Электротехника и электроника : электротехника на оборудовании Lucas-Nulle

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ  
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ  
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИСиС» 

 

 
 
 

 

 

 

 
 

 

№ 2123 

Кафедра электротехники и микропроцессорной электроники

М.В. Колистратов 
Л.А. Шапошникова 
М.А. Огнев 

Электротехника и электроника

Электротехника на оборудовании Lucas-Nulle 

Лабораторный практикум 
 
Под редакцией профессора В.Н. Дураджи 

Рекомендовано редакционно-издательским 
советом университета 

Москва  2012 

УДК 621.3 
 
К60 

Р е ц е н з е н т  
канд. техн. наук, доц. Г.Г. Шапкарина 

Колистратов, М.В. 
К60  
Электротехника и электроника : электротехника на оборудовании Lucas-Nulle : лаб. практикум / М.В. Колистратов, 
Л.А. Шапошникова, М.А. Огнев / под ред. В.Н. Дураджи. – М. : 
Изд. Дом МИСиС, 2012. – 55 с. 
 

Изложены основные теоретические сведения и расчетные формулы для 
лабораторных работ по электротехнике. Приведены описания схем электрических цепей и устройств, смоделированных на оборудовании Lucas-Nulle. 
Даны общие методические рекомендации к выполнению лабораторных работ, обработке данных и оформлению отчетов о работах. 
Предназначен для студентов, обучающихся по специальностям 150100, 
210100, 220700, 222900, 230100, 230400, 230700, 231300 при выполнении лабораторных работ по курсу «Электротехника и электроника». 
 

 
© М.В. Колистратов, 
Л.А. Шапошникова, 
М.А. Огнев, 2012 

СОДЕРЖАНИЕ 

Правила выполнения лабораторных работ ............................................4 
Содержание отчета о лабораторной работе ...........................................5 
Лабораторное оборудование....................................................................6 
Программное обеспечение.......................................................................8 
Лабораторная работа 1. Измерение сопротивлений участков  
цепи постоянного тока методом амперметра и вольтметра.  
Законы Кирхгофа....................................................................................17 
Лабораторная работа 2. Неразветвленная цепь синусоидального  
тока. Резонанс напряжений....................................................................24 
Лабораторная работа 3. Трехфазные электрические цепи..................30 
Лабораторная работа 4. Трансформатор напряжения.........................44 
Библиографический список...................................................................53 
Приложение. Пример оформления титульного листа  
лабораторной работы .............................................................................54 
 

ПРАВИЛА ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ 
РАБОТ 

1. Лабораторные работы проводятся в лабораторном классе с 
применением учебной платформы Uni-Train фирмы Lucas-Nulle. 
2. Для допуска к выполнению лабораторных работ студент обязан 
ознакомиться с правилами работы в компьютерном классе и правилами техники безопасности.  
3. К началу лабораторной работы студенту необходимо ознакомиться с ее содержанием, изучить теоретические сведения по теме 
лабораторной работы, подготовить отчет для внесения экспериментальных данных и выполнения расчетов. 
4. Полученные в ходе выполнения работы результаты студент 
должен занести в отчет о лабораторной работе. 
5. При анализе результатов лабораторной работы полученные 
расчетные данные и характеристики необходимо прокомментировать 
(пояснить) с позиций известных теоретических положений. 
6. Выводы по результатам лабораторной работы следует занести 
в отчет. 
7. Студент должен защитить оформленную лабораторную работу. 
К защите допускаются студенты, получившие допуск, выполнившие 
лабораторную работу в полном объеме задания и оформившие ее в 
соответствии с настоящими правилами. 
8. Для защиты лабораторной работы необходимо представить 
расчетно-графический экспериментальный результат и уметь объяснить его, а также ответить на вопросы преподавателя. 
 

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА О ЛАБОРАТОРНОЙ 
РАБОТЕ 

Лабораторная работа оформляется в виде отчета на скрепленных 
листах формата А4 (или в лабораторной тетради) с титульным листом (см. прил.). Схемы, графики и таблицы должны быть начерчены 
карандашом с использованием трафарета или линейки с соблюдением принятых стандартных условных обозначений. 
Отчет о лабораторной работе должен содержать следующие пункты: 
1. Наименование лабораторной работы. 
2. Цель работы. 
3. Краткое теоретическое введение и расчетные формулы. 
4. Электрические схемы цепей с измерительными приборами. 
5. Таблицы с расчетными и экспериментальными данными. 
6. Графики, временные диаграммы, вольт-амперные характеристики (ВАХ). 
7. Выводы по результатам лабораторной работы. 

ЛАБОРАТОРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ 

Интерфейсный модуль UniTr@in-I (рис. 1) является центральным 
устройством UniTr@in-I-системы. Он обеспечивает необходимые для 
проведения опытов входы и выходы, различные реле и измерительную технику. Он имеет собственный микропроцессор и запоминающее устройство для сохранения данных измерений. Модуль подключается к компьютеру по интерфейсу USB или RS232 (COM порт компьютера) для передачи результатов измерений в компьютер и установочных данных в интерфейсный модуль. 
 

 
Рис. 1. Интерфейсный модуль 
Рис. 2. Испытательный стенд 

Интерфейсный модуль UniTr@in-I (рис. 1) предназначен для стыковки с одним или несколькими испытательными стендами 
UniTr@in-I. Испытательные стенды UniTr@in-I (рис. 2) выдают постоянные и переменные напряжения для проведения экспериментов 
и имеют инфракрасный порт. Интерфейсный модуль UniTr@in-I, испытательный стенд UniTr@in-I и плата для экспериментов связаны 
друг с другом через шину (96-контактный разъем). 
Эксплуатация и настройка оборудования, так же как и измерения 
в масштабе реального времени, выполняются посредством виртуальных приборов (ВП). Виртуальные приборы выглядят реалистично, 
поэтому элементы управления лабораторным оборудованием позволяют работать, как в «классической» лаборатории. Виртуальные 
приборы поставляются с ВП-стартером (для случаев, когда виртуальные приборы используются вне L@Bsoft) или опционально с программным обеспечением L@Bsoft. 

При проведении лабораторных работ также используется цифровой мультиметр MetraHit (рис. 3), позволяющий измерять напряжение, ток и ряд других параметров. 

 

Рис. 3. Мультиметр MetraHit 

Включается прибор нажатием на кнопку ON/OFF. Для измерения, 
например, напряжения необходимо выставить центральный переключатель на тип измеряемого напряжения (постоянное, переменное). Тип выбранного напряжения отобразится на экране прибора 
(DC, AC). Вставить щупы в открытые клеммы прибора, другими концами щупов прикоснуться к месту снятия напряжения. Значение напряжения отобразится на экране.  
В случае измерения тока тип тока определяется нажатием на 
кнопку FUNC.  

ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ 

Для работы с оборудованием UniTr@in-I необходимо использовать программную оболочку L@Bsoft. Для ее запуска необходимо 

щелкнуть левой кнопкой мыши по пиктограмме 
, расположенной на рабочем столе.  
После загрузки программы на экране монитора появляется ее рабочее окно (рис. 4). 

 

Рис. 4. Рабочее окно программы L@Bsoft 

В данном лабораторном практикуме будем использовать только 
меню Приборы. Рассмотрим его подробнее. В данном меню представлены виртуальные приборы, позволяющие управлять интерфейсным 
модулем UniTr@in. Структура меню представлена на рис. 5. Тоном 
выделены те приборы, которые будут необходимы при выполнении 
лабораторных работ. 

Приборы 

Измерительные 
 приборы 

Осциллограф

Вольтметр А

Вольтметр В 

Амперметр А

Амперметр В

Измеритель мощности

Мультиметр  

MetraHit

Источники  
напряжения 

Генератор функций 

Генератор импульсов

Генератор формы 
сигналов 

Источник постоянного

тока 

Источники  
питания 

Источник  
постоянного тока 

Источник  
3-фазного тока 

Дополнительный 

источник  
3-фазного тока 

Реле 
Цифровой 

Входы 

Выходы 

Входы и выходы 

Дополнительные  
входы и выходы 

 

Рис. 5. Структура меню Приборы

Виртуальные приборы 

Осциллограф 

 

Рис. 6. Панель осциллографа 

На панели осциллографа используются следующие обозначения 
(рис. 6): 
TIME/DIV: Значение TIME/DIV (время/деление) задает масштаб 
шкалы времени (расположена по горизонтали). Одно деление соответствует заданному в диалоговом окне значению. На экране одновременно видны 10 делений. 
Пример. При TIME/DIV, равном 5 ms, на экране виден временной 
интервал, равный 50 ms. TIME/DIV может принимать 22 значения 
между 1 ms и 10 s. 
A, В: Значение VOLTS/DIV задает масштаб шкалы напряжения 
(расположена по вертикали). Одно деление соответствует установленному в данный момент значению. На экране одновременно отображается 8 делений. В распоряжении имеются 9 значений 
VOLTS/DIV между 20 mV и 10 V. 
По умолчанию нулевая линия располагается посередине экрана. 
Выше нее показаны положительные значения напряжения, ниже – 

отрицательные значения. Кнопки Y-POS позволяют передвигать нулевые линии. Кнопка ON позволяет включать активный канал для 
получения изображения сигнала. Кнопка GND подсвечивает нулевую 
линию. Это помогает точнее расположить ее. Кнопки AC или DC позволяют выбирать между постоянным и переменным током. Кнопка 
AC позволяет видеть только переменную составляющую сигнала. 
Имеющаяся постоянная составляющая (DC-составляющая) при этом 
вычитается. Кнопка DC дает изображение полного сигнала, т.е. и постоянной, и переменной составляющих. 
Кнопка INV инвертирует сигнал, т.е. положительные значения напряжения становятся отрицательными, а отрицательные – положительными (зеркальное отражение относительно нулевой линии). 
X/T: В режиме X/T используется нормальный режим отображения. 
Отображается временная характеристика сигналов. 
X/Y: В режиме X/Y данные канала A передаются на ось x (горизонтальную ось), а данные канала B – на ось y (вертикальную). В данном 
режиме измерений используется временной интервал 10·TIME/DIV. 
Поэтому в режиме X/T следует в первую очередь выбрать такое 
TIME/DIV, которое соответствует данной частоте сигнала. Режим X/Y 
используется, например, чтобы отображать характеристические кривые электронных компонентов. 
ADD: Нажатием кнопки ADD выдается сумма по обоим каналам, т.е. 
A + B. Функции инвертирования INV позволяют получить разность  
(A – B) и (B – A), а также инвертированный суммарный сигнал –(A + B). 
Суммирование выполняется без учета настройки VOLTS/DIV, т.е. на 
экране складываются только y-отклонения. Чтобы получить реальную сумму, следует для обоих каналов выбрать одинаковую настройку VOLTS/DIV.