Модуль «Измеритель мощности»

Рис.1.4. Модуль «Измеритель мощности»

 

Модуль «Измеритель мощности» (рис. 1.4) предназначен для измерения параметров электрической цепи:

- действующего значения напряжения в поддиапазонах 0...30 В, 0...300 В;

- действующего значения тока в поддиапазонах 0...0,2 А, 0...2 А;

- активной мощности в диапазоне 0...600 Вт;

- реактивной мощности в диапазоне 0...600 ВАР;

- полной мощности в диапазоне 0...600 ВА;

- частоты в диапазоне 5...200 Гц;

- коэффициента сдвига cosφ;

- угла сдвига фаз между током и напряжением φ.

Прибор содержит:

- гнезда для подачи входного измеряемого сигнала (генератора) А и N гнезда для подключения потребителя (нагрузки) А1 и К. Шунт для измерения тока нагрузки подключен между гнездами А и А1;

- индикатор жидкокристаллический четырехстрочный для вывода информации;

- выключатель «Сеть» для подключения питания прибора;

- тумблер «U» для изменения поддиапазона измерения напряжения;

- тумблер «I» для изменения поддиапазона измерения тока;

- кнопка «Р / Q / S» для изменения вывода информации в третьей строке индикатора, соответственно, активной, реактивной и полной мощности;

- кнопка «f /cosφ/φ» для изменения вывода информации в четвертой строке индикатора, соответственно, частоты, коэффициента сдвига и угла сдвига фаз между током и напряжением.

При одновременном нажатии кнопок «Р / Q / S» и «f /cosφ>φ» модуль «Измеритель мощности» переходит в режим измерения постоянных токов и напряжений. 

Обратное переключение осуществляется повторным нажатием кнопок «Р / Q / S» и «f /cosφ/φ».

Электронный осциллограф

Электронный осциллограф предназначен для наблюдения на экране электронно-лучевой трубки функциональных зависимостей сигналов, изменений электрических сигналов во времени, а также для измерения различных электрических величин. В лаборатории используется двухканальный осциллограф GOS-620.

Полоса пропускания осциллографа GOS-620 составляет 20 МГц, максимальная чувствительность - 1 мВ/дел, минимальный коэффициент развёртки - 0,2 мкс/дел.

На рис.1.5 показана лицевая панель осциллографа GOS-620 с обозначением органов управления.

Включение питания осциллографа осуществляется кнопкой 6 «POWER». При его включенном состоянии загорается индикатор 5. Регулировка яркости и фокусировка изображения на экране осциллографа осуществляется вращением ручек 2 «INTEN» и 3 «FOCUS» соответственно. Изменение наклона изображения по горизонтали производится ручкой 4 «TRACE ROTATION». Калиброванное напряжение переменного тока амплитудой 2 В и частотой1 кГц снимается с выхода «САL», позиция 1.

Каналы ввода сигналов. Исследуемые сигналы подаются на входы каналов СН1 гнездо 8 и СН2 гнездо 20.

Переключатели 10 и 18 режимов входов усилителей «AC-GND-DC»: «АС» (закрытый вход) - пропускает только переменную составляющую; «DC» (открытый вход) - постоянную и переменную составляющую; «GND» - вход усилителя отключается от источника сигнала и заземляется.

Дискретное изменение масштаба по оси Y для 1 и 2 каналов СН1 и СН2 от 5 мВ/дел до 5 В/дел в 10 диапазонах осуществляется регуляторами 7 и 22 «VOLTS/DIV» (вольт на деление) соответственно, с внешним делителем 1:10 от 50 мВ/дел до 50 В/дел. Плавное изменение масштаба производится ручками 9 и 21 «VARIABLE». Когда ручка вытянута «режим х5 раз» происходит дополнительное увеличение амплитуды в 5 раз. Масштабы будут соответствовать указанным, если ручки 9 и 21 находятся в крайнем правом положении.

В канале СН2 также можно осуществлять инвертирование сигнала нажатием кнопки 16 СН2 «INV».

Балансировку каналов СН1 и СН2 можно выполнять с помощью регуляторов 13 и 17 «DC ВАТ». Регулировка положения лучей обоих каналов по вертикали осуществляется соответственно ручками 11 и 19 «POSITION».

Для наблюдения на экране осциллографа одного или одновременно двух сигналов используется переключатель 14 режима работы усилителя «MODE». В положениях: СН1 и СН2 - на экране наблюдается сигнал канала 1 или 2 или входной сигнал Х-оси или Y-оси для режима X-Y; «DUAL» - одновременное изображения сигналов обоих каналов; «ADD» - отображается сумма сигналов, подаваемых на два канала СН1 и СН2 или их разность при нажатой кнопки СН2 «INV». При этом, когда кнопка 12 «ALT/СНОР» отжата в двухканальном режиме, режим работы коммутатора выбирается автоматически исходя из положения ручки «время/дел». При нажатии на кнопку коммутатор принудительно переключается в режим попеременного показа кривых. Для заземления предназначено гнездо 15.

Рис.1.5. Лицевая панель осциллографа GOS-620

 

Развертка. Масштаб развертки устанавливается ручкой 29 «TIME/DIV» от 0,2 мкс/дел до 0,5 с/дел 20 ступенями. При переводе в положение X - Y обеспечивается наблюдение функциональной зависимости двух напряжений (фигур Лиссажу). Плавная регулировка коэффициента развертки производится ручкой 30 «SWP. VAR». Перемещение изображения по горизонтали ~ ручкой 32 «POSITION». При нажатой кнопке 31 «x10 MAG» - скорость развертки увеличивается в 10 раз.

Синхронизация. Выбор режима синхронизации осуществляется ручкой 23 «SOURCE»: СН1 и СН2 - развертка синхронизируется сигналом с первого или второго канала соответственно; «LINE» - развёртка синхронизируется от сети 50 Гц; «EXT» - внешняя синхронизация и для подачи исследуемого сигнала непосредственно на входной усилитель X. Для входа внешней синхронизации используется вход 24 «TRIG IN»;

При нажатой кнопке 27 «TRIG.ALT» - развертка поочередно синхронизируется сигналом с 1 и 2 каналов.

Переключатель 26 полярности синхронизирующего сигнала «SLOPE» «+» или «-» развертка синхронизируется положительным или отрицательным перепадом исследуемого сигнала.

Регулировка уровня исследуемого сигнала, при котором происходит запуск развертки, производится ручкой 28 «LEVEL».

Выбор режима работы запуска развертки - позиция 25 - «TRIGER MODE» (полярность сигнала должна быть при этом отрицательной): «AUTO» - если нет сигнала синхронизации, развертка переходит в автоколебательный режим; «NORM» - развертка запускается только при наличии входного сигнала; «TV-V» и «TV-H» - синхронизация по вертикали (по кадрам) и по горизонтали (по строкам).

1.2. Рекомендации по подготовке и выполнению лабораторных работ

Перед выполнением работ все студенты должны получить инструкцию по техники безопасности. Краткий инструктаж проводится также на каждом занятии.

При подготовке к лабораторной работе необходимо:

- ознакомиться с ее содержанием и, пользуясь рекомендованной литературой и конспектом лекций, изучить теоретические положения, на которых базируется работа;

- изучить схему лабораторной установки и продумать методику выполнения лабораторной работы;

- ответить на контрольные вопросы.

Перед выполнением каждой лабораторной работы необходимо сдать коллоквиум и представить отчет по предыдущей работе. Вопросы коллоквиума составлены на основе контрольных вопросов пособия.

При выполнении лабораторной работы необходимо:

- ознакомиться с рабочим местом, проверить наличие необходимых приборов и соединительных проводов;

- проверить положение стрелок электроизмерительных приборов и если требуется, установить на нуль; приборы с несколькими пределами измерения включить на наибольший предел;

- произвести сборку схемы;

- после разрешения преподавателя включить питание и приступить к выполнению работы;

- в начале каждого опыта качественно оценить характер зависимости, изменяя напряжения и токи в допустимых пределах, а затем произвести требуемые измерения. При снятии характеристик надо обязательно снять крайние точки. Наибольшее число измерений следует производить на участках резкого изменения наклона характеристик, а на линейных участках независимо от их протяженности достаточно снимать по три точки. Характеристики строятся непосредственно во время проведения эксперимента;

- в ходе работы и по ее окончанию полученные данные представлять на проверку преподавателю;

- схему разбирать только после проверки преподавателем результатов опыта (перед разборкой выключить источник питания!);

- по окончании работы привести в порядок рабочее место.

Рекомендации по работе с осциллографом. Масштабы по напряжению m_u каналов ввода сигналов соответствует указанным на осциллографе около регуляторов 7 и 22, если ручки 9 и 21 установлены в крайние правые положения (до щелчка). При определении масштаба нужно учитывать наличие внешнего делителя.

При измерении напряжения на шунте масштаб по току

(1.1)

где R _ш – сопротивление шунта.

Рекомендации по обеспечению техники безопасности при работе с осциллографом. При применении двухканального осциллографа возникает опасность коротких замыканий в схеме через два провода входов, связанных с корпусом осциллографа.

Осциллограф должен быть специально подготовлен к работе на стенде. Сетевой шнур следует подключать только в розетку с заземленным контактом (евророзетку).

От осциллографа в исследуемую схему должен идти только один провод, связанный с корпусом «┴». При подключении двух проводов оба сигнала будут измеряться относительно точки, к которой подсоединен корпус осциллографа («┴»).

Аналогично, сигнал внешней синхронизации должен подаваться на вход внешней синхронизации только одним проводом. При этом сигнал подается относительно точки, к которой подключен корпус осциллографа («┴»).

Целесообразно, чтобы не менять (мало менять) масштабы, подавать сигналы тока на один канал (например, СH1), а напряжения - на другой (например, СH2).

Эти рекомендации являются обязательными! Их невыполнение может привести к выходу из строя модулей стенда.

Оформление отчетов по лабораторным работам.

В отчете должна быть сформулирована цель проведенной работы и представлены следующие материалы:

- схемы экспериментов;

- таблицы экспериментальных данных;

- экспериментальные характеристики;

- обработанные осциллограммы;

- выводы (анализ экспериментальных данных, вида кривых, причин погрешностей и т. д.).

Отчет оформляется в печатном виде. Таблицы, схемы и осциллограммы распечатываются на принтере. Графики строятся на листах миллиметровой бумаги карандашом и вклеиваются в отчет. Опытные точки могут иметь разброс. Экспериментальные кривые проводят плавно, максимально приближая к экспериментальным точкам. На графиках приводят название, обозначают, к какому опыту они относятся, и указывают постоянные величины, определяющие условия опыта. На осях координат надо обязательно указать, какая величина по ним отложена, в каких единицах она измеряется, и нанести деления. Цена деления должна быть удобной для работы и кратна 1; 2; 2,5; 5; 10; 20; 25; 50; и т.д.

Пример обработки осциллограммы приведен на рис. 1.6.

 

Рис.1.6. Пример обработки осциллограмм