину