Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и молодежной политики Рязанской области

ОГБПОУ «Сасовский индустриальный колледж имени полного кавалера ордена Славы В.М. Шемарова»

Проект

Комплект оборудования для изучения законов электротехники

Автор: Лапковский А.А.,

студент группы ТСЭ-34гр.

Руководитель:

Сметкин Р.С., преподаватель

Сасово

2018 г.

Содержание

• Введение
• Актуальность
• Цель проекта
• Назначение стенда
• Разработка стенда. Структурная схема стенда
• Принципиальная электрическая схема стенда
• Разработка инструкции по эксплуатации стенда
• Заключение
• Список использованных источников

Введение

Основными элементами учебного процесса по дисциплине «Электротехника» является теоретический и практический курс, который включает лекции и лабораторно-практические работы. В процессе обучения для организации взаимодействия между преподавателем и студентами используются посредствующие элементы. С их помощью увеличивается объем передаваемой учебной информации, оптимизируется процесс формирования новых понятий, профессиональных умений, улучшается восприятие изучаемых технических объектов, физических явлений, лежащих в основе работы рассматриваемых технических устройств и т.д. Эти посредствующие элементы являются средствами обучения. Средства обучения - это объекты материальной или идеальной природы, которые могут быть использованы для реализации методов обучения. Этому термину соответствуют следующие эквиваленты: учебное оборудование, учебные пособия, наглядные пособия, дидактические средства. Сами по себе средства обучения существуют независимо от учебного процесса, да и в учебном процессе могут участвовать как предмет усвоения, либо в какой-нибудь другой функции. Средства обучения можно классифицировать по различным основаниям; по их свойствам, субъектам деятельности, влиянию на качество знаний, на развитие различных способностей, их эффективности в учебном процессе. По составу объектов средства обучения разделяются на идеальные и материальные. Идеальные средства обучения - это те усвоенные знания и умения, которые используют преподаватели и обучающиеся для усвоения новых знаний (речь, письмо, условные обозначения, чертежи, диаграммы и др.) К материальным относятся: учебники пособия, таблицы, модели, макеты, средства наглядности, учебно-лабораторное оборудование, помещения, мебель, оборудование учебного кабинета и другие материально-технические условия обучения. Средства обучения выполняют следующие функции:

- компенсаторная (облегчение процесса обучения, способствование достижения цели с наименьшими затратами сил, здоровья и времени обучаемого и преподавателя);

- адаптивная (поддержание благоприятных условий протекания процесса обучения);

- информативная (некоторые средства обучения являются непосредственными источниками знаний, другие - способствуют его передаче опосредованно);

- интегративная (средства обучения позволяют рассматривать объект и как часть и как целое и реализуются при комплексном обучении);

- инструментальная (обеспечивается технически безопасное и рациональное выполнение каких-либо учебных действий).

Требования к использованию средств обучения:

- соответствие целям и задачам;

- доступность для восприятия и понимания;

- достаточность в своем количестве и качестве;

- своевременность относительно содержания занятия;

- безопасность.

Актуальность

Для изучения дисциплины «Электротехника» можно использовать стенды, которые предлагает современный рынок учебного электротехнического оборудования. Особенностью таких стендов является использование их для технических ВУЗов и ССУЗов, которые выражаются в сложности, функциональной избыточностью для педагогических специальностей, большими массогабаритными размерами и высокой стоимостью. Эти стенды содержат в себе компьютерную систему сбора информации, которая позволяет вводить измеряемые данные непосредственно в компьютер и выводить информацию в виде таблиц и графиков. Однако такие учебные стенды больше подходят для исследовательских целей. Таким образом, высокая стоимость вышеуказанного оборудования, функциональная избыточность и сложность в облуживании для целей педагогического образования делают актуальной задачу разработки специализированного учебного оборудования по электротехнике.

В настоящее время в Сасовском индустриальном колледже имени полного кавалера ордена Славы В.М. Шемарова в рамках деятельности студенческого кружка «Электротехника» ведется научно-исследовательская работа по разработке серии учебно-лабораторных электротехнических стендов. Одним из таких стендов является учебно-лабораторный стенд для проведения лабораторных работ по курсу «Электротехника». Учебно-лабораторный стенд используется при проведении учебных занятий по электротехнике. Стенд предназначен для проведения практических работ по курсу «Электротехника».

Цель проекта

Целью данного проекта является разработка лабораторного стенда для проведения лабораторных работ по курсу «Электротехника».

Лабораторные работы для студентов представляют собой важнейшую часть учебного процесса. Они способствуют лучшему усвоению содержания курса и развивают у студента специальные навыки. Прежде всего, прорабатывают основной теоретический материал по учебникам, конспектам лекций и вводной части лабораторной работы.

Благодаря лабораторным работам студенты получают больше опыта и навыков, тем самым мы получаем более качественных и квалифицированных специалистов.

Назначение стенда

Стенд предназначен для проведения лабораторных работ по курсу «Электротехника».

Студен выполнявший лабораторные работы на стенде "Электротехника" должен изучить методы экспериментальных исследований: работы однофазного трансформатора, работы фоторезистора и фотоэлемента с внешним фотоэффектом, определение величины сопротивления с помощью амперметра и вольтметра, цепи переменного тока с активным и емкостным сопротивлением, полупроводникового диода, последовательного соединения и проверка напряжения в отдельных приемниках по закону Ома, транзистора, закона Ома для цепи переменного тока, измерения работы и мощности постоянного тока, работы полупроводниковых выпрямителей. Важными достоинствами стенда являются легкость, компактность, транспортабельность. Максимальное удобство в работе стенда обеспечивается:

- подключением соединительных проводов и измерительных приборов;

- переключением режимов и регулировок;

- считыванием показаний измерительных приборов.

Все элементы и устройства расположены на стенде свободно, доступно, разбиты по группам и логически связаны между собой. Приборные клеммы расположены таким образом, что обеспечивается быстрый и безопасный доступ. Собранная схема очень наглядна и легко читаема. Цветовая окраска элементов стенда хорошо и приятно воспринимается, и выбрана с учетом психофизиологических факторов. Цветовая гамма приборных клемм соответствует техническим требованиям:

- цветами выделены фазы переменного тока;

- соответствующий цвет клемм подчеркивает характер нагрузки.

Безопасность стенда обеспечивается:

- надежным креплением всех элементов;

- электрической защищенностью соединений и коммутационных элементов. стенд лабороторная работа электротехника

Удачный выбор конструкции позволяет снижать уровень вибрации и шума. Стенд можно использовать практически на любой поверхности. Данная конструкция обладает ремонтопригодностью, т.к. обеспечен свободный доступ ко всем элементам стенда. При необходимости стенд может быть отремонтирован даже студентами под руководством преподавателя на занятиях по ремонту электроаппаратуры. Стенд технологичен в изготовлении. Все используемые материалы и элементы доступны, недефицитны и приемлемы по цене. Использование таких учебно-лабораторных стендов на лекционных демонстрациях и на лабораторно-практических занятиях по дисциплине «Электротехника» является прочной основой для подготовки профессионально-компетентного, творческого специалиста, имеющего достаточный уровень фундаментальной, предметной, технико-технологической и общепрофессиональной подготовки.

Стенд предназначен для выполнения следующих задач:

1. С помощью данного стенда студенты могут проводить лабораторные работы по электротехнике.

2. Стенд предоставляет возможность на практике проверять различные законы электротехники.

3. Данный стенд позволять проводить работы с некоторыми полупроводниковыми приборами.

Условия эксплуатации. Температура окружающего воздуха не должна превышать 40°С, а ее среднесуточное значение не должна превышать 35°С.

Нижний предел температуры окружающего воздуха минус 5°С.

Относительная влажность воздуха не должна превышать 50% при максимальной температуре 40 °С. Более высокая относительная влажность может допускаться при более низких температурах, например 90% при 20 °С. Могут потребоваться специальные меры в случаях конденсации из-за колебаний температуры.

Разработка стенда. Структурная схема стенда

Все детали стенда монтируются на основании призматической формы с размерами 1500x750x230 мм.

Внутри основания на нижней части помещен понижающий трансформатор TV1, позволяющий получать напряжение 42В и ниже для питания диодных мостов. На стороне A располагаются: измерительные устройства (PV1, PA1, PA2, PV2, PV3, PA3, PV4, PA4, PA5,PA6,PV6,PA7,PV7,PA8,PV8,PA9,PV9,PA10,PV10,PA11,PV11,PA12, PV12,PA13,PV13), защитно-коммутационная аппаратура(QF2,QF3), двух диодных мостов (VD1-VD4,VD5-VD6), постоянные и переменные резисторы (R1-R10), транзистор(VT1), фоторезистор(FT), конденсаторы(С1-С7), два трансформатора(TV1,TV2).

На стороне B при помощи клеевого состава закреплены магнитно-управляемые реле (герконы), при замыкании которых (с помощью магнита), напряжение подается на тот диод, за который отвечает замкнувшейся геркон. При выборе преподавателем или обучающимся правильного варианта светодиод, расположенный рядом с полотном, подаст световой сигнал. Над герконовым полотном находятся правильные варианты ответов (при необходимости можно снять).

Сторона С отвечает за питание стенда.

Внешний вид стенда (сторона А).

Внешний вид стенда (сторона В)

Внешний вид стенда (сторона С).

При разработке стенда, предприятия нашего города помогали нам с оборудованием и материалами. Часть оборудования мы приобрели за свой счет, а часть нашли в мастерских нашего учебного заведения. Этот проект помог сэкономить нашему колледжу около двухсот тысяч рублей.

Принципиальная электрическая схема стенда

При включении автоматического выключателя QF1, загорается сигнальная лампа HL1, которая дает нам знать, что стенд находится под напряжением. Также ток подаётся на первичную обмотку трансформатора TV1. Со вторичной обмотки трансформатора TV1 снимается ток переменного напряжением 42 В, 6 В, 3,5 В и постоянного 30 В, 6 В, 1 В. Далее ток напряжением 3,5 В проходит через диодный мост VD13-VD16 КЦ402А. Далее через токогасящий резистор R5 сопротивлением 100 Ом ток поступает на питание схемы, состоящей из 24 герконов SF1-SF24 и светодиодов HL9-HL32. Ток преобразовался из переменного в постоянный. Напряжение на вторичной обмотке трансформатора TV1 мы можем узнать, подключив к концам обмотки вольтметр PV1 или PV2, или мультиметром.

Для безопасного проведения лабораторных работ в схеме имеются автоматические выключатели QF2, QF3, QF4, на которых присутствует напряжение 220 В.

Принципиальная схема представлена на рисунке.

Разработка инструкции по эксплуатации стенда

Подача питания

Прежде чем сдать стенд в эксплуатацию, необходимо произвести следующие действия:

До подачи питания на стенд нужно:

Произвести внешний осмотр, при осмотре необходимо убедиться, что

а) в стенде отсутствуют посторонние предметы,

б) все детали исправны и не загрязнены,

в) отдельные проводники своими кабельными наконечниками не касаются друг друга и корпуса стенда,

г) расположение проводников не препятствует движению подвижных элементов аппаратов,

д) отсутствует ослабление крепежа отдельных элементов аппаратов.

Проверить заземление, то есть проверить сопротивление измеряющего провода, оно должно быть не более 4 Ом.

Проверить сопротивление изоляции: до 220 В - 500 вольтовым мегоометром, в цепи с напряжением до 36 В тестером.

Убедиться, что все выключатели, переключатели установлены в нулевое положение.

На данном стенде можно выполнить следующие работы:

1. Исследование электрической цепи переменного тока с активным и индуктивным сопротивлением.

2. Исследование полупроводникового диода.

3. Исследование работы фоторезистора и фотоэлемента с внешним фотоэффектом.

4. Исследование работы полупроводниковых выпрямителей.

5. Исследование транзистора.

6. Исследование цепи переменного тока с активным и емкостным сопротивлением.

7. Измерение мощности, коэффициента мощности в цепи трехфазного переменного тока.

8. Измерение работы и мощности постоянного тока.

9. Изучение работы однофазного трансформатора.

10. Изучение закона Ома для цепи переменного тока.

11. Определение работы и мощности в цепи однофазного переменного тока.

12. Определение величины сопротивления с помощью амперметра и вольтметра.

13. Параллельное соединение индуктивного и емкостного сопротивлений (резонанс токов).

14. Параллельное соединение приемников электроэнергии и проверка первого закона Кирхгофа.

15. Последовательное соединение и проверка напряжения в отдельных приемниках по закону Ома.

16. Проверка закона Ома при последовательном соединении активного сопротивления, индуктивности, емкости (резонанс напряжений).

17. Явление электромагнитной индукции и самоиндукции.

Заключение

В результате проделанной работы был разработан и собран опытный образец лабораторного стенда. С помощью данного стенда мы сможем проводить лабораторные работы по дисциплине «Электротехника».

Была составлена структурная схема и описание её работы. Разработана схема электрическая принципиальная и описание её работы.

Список использованных источников

1. Кулик Ю.А. Электрические машины. - М.: Высш. шк., 1971 г., 456 с.

2. Усольцев А. А. Электрические машины. Учебное пособие, Санкт-Петербург: НИУ ИТМО, 2013 г, 416 с.

3. В.К. Варварин Выбор и наладка электрооборудования, Форум, 2012г, 240с.

4. Д.Э. Брускин, А.Е. Зорохович, В.С. Хвостов Электрические машины, Высшая школа, 1979г, 319с.

5. М. М. Кацман Электрические машины и электропривод автоматических устройств, Высшая школа, 1987г, 336с.

6. Корнилович О.П. Техника безопасности при работе с инструментами и приспособлениями, Энергоатомиздат, 1992г, 96 с.

7. Гжиров Р.И. Краткий справочник конструктора, Л: Машиностроение, 1983г, 464 с.

8. М.М. Кацман Руководство к лабораторным работам по электрическим машинам и электроприводу,. - М.: Высш. шк., 2001г, 215с.

9. Сибикин Ю.Д. Справочник электромонтажника: Учеб. пособие для нач. проф. образования. М.: «Академия», 2003. - 336 с.

10. Руководство по контролю качества электромонтажных работ. под ред. Е.Г. Титова.- СПб: Издательский Дом КN+,2002.

11. Экономика и управление в энергетике: учебное пособие для студентов сред. проф. Учеб. Заведений, Т.Ф. Басова, 2003г.

Размещено на Allbest.ru