Inżynieria elektryczna - ćwiczenia

Spis treści

Przedmowa ... 7

Ćwiczenia laboratoryjne ... 9

1. Pomiary rezystancji metodami technicznymi i mostkowymi ... 11

1.1. Podstawowy błąd względny miernika ... 11

1.2. Metody pomiaru rezystancji ... 12

1.3. Metoda techniczna ... 12

1.4. Metoda bezpośredniego pomiaru ... 15

1.5. Mostek Wheatstone’a ... 15

1.6. Pomiar rezystancji metodą techniczną ... 16

1.7. Pomiar rezystancji metodą bezpośrednią ... 17

1.8. Pomiar rezystancji laboratoryjnym mostkiem Wheatstone’a ... 17

2. Pomiary w obwodach jednofazowych prądu sinusoidalnie zmiennego ... 19

2.1. Obwody z idealnymi elementami rezystancyjnymi, indukcyjnościowymi i pojemnościowymi (R, L, C) ... 19

2.2. Wykresy wektorowe ... 20

2.3. Zjawisko rezonansu w obwodach prądu sinusoidalnie zmiennego ... 23

2.4. Badanie obwodu z szeregowo połączonymi elementami R, L, C ... 24

2.5. Badanie obwodu z równolegle połączonymi elementami R, L, C ... 25

3. Pomiary pojemności i indukcyjności metodami technicznymi ... 27

3.1. Schematy zastępcze dla kondensatora i cewki ... 27

3.2. Techniczne metody pomiaru pojemności i indukcyjności ... 28

3.3. Metoda trzech woltomierzy ... 31

3.4. Metoda trzech amperomierzy ... 31

3.5. Metoda podstawienia ... 32

3.6. Pomiary pojemności i indukcyjności metodą woltomierza i amperomierza ... 32

3.7. Pomiary indukcyjności metodą trzech woltomierzy ... 33

3.8. Pomiary pojemności metodą trzech amperomierzy ... 34

4. Pomiary w obwodach trójfazowych prądu sinusoidalnie zmiennego ... 35

4.1. Trójfazowa sieć elektroenergetyczna ... 35

4.2. Odbiornik trójfazowy symetryczny i niesymetryczny ... 36

4.3. Odbiornik połączony w gwiazdę zasilany z sieci czteroprzewodowej ... 36

4.4. Odbiornik połączony w gwiazdę zasilany z sieci trójprzewodowej ... 38

4.5. Połączenie odbiornika w trójkąt ... 40

4.6. Pomiary prądów i mocy symetrycznego odbiornika trójfazowego połączonego w gwiazdę w układzie trójprzewodowym ... 41

4.7. Pomiary prądów i mocy niesymetrycznego odbiornika trójfazowego połączonego w gwiazdę w układzie czteroprzewodowym ... 43

4.8. Pomiary prądów i mocy niesymetrycznego odbiornika trójfazowego połączonego w gwiazdę w układzie trójprzewodowym ... 43

4.9. Pomiary napięć, prądów i mocy symetrycznego odbiornika trójfazowego połączonego w trójkąt ... 44

4.10. Pomiary napięć, prądów i mocy niesymetrycznego odbiornika trójfazowego połączonego w trójkąt ... 45

5. Pomiary mocy w układach trójfazowych ... 47

5.1. Układy do pomiaru mocy czynnej i biernej ... 48

5.2. Pomiary mocy odbiornika symetrycznego metodą jednego watomierza ... 52

5.3. Pomiary mocy odbiornika w układzie trójprzewodowym (metoda Arona) ... 52

5.4. Pomiary mocy odbiornika w układzie czteroprzewodowym (metoda trzech watomierzy) ... 53

5.5. Porównanie wyników pomiarów mocy odbiornika trójfazowego ... 54

6. Badanie transformatora jednofazowego ... 55

6.1. Dane znamionowe transformatora jednofazowego ... 55

6.2. Stan jałowy transformatora ... 56

6.3. Stan zwarcia transformatora ... 57

6.4. Charakterystyki obciążenia transformatora ... 58

6.5. Dane znamionowe transformatora ... 58

6.6. Próba stanu jałowego transformatora ... 59

6.7. Próba zwarcia transformatora ... 59

6.8. Próba obciążenia transformatora ... 60

7. Badanie transformatora trójfazowego ... 62

7.1. Połączenie uzwojeń transformatora trójfazowego ... 62

7.2. Przekładnia transformatora trójfazowego ... 64

7.3. Wyznaczanie przekładni napięciowej transformatora ... 65

7.4. Wyznaczanie charakterystyki stanu jałowego ... 65

7.5. Próba stanu obciążenia transformatora ... 66

8. Badanie trójfazowego silnika asynchronicznego klatkowego ... 68

8.1. Budowa trójfazowego silnika asynchronicznego klatkowego ... 68

8.2. Uruchamianie trójfazowych silników asynchronicznych klatkowych ... 69

8.3. Rozruch i praca trójfazowego silnika asynchronicznego klatkowego ... 70

8.4. Charakterystyki obciążenia trójfazowego silnika asynchronicznego klatkowego ... 71

8.5. Praca awaryjna silnika trójfazowego ... 72

8.6. Pomiar rezystancji fazowej uzwojenia silnika ... 72

8.7. Wyznaczenie charakterystyk obciążenia trójfazowego silnika asynchronicznego klatkowego ... 73

8.8. Wyznaczenie charakterystyk obciążenia trójfazowego silnika asynchronicznego klatkowego zasilanego dwiema fazami ... 74

9. Badanie silnika jednofazowego asynchronicznego klatkowego ... 77

9.1. Charakterystyka obciążenia silnika jednofazowego asynchronicznego klatkowego ... 79

9.2. Pomiary początkowego momentu rozruchowego przy zmiennej pojemności w kondensatorowej fazie pracy Mn = f(C) przy U1 = const ... 81

9.3. Badanie wpływu pojemności kondensatora na parametry pracy silnika ... 82

9.4. Wyznaczanie charakterystyk obciążenia silnika ... 82

9.5. Wykresy wektorowe silnika ... 83

10. Badanie właściwości dynamicznych i rozruchowych trójfazowego silnika klatkowego ... 85

10.1. Równanie ruchu układu napędowego ... 85

10.2. Wyznaczanie momentu bezwładności wirnika metodą wybiegu ... 86

10.3. Straty mechaniczne ... 87

10.4. Wyznaczanie krzywej wybiegu ... 88

10.5. Moment rozruchowy silnika klatkowego ... 88

10.6. Hamowanie silników klatkowych ... 90

10.7. Wyznaczanie momentu bezwładności wirnika metodą wybiegu ... 92

10.8. Pomiary momentu rozruchowego przy połączeniu uzwojeń w gwiazdę i trójkąt ... 93

10.9. Badanie hamowania dynamicznego silnika ... 93

11. Kompensacja mocy biernej ... 95

11.1. Układ pomiarowy ... 98

11.2. Pomiary pracy silnika przy wyłączonej kompensacji ... 98

11.3. Pomiar pracy silnika przy włączonej kompensacji ... 99

11.4. Pomiar wybranych parametrów kompensacji ... 100

12. Badanie ogniwa fotowoltaicznego ... 102

12.1. Efekt fotoelektryczny ... 102

12.2. Ogniwa fotowoltaiczne ... 103

12.3. Moduły fotowoltaiczne ... 105

12.4. Zastosowania modułów i paneli fotowoltaicznych ... 106

12.5. Opis płaszczyzny modułu fotowoltaicznego ... 108

12.6. Wyznaczanie natężenia oświetlenia modułu ... 108

12.7. Wyznaczanie charakterystyki prądowo-napięciowej modułu fotowoltaicznego ... 109

13. Badanie elektrycznych źródeł światła ... 110

13.1. Żarówka ... 111

13.2. Żarówka halogenowa ... 111

13.3. Fluorescencyjne źródło światła ... 112

13.4. Wysokoprężna lampa rtęciowa ... 115

13.5. Wysokoprężna lampa metalohalogenkowa ... 116

13.6. Wysokoprężna lampa sodowa ... 116

13.7. Dioda elektroluminescencyjna ... 117

13.8. Badanie żarówek, świetlówek kompaktowych, lampy rtęciowo-żarowej ... 117

13.9. Badanie świetlówki liniowej ... 118

13.10. Badanie wysokoprężnej lampy rtęciowej ... 120

13.11. Pomiar napięcia zapłonu ... 120

13.12. Badanie wysokoprężnej lampy sodowej ... 121

14. Badanie równomierności oświetlenia przy doświetlaniu roślin ... 123

14.1. Wykorzystanie światła przez rośliny ... 123

14.2. Doświetlanie roślin ... 125

14.3. Badanie wpływu wysokości zawieszenia opraw na parametry świetlne ... 127

15. Badanie zabezpieczeń elektrycznych ... 129

15.1. Zabezpieczenia elektryczne ... 129

15.2. Wyznaczanie charakterystyki czasowo-prądowej wkładki topikowej bezpiecznika ... 141

16. Pomiary eksploatacyjne instalacji i urządzeń elektrycznych ... 144

16.1. Oznaczenia przewodów ... 144

16.2. Pomiar rezystancji izolacji silnika ... 144

16.3. Wyznaczanie końcówek uzwojenia stojana silnika trójfazowego ... 149

16.4. Pomiar rezystancji izolacji silnika trójfazowego ... 149

16.5. Badanie instalacji elektrycznej ... 149

Ćwiczenia obliczeniowe ... 151

17. Rozwiązywanie obwodów prądu stałego ... 153

Zagadnienia do samodzielnego opracowania z podręcznika ... 153

Zależności podstawowe ... 153

Zadania ... 155

18. Rozwiązywanie obwodów jednofazowych ... 159

Zagadnienia do samodzielnego opracowania z podręcznika ... 159

Zależności podstawowe ... 159

Zadania ... 162

19. Rozwiązywanie obwodów trójfazowych ... 165

Zagadnienia do samodzielnego przygotowania z podręcznika ... 165

Zależności podstawowe ... 165

Zadania ... 165

20. Zadania z maszyn elektrycznych ... 169

Zagadnienia do samodzielnego opracowania z podręcznika ... 169

Zależności podstawowe ... 169

Zadania ... 170

21. Zadania z napędów elektrycznych ... 173

Zagadnienia do samodzielnego opracowania z podręcznika ... 173

Zależności podstawowe ... 173

Zadania ... 175