Рекомендации по выполнению лабораторной работы

6.1 Требования по выполнению лабораторной работы

Прежде чем приступить к выполнению лабораторной работы студент должен изучить содержание работы и порядок её выполнения, а так же пройти инструктаж по технике безопасности.

В процессе выполнения лабораторной работы студент производит записи на черновом бланке, который проверяется и подписывается преподавателем. Расчёты следует производить с точностью до двух, а в необходимых случаях до трёх, цифр после запятой.

После выполнения лабораторной работы студент должен представить отчёт о проделанной работе.

Отчёт о выполненной работе следует выполнять согласно принятым требованиям к оформлению текстовых документов в учебном заведении, и который должен содержать:

- тему и цель работы;

- таблицу с техническими и экспериментальными данными;

- экспериментальную схему;

- расчёты с формулами и необходимыми пояснениями;

- выводы о проделанной работе.

Отчёт сдаётся преподавателю в указанные им срок и защищается индивидуально каждым студентом в процессе собеседования с преподавателем.

Зачёт по лабораторной работе студент получает, если:

- расчёты выполнены правильно и в полном объёме;

- студент может пояснить выполнение любого этапа работы;

- отчёт выполнен в соответствии с требованиями к оформлению текстовых документов в учебном заведении;

- студент отвечает на контрольные вопросы на удовлетворительно и выше.

К выполнению следующей лабораторной работы студент может приступить только после предоставления отчёта по предыдущей работе.

Зачёт по лабораторным работам студент получает при условии выполнения всех предусмотренных программой лабораторных работ после сдачи отчёта по работам и зачётами по каждой из них.

6.2 Краткие теоретические сведения

К проводниковым материалам в электротехнике относятся металлы, их сплавы, контактные металлокерамические композиции и электротехнический уголь. Важнейшими практически применяемыми в электротехнике твердыми проводниковыми материалами являются металлы и их сплавы, характеризующиеся электронной проводимостью, и основным параметром для них является удельное электрическое сопротивление в функции температуры.

Электрическое сопротивление обусловлено тем, что свободные электроны при дрейфе взаимодействуют с положительными ионами кристаллической решетки металла. При повышении температуры учащаются соударения электронов с ионами, поэтому сопротивление проводников зависит от температуры. Так же сопротивление проводников зависит от материала, т.е. строение его кристаллической решетки.

Для однородного проводника сопротивление R, Ом, определяется по формуле

(1)

где ρ – удельное сопротивление материала, характеризующее сопротивление проводника, имеющего единичную длину и единичную площадь поперечного сечения, Ом∙м;

l – длина проводника, м;

S – площадь поперечного сечения проводника, м².

Диапазон удельных сопротивлений металлических проводников весьма узок и составляет от 0,016 мкОм∙м для серебра до 1,6 мкОм∙м для жаростойких железохромоалюминиевых сплавов.

Удельное электрическое сопротивление проводника зависит не только от материала, но и от его температуры. Зависимость удельного сопротивления ρ, Ом∙м, от температуры определяется по формуле

(2)

где ρ₀ – удельное сопротивление при начальной температуре t₀, Ом∙м;

α – температурный коэффициент сопротивления, характеризующий относительное изменение сопротивления проводника при нагревании его на 1⁰С, ⁰С^-1.

Температурные коэффициенты сопротивления веществ различны при разных температурах. Однако для многих металлов изменение α с температурой не очень велико.

Зависимость сопротивления металлов от температуры положена в основу устройства термометров сопротивления. Они используются как при очень высоких, так и при очень низких температурах, когда применение жидкостных термометров невозможно.

6.3 Описание лабораторной установки

Экспериментальная схема представлена в соответствии с рисунком 1.

Рисунок 1 - Экспериментальная схема

Испытуемое сопротивление R (проводниковый материал) подключено к источнику переменного тока ~U 220 В через регулировочный трансформатор АТV. Последовательно испытуемому сопротивлению R включён амперметр PA, для определения тока проходящего через сопротивление. Параллельно испытуемому сопротивлению R включён вольтметр PV, для определения падения напряжение на сопротивлении. Нагрев осуществляется рабочим током. Температура нагрева определяется с помощью термометра, расположенного вблизи сопротивления R.

6.4 Порядок выполнения лабораторной работы

Собрать экспериментальную схему, представленную в соответствии с рисунком 1.

Измерения при комнатной температуре t₀ проводят при небольшом токе, который измеряется непосредственно по амперметру PA, и устанавливаемый с помощью регулировочного трансформатора ATV. Вольтметр PV покажет значение падения напряжения на сопротивлении R при температуре t₀.

Измерения при температуре t проводят при максимальном токе, выдаваемом регулировочным трансформатором ATV. Нагрев производиться до полной стабилизации параметров (тока, падения напряжения, температуры). Амперметр PA и вольтметр PV покажет значение параметров при температуре t. Термометр покажет температуру t.

Результаты измерений записать в таблицу технических и экспериментальных данных.

По значению этих токов и напряжений можно определить удельное электрическое сопротивление и температурный коэффициент удельного сопротивления испытуемого проводникового материала.

Время срабатывания электромагнитного реле постоянного тока t_ср, с, определяется по формуле

(1)

где τ₁ – постоянная времени цепи катушки реле при отпущенном якоре, с;

I_р – рабочий ток, А;

I_ср – ток срабатывания реле, А.

Постоянная времени цепи катушки реле при отпущенном якоре τ₁, с, определяется по формуле

(2)

где L₁ – индуктивность катушки при отпущенном якоре, Гн;

R – активное сопротивление катушки, Ом.

Время отпускания электромагнитного реле постоянного тока t_отп, с, определяется по формуле

(3)

где τ₂ – постоянная времени цепи катушки реле при притянутом якоре, с,

I_отп – ток отпускания реле, А.

Постоянная времени цепи катушки реле при притянутом якоре τ₂, с, определяется по формуле

(4)

где L₂ – индуктивность катушки при притянутом якоре, Гн.

Коэффициент возврата электромагнитного реле К_В определяется по формуле

(5)

где X_отп – величина отпускания электромагнитного реле;

Х_ср – величина срабатывания электромагнитного реле.

Коэффициент управления (коэффициент усиления по мощности) электромагнитного реле К_у определяется по формуле

(6)

где Р_y – максимальная мощность в нагрузке управляемой цепи (мощность лампы), Вт;

Р_ср – минимальная мощность входного сигнала, при которой происходит срабатывания реле, Вт.

Минимальная мощность входного сигнала, при которой происходит срабатывания реле Р_ср, Вт, определяется по формуле

(7)

6.5 Пример выполнения расчёта

Технические и экспериментальные данные представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Технические и экспериментальные данные

Технические характеристики электромагнитного реле	Токи, снимаемые с реле
Напряжение питания, Uп, В	Сопротивление обмотки, R, Ом	Индуктивность катушки при отпущенном якоре, L1,Гн	Индуктивность катушки при притянутом якоре, L2,Гн	Максимальная мощность в нагрузке управляемой цепи (лампы), Ру, Вт	Ток срабатывания, Iср, мА	Рабочий ток, Iр, мА	Ток отпускания, Iотп, мА

Экспериментальная схема представлена в соответствии с рисунком 1.

Постоянная времени цепи катушки реле при отпущенном якоре τ₁, с

Время срабатывания электромагнитного реле постоянного тока t_ср, с

Постоянная времени цепи катушки реле при притянутом якоре τ₂, с

Время отпускания электромагнитного реле постоянного тока t_отп, с

Коэффициент возврата электромагнитного реле К_В

Минимальная мощность входного сигнала, при которой происходит срабатывания реле Р_ср, Вт

Коэффициент управления (коэффициент усиления по мощности) электромагнитного реле К_у

Контрольные вопросы

1) Дайте определение проводниковым материалам.

2) Как применяются проводниковые материалы в технике?

3) Какие основные электрические характеристики имеют проводниковые материалы?

4) Что такое электропроводность, и какими параметрами она характеризуется?

5) Дайте определение удельного электрического сопротивления?

6) Какие пределы значений имеет удельное электрическое сопротивление для проводников?

7) Что такое электрическое сопротивление проводника?

8) От чего зависит электрическое сопротивление проводника?

9) Дайте определение температурному коэффициенту сопротивления?

10) Какие пределы значений имеет температурный коэффициент сопротивления проводников?