Электроснабжение

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

Департамент научно-технологической политики и образования

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего образования

«Волгоградский государственный аграрный университет»

Кафедра «Теоретические основы электротехники 

и электроснабжение»

А. С. Иванов 

ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ

Лабораторный практикум

для студентов, обучающихся по направлению

13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника»

Волгоград

Волгоградский ГАУ

2020

УДК 621.31
ББК 31.2
Л-12

Рецензенты:

генеральный директор ООО «ВолгоЮгПроект» А. В. Катеринин; кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой «Энергетические системы и электростанции» ФГБОУ ВО «Волгоградский ГАУ»
Н. М. Веселова 

Иванов, Андрей Сергеевич

Л-12 Электроснабжение: лабораторный практикум для студентов,
обучающихся по направлению 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника» / А. С. Иванов. – Волгоград: ФГБОУ ВО Волгоградский
ГАУ, 2020. – 116 с.

Лабораторный практикум предназначен для студентов, обу
чающихся по направлению 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника» для
выполнения
лабораторных работ
по дисциплине 

«Электроснабжение».

Рекомендовано к печати кафедрой «ТОЭ и электроснабжение» и 

методической комиссией электроэнергетического факультета ВолГАУ 
(протокол № 1 от 10 января 2020 года).

УДК 621.31

ББК 31.2

© ФГБОУ ВО «Волгоградский
ГАУ», 2020.
© Иванов А. С., 2020

УКАЗАНИЯ 

К ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНОГО ПРАКТИКУМА
Лабораторные работы являются одним из основных учебных заня
тий по курсу «Электроснабжение». Цель лабораторного практикума:


подтвердить опытным путём положения теории;


ознакомить студентов с приборами и оборудованием элек
тротехнической лаборатории;


создать навыки в проведении экспериментов;


научить обрабатывать, анализировать и обобщать резуль
таты экспериментов.

Студенты должны выполнять лабораторную работу сознатель
но, ясно представляя себе её смысл, программу и ожидаемые результаты. К лабораторным работам допускаются только подготовленные
студенты, имеющие при себе бланк отчёта c выполненными, при необходимости, предварительными расчётами. Основными этапами лабораторного практикума являются:


предварительная подготовка к работе;


допуск к работе;


выполнение работы в лаборатории;


обработка результатов, составление отчёта и его защита.

1 ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ПОДГОТОВКА К РАБОТЕ

Указание на подготовку к определённой работе студент получа
ет от преподавателя не менее чем за неделю до её выполнения. Предварительная подготовка начинается с повторения (или изучения) тех 
разделов курса «Электроснабжение», которые рассматриваются в 
данной лабораторной работе. Перечень соответствующих вопросов 
указан в каждой работе, там же имеются краткие пояснения и список 
рекомендуемой литературы. Далее необходимо ознакомиться с программой работы, с описанием лабораторной установки и тщательно 
разобрать методику проведения каждого опыта. Свою готовность к 
работе рекомендуется проверить с помощью контрольных вопросов, 
которые также прилагаются к каждой работе.

После этого следует подготовить бланк отчёта по лабораторной 

работе, который должен содержать:

1)
номер и название лабораторной работы, номер группы, 

фамилию студента, а также название дисциплины и кафедры, на которой преподаётся дисциплина (на титульном листе);

2)
цель и программу работы;

3)
таблицу с исходными данными для выполнения лабора
торной работы, заполненную в соответствии с вариантом;

4)
паспортные данные используемого электрооборудования;

5)
для каждой части лабораторной работы – название, элек
трическую схему лабораторной установки, озаглавленные таблицы 
для записи результатов измерений и вычислений, свободное место после каждого опыта для вычислений, графиков и диаграмм.

Для некоторых лабораторных работ необходимо выполнить 

также предварительные расчёты, согласно своему варианту.

Бланк отчёта должен быть заготовлен аккуратно либо на листах 

формата А4, либо на развёрнутых тетрадных листах. Все таблицы и 
схемы выполняются с помощью чертёжных принадлежностей, условные обозначения и размеры элементов схемы должны соответствовать 
требованиям действующих ГОСТов, СНиПов, ЕСКД и СПДС.

Допускается выполнять бланк в печатном виде, при этом долж
ны быть учтены следующие требования:

1)
не допускаются к лабораторной работе студенты с ксеро
копиями или отсканированными бланками отчёта;

2)
электрические схемы должны выполняться либо вручную, 

используя карандаш, линейку и циркуль, либо при помощи САПР, 
с соблюдением всех размеров условных графических обозначений, 
установленных ГОСТами, СНиПами, ЕСКД и СПДС.

3)
не допускается представление расчётов с использованием 

САПР (Mathcad, Matlab и др.), если это не требуется в программе 
работы.

2 ДОПУСК К РАБОТЕ

Все студенты перед началом работы в электротехнической ла
боратории должны получить инструктаж по технике безопасности на 
рабочем месте и расписаться в соответствующем журнале. Выполнение лабораторных работ без инструктажа по технике безопасности
строго запрещается.

К выполнению работы преподаватель допускает студента после 

проверки его знаний по данной лабораторной работе путём просмотра 
заготовленного бланка и опроса на тему предстоящей работы,  а также 
с помощью программированных вопросов.

Студенты, показавшие неудовлетворительные знания, к работе 

не допускаются, но оставляются в аудитории для проработки соответствующего материала. Повторная отработка лабораторных работ проводится по расписанию кафедры.

3 ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ В ЛАБОРАТОРИИ

Каждая студенческая бригада выполняет работу только по сво
ему варианту в соответствии с таблицей, указанной в методических
указаниях к лабораторной работе.

Перед сборкой схемы студент должен ознакомиться с располо
женными на стенде приборами и оборудованием, получить указания 
от преподавателя по сборке схемы и отобрать всё необходимое для 
выполнения эксперимента, записать технические данные приборов и 
оборудования.

Выбрав аппаратуру, необходимо продумать оптимальное раз
мещение элементов схемы на лабораторном стенде, чтобы электрическая цепь получилась простой, наглядной и удобной в работе. Сборку 
электрических схем надо начинать с токовых цепей. Провода от ваттметров и обмоток напряжения ваттметров присоединяются во вторую 
очередь. Источники питания подключаются к схеме в последнюю 
очередь. Все регулируемые элементы устанавливаются в положение, 
обеспечивающее минимальные значения напряжения и тока в схеме. 
Включение лабораторного стенда производится только после его проверки преподавателем (для каждой части работы).

Включив схему, следует без записи показаний приборов убе
диться в возможности получить заданные режимы работы и наметить 
примерные интервалы для измерений, так чтобы по экспериментальным точкам можно было бы провести исследуемую кривую со всеми 
её особенностями (не менее 6-8 точек).

При неправильном отклонении стрелок приборов, искрении 

контактов и т.п. надо немедленно отключить цепь и сообщить о неисправности преподавателю; устранять неисправности следует только 
при отключенной цепи.

Во время основного эксперимента показания приборов записы
ваются карандашом в соответствующую таблицу отчёта. После окончания каждой части работы результаты показываются преподавателю 
и после утверждения обводятся ручкой, а схема разбирается.

При выполнении лабораторных работ необходимо строго со
блюдать правила техники безопасности и внутренний распорядок лаборатории.

4 ОБРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ 

И СОСТАВЛЕНИЕ ОТЧЁТА

Экспериментальные данные используются для расчёта тех па
раметров электрической цепи, которые конкретно указаны в данной 
работе. Вычисления выполняются либо вручную, либо при помощи 

микрокалькулятора с точностью до 2-3 знаков после запятой и заносятся в соответствующие таблицы. В отчёте должны быть обязательно 
приведены образцы всех расчётов – сначала в общем виде, затем в 
формулы подставляются цифры, и приводится ответ с указанием единицы измерения.

Все графические построения выполняются только в масштабе

либо на миллиметровой бумаге, либо на тетрадных листах в клетку. 
Размеры графиков функций и диаграмм должны быть не менее 80×120 
мм. По координатным осям их наносятся масштабные шкалы с указанием физической величины и её размерности. Для построения графиков следует выбирать такой масштаб, чтобы на 1 см (мм) оси 
приходилось 1, 2, 5, 10±n единиц измеряемой величины, где n – целое 
число. Числовые значения подписывают против делений не слишком 
часто, например: кратно 2, 5, 10 и т.д. При изображении на одном 
графике нескольких кривых надо построить параллельно основным 
ещё дополнительные шкалы. Результаты опыта или расчёта чётко 
отображаются точками, кружками, крестиками и т.п., на координатные оси эти результаты не выносятся. График исследуемой зависимости строится в форме плавной тонкой кривой, наилучшим образом 
удовлетворяющей всем экспериментальным точкам, причём размеры 
точек должны быть в 2 раза больше толщины кривой графика. Отдельные точки при этом могут казаться выпавшими из-за погрешностей измерения и, проводя кривую, их следует миновать.

Аналогично в масштабе выполняются векторные, круговые и 

другие диаграммы.

Все расчёты, графики и диаграммы снабжаются названиями, 

краткими пояснениями, ссылками на соответствующие пункты таблицы экспериментальных данных.

Допускается выполнять графический материал лабораторной

работы с использованием САПР, при условии выполнения следующих требований:

1)
при последовательном построении графиков функций и 

векторных диаграмм на них должны быть отражены этапы и методика построения;

2)
на графиках или диаграммах должен быть указан мас
штаб каждой величины, отражённой на нём, либо в именованных 
единицах, либо в формате, указанном выше.

3)
График функции или вектор векторной диаграммы должны 

быть подписаны или выделены цветом, с вынесением условных 
графических обозначений, приводимых ниже.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

ИССЛЕДОВАНИЕ СТАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

НАГРУЗОК СЕТЕЙ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Цель работы: экспериментально исследовать статические ха
рактеристики основных видов нагрузок сетей электроснабжения.

ПРОГРАММА РАБОТЫ

Предварительная теоретическая подготовка к работе.
1.
Ознакомление с приборами и оборудованием, необходи
мыми для выполнения работы.

2.
Исследование статических характеристик активной на
грузки.

3.
Исследование статических характеристик индуктивной 

нагрузки.

4.
Исследование статических характеристик емкостной на
грузки.

5.
Исследование статических характеристик осветительной 

нагрузки.

6.
Исследование статических характеристик выпрямитель
ной нагрузки.

7.
Исследование статических характеристик асинхронной 

нагрузки.

Таблица 1 – Исходные данные

ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ

ПОДГОТОВКА К РАБОТЕ

1.
Ознакомиться с основными видами нагрузок сетей элек
троснабжения.

2.
Изучить влияние изменения напряжения на нагрузке и её 

характера на величины: I, cosφ, P, Q, S.

3.
Провести теоретический расчёт схемы лабораторного 

стенда, представленной на рисунках 1-4, на основании исходных данных, указанных в таблице 1, при условии, что линейное напряжение 
на нагрузке будет равно 220В, максимальная мощность активной нагрузки – 150 Вт, а реактивных – 120 вар. Результаты расчёта занести в 
таблицу 2.

Таблица 2 – Результаты теоретического расчёта 

лабораторной установки

ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ

1 ОЗНАКОМЛЕНИЕ С ПРИБОРАМИ И ОБОРУДОВАНИЕМ, 

НЕОБХОДИМЫМИ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
Для выполнения лабораторной работы предлагается установка, 

представляющая собой трёхфазную нагрузку, подключённую к источнику переменного тока через регулировочный трансформатор Т1.

Все необходимые измерения напряжений производятся при по
мощи мультиметров марки Mastech MY60T, измерение активной и реактивной мощностей производится блоком измерения мощности, 
подключённым к коммутатору измерителя мощностей. Нагрузку 
представляют собой магазины активных, ёмкостных и индуктивных 
сопротивлений, осветительная установка, блок диодов, а также электродвигатель марки АИР56A4-У3, нагруженный машиной постоянного тока марки ПЛ-062-УХЛ4. Коммутация лабораторного стенда 
производится при помощи выключателя Q. Все необходимые для выполнения лабораторной работы приборы, проводники и оборудование 
располагаются на лабораторном стенде.

2 ИССЛЕДОВАНИЕ СТАТИЧЕСКИХ

ХАРАКТЕРИСТИК АКТИВНОЙ НАГРУЗКИ

2.1 Выбрать необходимые блоки лабораторной установки для 

проведения опытов.

2.2 Записать паспортные данные используемого электрообору
дования. 

Рисунок 1 – Схема электрическая принципиальная лабораторной установки для исследования статических характеристик активной на
грузки

2.3 Собрать схему, представленную на рисунке 1. Размыкающий 

контакт теплового реле ТК на блоке источника питания замкнуть перемычкой, так как в данной лабораторной работе не используется тепловая защита электродвигателя. Соединить все блоки, используемые в 
лабораторной работе, защитным РЕ-проводником (жёлто-зелёная
изоляция). В качестве фазных L и N-проводников должны использоваться проводники с чёрной изоляцией, а в качестве измерительных 
проводников – проводники с красной изоляцией.

2.4 Выставить в соответствии с вариантом параметры модели.
2.5 Доложить об окончательной сборке схемы, готовности к вы
полнению и возможности проверки преподавателем правильности собранной установки.

2.6 После проверки лабораторной установки преподавателем и 

подачи им напряжения, включить выключатель «сеть» блока мультиметров, блока ваттметров и выключателя Q.

2.7 Включить питание используемых мультиметров.
2.8 Переключить выключатель Q в ручной режим управления. 

Включить выключатель Q, тем самым подав напряжение на нагрузку.

2.9 Изменяя вторичное напряжение трансформатора Т1 при по
мощи отпаек в сочетании с изменением активного сопротивления модели ЛЭП, провести 8-10 измерений величин, указанных в таблице 3.

2.10 При измерениях необходимо учесть, что полная активная 

и реактивная мощности измеряются по схеме Аррона, следовательно, 
полная активная и реактивная мощности будут равны сумме показаний pW1 и pW2.

Таблица 3 – Результаты исследования характеристик активной на
грузки

2.11 По окончании эксперимента отключить питание нагрузки 

выключателем Q, затем питание блока мультиметров и блока ваттметров. Отключить источник питания лабораторного стенда нажатием на 
красную кнопку «гриб».

2.12 По результатам измерений определить параметры модели 

для каждого опыта, результаты расчёта занести в таблицу 3.

2.13 Сравнить опытные данные, полученные в таблице 3, и ре
зультаты теоретического расчёта из таблицы 2.

2.14 По значениям, полученным в таблице 3 расчётным и опыт
ным путём, построить зависимости       ;       ;       ; 
         ;       .

3 ИССЛЕДОВАНИЕ СТАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

ИНДУКТИВНОЙ НАГРУЗКИ

3.1 Собрать схему, представленную на рисунке 2.
3.2 Выставить в соответствии с вариантом параметры модели.
3.3 Доложить об окончательной сборке схемы, готовности к вы
полнению и возможности проверки преподавателем правильности собранной установки.

3.4 После проверки лабораторной установки преподавателем и 

подачи им напряжения, включить выключатель «сеть» блока мультиметров, блока ваттметров и выключателя Q.

3.5 Включить питание используемых мультиметров.
3.6 Переключить выключатель Q в ручной режим управления. 

Включить выключатель Q, тем самым подав напряжение на нагрузку.