Министерство образования и науки Забайкальского края
Государственное профессиональное образовательное учреждение
«Шилкинский многопрофильный лицей»

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС
по дисциплине ОП 03. Электротехника
по профессии 23.01.09 Машинист локомотива
(указывается код и наименование профессии)

Составитель: Корчагина Ирина Владимировна
(ФИО полностью)

Рекомендован к утверждению МК
Протокол № _____ от
_________________
Председатель МК _______________________
(Ф.И.О.)
______________
(подпись)

Шилка, 2023 год

.

Учебно-методический комплекс по дисциплине ОП 03. Электротехника
разработан в соответствии с требованиями ФГОС среднего общего образования,
ФГОС среднего профессионального образования и профиля профессионального
образования к обязательному минимуму содержания и уровню подготовки
обучающихся по профессии: 23.01.09 Машинист локомотива.
Учебно-методический комплекс дисциплины рекомендован к утверждению
методической комиссией протокол №
от «
»
_ 20 г.

Составитель (ли): Корчагина Ирина Владимировна

СОДЕРЖАНИЕ
Пояснительная записка
Нормативная и учебно-методическая документация
1.

1. Рабочая программа учебной дисциплины разработана на основе

2.

Перечень оборудования кабинетов и (или) лабораторий.

Учебно-информационные материалы (перечень)
1.

Учебники;

2.

Учебные пособия;

3.

Электронные ресурсы,

4.

Интернет-ресурсы;

5.

Литература, словари;

6.

Аудио и видеозаписи и др.

Учебно-методические материалы по УД
1. Учебные и учебно-методические пособия для студентов (в т.ч.
электронные) как по всей учебной дисциплине/ профессиональному
модулю, так и по отдельным разделам, темам; (при наличии)
2.

Дидактические средства организации учебных занятий: карточки-

задания, кроссворды, наглядные средства, сборники заданий, задач,
примеров, упражнений и другой материал, используемый преподавателем
на занятии; (перечень)
3. Методические рекомендации по организации лабораторных работ с
перечнем лабораторных по учебной дисциплине.
4. Конспекты лекций (опорные конспекты);
5.

Презентационные материалы, планы и сценарии открытых уроков (перечень)

Комплект материалов фонда оценочных средств
1.

Комплект контрольно-оценочных средств по дисциплине для

проведения текущего контроля знаний и промежуточной аттестации

стр.

Методический комплект для организации внеаудиторной самостоятельной
работы
1. Методические указания для студентов по внеаудиторной самостоятельной
работе включают в себя перечень тем для самостоятельного изучения студентами
с указанием объема времени, перечень форм и методов контроля самостоятельной
работы студентов, указания и рекомендации по подготовке рефератов и
контрольных работ, перечень необходимой литературы.
Тестовые задания
Дополнительные материалы

Пояснительная записка
УМК
дисциплины
предназначен
для
изучения
Электротехники
в
профессиональных образовательных организациях, реализующих образовательную
программу среднего общего образования в пределах освоения основной
профессиональной образовательной программы СПО на базе основного общего
образования при подготовке обучающихся по профессии: 23.01.09 Машинист локомотива.
УМК разработан на основе требований ФГОС среднего общего образования,
предъявляемых к структуре, содержанию и результатам освоения учебной дисциплины
Электротехника, и в соответствии с Рекомендациями по организации получения среднего
общего образования в пределах освоения образовательных программ среднего
профессионального образования на базе основного общего образования с учетом
требований федеральных государственных образовательных стандартов и получаемой
профессии или специальности среднего профессионального образования (письмо
Департамента государственной политики в сфере подготовки рабочих кадров и ДПО
Минобрнауки России от 17.03.2015 № 06-259).
Место учебной дисциплины в структуре основной профессиональной
образовательной программы: входит в общепрофессиональный цикл среднего общего
образования для профессий среднего профессионального образования технического
профиля.
Цели и задачи учебной дисциплины – требования к результатам освоения
дисциплины:
В результате освоения учебной дисциплины обучающийся должен уметь:
У.1 производить расчет параметров электрических цепей;
У.2 собирать электрические схемы и проверять их работу.
В результате освоения учебной дисциплины обучающийся должен знать:
З.1 основы электротехники, методы преобразования электрической энергии;
З.2 сущность физических процессов, происходящих в электрических и магнитных
цепях;
З.3 порядок расчета их параметров.

Министерство образования и науки Забайкальского края
Государственное профессиональное образовательное учреждение
«Шилкинский многопрофильный лицей»

«Утверждаю»
Зам директора по УПР (УМР)
ГПОУ «Шилкинский МПЛ»
______________
______________
«___» _____________ 20___г.

ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
по дисциплине ОП 03. Электротехника
по профессии 23.01.09 Машинист локомотива
(указывается код и наименование профессии)

20….г.

Программа

учебной

дисциплины

разработана

на

основе

Федерального

государственного образовательного стандарта (далее – ФГОС) по профессии среднего
профессионального образования (далее – СПО) 23.01.09 Машинист локомотива
код наименование специальности(ей) / профессии(ий)

Организация разработчик: Государственное профессиональное образовательное
учреждение «Шилкинский многопрофильный лицей», 673370, Забайкальский край
г. Шилка, ул. Ленина, 69, тел/факс: (30244) 2-09-84, тел. 2-08-48,
e-mail: pu16shilka@yandex.ru
Разработчики:
Корчагина И.В. мастер производственного обучения 1 категории
Ф.И.О., ученая степень, звание, должность

Рассмотрено на заседании Методической комиссии преподавателей
общепрофессиональных дисциплин и МДК Государственного профессионального
образовательного учреждения «Шилкинский многопрофильный лицей».
Протокол заседания методической комиссии № _____ от « » сентября 20
©
©
©
©
©

г.

СОДЕРЖАНИЕ
1. ПАСПОРТ ПРИМЕРНОЙ
ДИСЦИПЛИНЫ

ПРОГРАММЫ

УЧЕБНОЙ

стр.
5

2. СТРУКТУРА И ПРИМЕРНОЕ СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ
ДИСЦИПЛИНЫ

5

3. УСЛОВИЯ РЕАЛИЗАЦИИ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

8

4. КОНТРОЛЬ И ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ
УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

8

ОСВОЕНИЯ

1. ПАСПОРТ ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
ОП 03. Электротехника
название дисциплины
1.1. Область применения программы
Программа учебной дисциплины является частью примерной основной
профессиональной образовательной программы в соответствии с ФГОС по специальности
(специальностям) / профессии (профессиям) СПО 23.01.09 Машинист локомотива
входящей в состав укрупненной группы профессий 23.00.00 Техника и технологии
наземного транспорта, и составлена с учетом профессионального стандарта «Слесарь по
осмотру и ремонту подвижного состава железнодорожного транспорта», утвержденного
приказом Министерства труда и социальной защиты Российской Федерации от 02 декабря
2015 г. № 954н; профессионального стандарта «Работник по управлению и обслуживанию
локомотивов», утвержденного приказом Министерства труда и социальной защиты
Российской Федерации от 19 мая 2014 г. № 321н.
1.2. Место учебной дисциплины в структуре основной профессиональной
образовательной программы:
Учебная дисциплина «Электротехника» входит в общепрофессиональный цикл
1.3. Цели и задачи учебной дисциплины – требования к результатам освоения
учебной дисциплины:
В результате освоения учебной дисциплины обучающийся должен уметь:
У.1 производить расчет параметров электрических цепей;
У.2 собирать электрические схемы и проверять их работу.
В результате освоения учебной дисциплины обучающийся должен знать:
З.1 основы электротехники, методы преобразования электрической энергии;
З.2 сущность физических процессов, происходящих в электрических и магнитных цепях;
З.3 порядок расчета их параметров.
1.4. Рекомендуемое количество часов на освоение примерной программы учебной
дисциплины:
максимальной учебной нагрузки обучающегося 78 часов, в том числе:
обязательной аудиторной учебной нагрузки обучающегося 52 часа;
самостоятельной работы обучающегося 26 часов.

2. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
2.1. Объем учебной дисциплины и виды учебной работы
Вид учебной работы
Максимальная учебная нагрузка (всего)
Обязательная аудиторная учебная нагрузка (всего)
в том числе:
лабораторные работы
контрольные работы
Самостоятельная работа обучающегося (всего)
в том числе:
подготовить сообщение
заполнить таблицу
Промежуточная аттестация в форме экзамена

Количество
часов
78
52
18
4
26
23
3

2.2. Тематический план и содержание учебной дисциплины «Электротехника»
Наименование разделов
и тем

Содержание учебного материала и формы организации деятельности
обучающихся

Объем
часов

Уровень
освоения

1
Раздел 1 Электрические
и магнитные цепи
Тема 1.1
Сущность физических
процессов,
происходящих в
электрических и
магнитных цепях,
порядок расчетов их
параметров

2

3

4

Коды
компетен
ций,
формиро
ванию
которых
способств
ует
элемент
програм
мы
5

Содержание учебного материала
1.
Основы электротехники
2.
Электрические цепи постоянного тока. Электрические величины; законы
Ома
3.
Соединение проводников: последовательное, параллельное, смешанное.
Расчет простейшей электрической цепи (с одним источником)
4.
Законы Кирхгофа
5.
Тепловое действие тока. Закон Джоуля-Ленца
6.
Электромагнетизм и магнитные цепи. Магнитное поле прямолинейного
проводника с током, изображение и направление магнитного поля. Основные
характеристики магнитного поля.

20
2
2

У1,У2,З1,
З3

7.
8.
9.
10.

Парамагнитные, диамагнитные и ферромагнитные материалы.
Электромагниты.
Электрические цепи переменного тока. Основные параметры электрических
цепей переменного тока
Виды сопротивлений в цепи переменного тока
Трехфазные электрические цепи

2
2
2
2

2
2
2
2

Тема 1.2
Методы преобразования
электрической энергии

Лабораторные работы
№1Цепи постоянного тока с последовательным соединением резисторов
№2 Параллельное соединение резисторов в цепи постоянного тока
№3 Цепи постоянного тока при смешанном соединении резисторов
№4 Измерение сопротивления, токов, напряжения и мощности в цепи постоянного
тока
№5 Экспериментальное исследование и расчет магнитной цепи при постоянном
токе
№6 Исследование трехфазной цепи при соединении нагрузки «треугольником»
№7 Исследование трехфазной цепи при соединении нагрузки «звездой»
Контрольная работа
№ 1. Постоянный электрический ток
№ 2. Переменный электрический ток
Самостоятельная работа обучающихся:
№1Сообщение по теме:«Способы усиления магнитных полей».
№2 Сообщение по теме: «Резисторы и реостаты»
№3 Сообщение по теме:«Методы защиты от короткого замыкания, заземление,
зануление».
№4 Заполнить таблицу: «Режимы работы электрической цепи».
Содержание учебного материала
1.
Энергетические системы, электростанции, электросети. Распределение
электрической энергии между потребителями
2.
Трансформаторы: устройство, характеристики. Виды трансформаторов.
Электрические машины. Устройство. Виды электрических машин.
Генераторный, двигательный режим работы электрических машин.
Электрическое торможение
5.
Электроизмерительные приборы. Электрические аппараты и их применение.
Лабораторные работы
№8 Снятие характеристик холостого хода генератора постоянного тока с
независимым возбуждением
№9 Испытание однофазного трансформатора
№10 Испытание генератора постоянного тока. Снятие его внешней и
регулировочной характеристик
№11 Испытание двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением, снятие
его рабочих характеристик

8

2

14

10
2
2

3.
4.

2
2
2
10

У1,У2,З1,
З2,З3

№12 Испытание трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором,
пуск его в ход и снятие рабочих характеристик
Контрольная работа
Самостоятельная работа обучающихся:
№5 Сообщение по теме: «Автотрансформатор».
№6 Сообщение по теме: «Конструкция ротора»
№7 Сообщение по теме:«Синхронный двигатель, принцип действия и устройство».
№8 Сообщение по теме: «Назначение и принцип действия синхронной машины»
Всего
Для характеристики уровня освоения учебного материала используются следующие обозначения:
1. – ознакомительный (узнавание ранее изученных объектов, свойств);
2. – репродуктивный (выполнение деятельности по образцу, инструкции или под руководством)
3. – продуктивный (планирование и самостоятельное выполнение деятельности, решение проблемных задач)

2
12

78

3. УСЛОВИЯ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
3.1. Материально-техническое обеспечение
Реализация учебной дисциплины требует наличия учебного кабинета «Электротехника».
Оборудование учебного кабинета:
- посадочные места по количеству обучающихся;
- рабочее место преподавателя;
- комплект учебно-наглядных пособий - стенды для теоретического изучения:
1) «Основные законы электротехники»,
2) «Выпрямление переменного тока и сглаживание пульсаций»,
3) «Принцип действия трансформатора»,
4) «Последовательное и параллельное соединение цепей»,
5) «Схема подключения асинхронного двигателя»,
6) «Характеристики электрических машин постоянного тока»,
7) «Схема потребителей трехфазного тока»,
8) «Способы подключения и характеристики асинхронного двигателя»,
9) «Алфавит»,
10, 11) «Условные обозначения ЭРЭ в схемах электрических, радиотехнических и
автоматизации».
- макеты: 1) «Двигатель-генератор», 2)«Асинхронный двигатель», модели электрических
машин (4 шт.),
- образцы материалов,
- дидактический материал.
Технические средства обучения:
- ноутбук, телевизор ЖК.
Оборудование лаборатории:
по количеству обучающихся:
- лабораторный комплекс «Электрические цепи и основы электроники» (4шт),
- комплект рабочих инструментов;
- измерительный и разметочный инструмент;
3.2. Информационное обеспечение обучения
Перечень рекомендуемых учебных изданий, дополнительной литературы
Основные источники (электронные издания):
В.М. Прошин Электротехника: учебник для учреждений нач. проф. образования. – М.:
Издательский центр «Академия», 2020 – 288с.
Дополнительные источники (печатные издания):
1. Фуфаева Л.И. Электротехника: учебник для студ. сред.проф. образования.- М.:
«Академия».,2020
Интернет-ресурсы:
1. http://www.college.ru/enportal/physics/content/chapter4/secont/paragraph8/the ory.html
(Сайт содержит информацию по теме «Электрические цепи постоянного тока»)
2. http://www.subscribe.ru/catalog/tech.electrotech - Электротехническая энциклопедия
(рассылки)
3. http://www.energo-argo.narod.ru – «Все для электрика»
4. http://www.elib.ispu.ru//laibrari/electrol/index/ html (Сайт содержит электронный
учебник по курсу «Общая электротехника»)

5. http://www.eltray.com (Мултимемедийный курс «В мир электричества как первый
раз»)
6. http://www.experement.edu.ru/
3.3. Организация образовательного процесса
При реализации программы образовательная организация обеспечивает
совокупностью
ресурсов
материально-технического
и
учебно-методического обеспечения (пункт 3.1, 3.2).
Текущий контроль и промежуточная аттестация проводится в соответствии с
учебных планом и графиком учебного процесса.
Консультации могут проводиться по усмотрению преподавателя в форме
индивидуальных, групповых, письменных, устных занятий, которые не включаются в
основное расписание, а проходят по самостоятельному графику, составляемому на
каждый месяц.
3.4. Кадровое обеспечение образовательного процесса
Требования к квалификации педагогических (инженерно – педагогических) кадров,
обеспечивающих обучение: наличие профильного высшего технического образования,
опыт работы по специальности.
Требования к квалификации педагогических кадров, осуществляющих руководство
практикой.
Инженерно-педагогический состав: наличие профильного высшего технического
образования, опыт работы по специальности.
Требования к квалификации педагогических кадров должна отвечать квалификационным
требованиям, указанным в квалификационных справочниках, и (или) профессиональных
стандартах.
Педагогические работники, привлекаемые к реализации образовательной
программы, должны получать дополнительное профессиональное образование по
программам повышения квалификации, в том числе в форме стажировки в организациях
направление деятельности, которых соответствует области профессиональной
деятельности, указанной в пункте 1.5 настоящего ФГОС СПО, не реже 1 раза в 3 года с
учетом расширения спектра профессиональных компетенций.
4. КОНТРОЛЬ И ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ОСВОЕНИЯ УЧЕБНОЙ
ДИСЦИПЛИНЫ
Образовательное учреждение, реализующее подготовку по учебной дисциплине
Электротехника, обеспечивает организацию и проведение промежуточной аттестации и
текущего контроля индивидуальных образовательных достижений – демонстрируемых
обучающимися знаний, умений, навыков.
Текущий контроль проводится преподавателем в процессе проведения практических
занятий и лабораторных работ, тестирования, а также выполнения обучающимися
индивидуальных заданий.
Формы и методы текущего контроля по учебной дисциплине самостоятельно
разрабатываются образовательным учреждением и доводятся до сведения обучающихся
не позднее начала двух месяцев от начала обучения.
Для текущего контроля образовательного учреждения создаются фонды оценочных
средств (ФОС).
ФГОС включают в себя педагогические контрольно-измерительные материалы,
предназначенные для определения соответствия (или несоответствия) индивидуальных
образовательных достижений основным показателям результатов подготовки (таблицы).
45

Результаты обучения
У.1 Производить расчет параметров
электрических цепей;

Критерии оценки
Критерии1,2

У.2 Собирать электрические схемы и
проверять их работу
З.1 Основы электротехники, методы
преобразования электрической энергии;

Критерии1

З.2 Сущность физических процессов,
происходящих в электрических и
магнитных цепях
З.3 Порядок расчета их параметров.

Критерии3,2,5

Раздел (тема)
учебной
дисциплины
Раздел 1.
Т 1.1.
Сущность
физических
процессов,
происходящи
хв
электрическ
их и
магнитных
цепях.

Т 1.2.
Методы
преобразован
ия
электрическо
й энергии.

Критерии3,2,5,4

Критерии3,2,1,5

Результаты
(освоенные умения, усвоенные
знания)
Освоенные умения
определять свойства магнитных
материалов;
изображение магнитного поля;
использовать в работе
электроизмерительные приборы;
собирать простые электрические
цепи и проверять их работу;
соединение обмоток в «звезду» и
«треугольник»;
Усвоенные знания
основные электрические величины;
законы Ома и Кирхгофа;
основные
характеристики
магнитного поля;
свойства электромагнитов;
основные параметры переменного
тока;
классификация
электрических
цепей переменного тока;
Освоенные умения
различать электрические сети
испытание однофазного
трансформатора;
определять коэффициент
трансформации;
испытание генератора постоянного
тока;
снятие характеристик;
пуск и остановка электродвигателя
Усвоенные знания
виды электрических сетей;
распределение
энергии
между
потребителями
назначение и принцип действия
трансформатора;

Формы и методы оценки
Выполнение лабораторной
работы;
Выполнение контрольной работы
Выполнение лабораторной
работы
Выполнение тестовых заданий;
Выполнение контрольной работы
Написание сообщения
Заполнение таблицы
Выполнение тестовых заданий;
Выполнение контрольной работы
Написание сообщения
Выполнение тестовых заданий;
Выполнение контрольной работы
Выполнение лабораторной
работы
Написание сообщения

Основные показатели
результатов подготовки

Формы и методы
контроля

Формулирование основных
законов электрических цепей;
выполнение соединения
проводников различными
способами;
демонстрация измерений
различных электрических
величин;
формулирование основных
законов магнитных цепей;
определение свойств
магнитных материалов;
сборка однофазных и
трехфазных схем;

Лабораторные
работы;

Выбор электрических сетей;
выбор потребителей;
определение наименования,
назначения и применения
трансформаторов;
выполнение пуска, остановки и
реверсирования двигателя;
определение видов
электрических машин;

Лабораторные
работы;

тестовые задания;
проверка
письменной работы

тестовые задания;
проверка
письменной работы

Порядок
расчета
параметров
электрическ
их
магнитных
цепей.

устройство и схема соединения
обмоток трехфазного
трансформатора;
понятие об автотрансформаторе;
получение вращающегося
магнитного поля;
виды и режимы работы
электрических машин;
назначение основных частей
двигателя.
Освоенные умения
рассчитывать основные параметры
электрических схем;
рассчитывать основные параметры
магнитных схем;
Усвоенные знания
определение токов, напряжений и
мощностей цепи.

Решение задач;
выполнение расчетов цепей.

Проверка
письменной работы

КРИТЕРИИ И НОРМЫ ОЦЕНКИ
1. Оценка выполнения практических (лабораторных) работ.
Отметка "5" ставится, если обучающийся:
1) правильно определил цель опыта;
2) выполнил работу в полном объеме с соблюдением необходимой последовательности
проведения опытов и измерений;
3) самостоятельно и рационально выбрал и подготовил для опыта необходимое
оборудование, все опыты провел в условиях и режимах, обеспечивающих получение
результатов и выводов с наибольшей точностью;
4) научно грамотно, логично описал наблюдения и сформулировал выводы из опыта. В
представленном отчете правильно и аккуратно выполнил все записи, таблицы, рисунки,
графики, вычисления и сделал выводы;
5) проявляет организационно-трудовые умения (поддерживает чистоту рабочего места и
порядок на столе, экономно использует расходные материалы).
7) эксперимент осуществляет по плану с учетом техники безопасности и правил работы с
материалами и оборудованием.
Отметка "4" ставится, если работа выполнена близко к оценке "5", но:
Практическая или самостоятельная работа выполнена студентами в полном объеме
и самостоятельно. Допускается отклонение от необходимой последовательности
выполнения, не влияющее на правильность конечного результата (перестановка пунктов
типового плана, последовательность выполняемых заданий, ответы на вопросы).
Использованы указанные источники знаний. Работа показала знание основного
теоретического материала и овладение умениями, необходимыми для самостоятельного
выполнения работы.
Допускаются неточности и небрежность в оформлении результатов работы.
Отметка "3" ставится, если обучающийся:
Практическая работа выполнена и оформлена с помощью преподавателя. На
выполнение работы затрачено много времени (дана возможность доделать работу дома).
Обучающийся показал знания теоретического материала, но испытывали затруднения при
самостоятельной работе со статистическими материалами.
Отметка "2" ставится, если обучающийся:
Выставляется в том случае, когда обучающийся оказался не подготовленными к
выполнению этой работы. Полученные результаты не позволяют сделать правильных
выводов и полностью расходятся с поставленной целью. Обнаружено плохое знание
теоретического материала и отсутствие необходимых умений.
47

2. Оценка самостоятельных письменных и контрольных работ.
Отметка "5" ставится, если:
1. работа выполнена без ошибок и недочетов;
2) допустил не более одного недочета.
Отметка "4" ставится, если выполнена работа полностью, но допущены в ней:
1. не более одной негрубой ошибки и одного недочета;
2. или не более двух недочетов.
Отметка "3" ставится, если обучающийся правильно выполнил не менее 2/3 работы
или допустил:
1. не более двух грубых ошибок;
2. или не более одной грубой и одной негрубой ошибки и одного недочета;
3. или не более двух-трех негрубых ошибок;
4. или одной негрубой ошибки и трех недочетов;
5. или при отсутствии ошибок, но при наличии четырех-пяти недочетов.
Отметка "2" ставится, если ученик:
1. допустил число ошибок и недочетов превосходящее норму, при которой может быть
выставлена оценка "3";
2. или если правильно выполнил менее половины работы.
3. Оценка за выполнение теста
Учитывается правильность и объём выполненной части работы, за основу принимается
процентная шкала
90 - 100% правильно выполненной работы - отметка «5»
70 - 89% правильно выполненной работы - отметка «4»
40 - 69% правильно выполненной работы - отметка «3»
0 - 39% правильно выполненной работы - отметка «2»
4. Оценка заполнения таблицы (сводной, сравнительной)
Оценка «5» ставится, если заполнение таблицы отвечает следующим основным
требованиям:
• правильность выбора информации;
• краткость изложения информации;
• выполненная работа свидетельствует о знании учебного материала;
• работа выполнена в установленный срок.
Оценка «4» ставится, если заполнение таблицы отвечает следующим основным
требованиям:
• правильность выбора информации, но имеются незначительные ошибки;
• краткость изложения информации;
• выполненная работа свидетельствует о знании учебного материала;
• работа выполнена в установленный срок.
Оценка «3» ставится, если заполнение таблицы отвечает следующим основным
требованиям:
• правильность выбора информации, но имеются незначительные ошибки;
• большой объем, много лишней информации;
• выполненная работа свидетельствует о недостаточном знании учебного материала;
• работа выполнена не в установленный срок.
Оценка «2» выставляется при наличии следующих недостатков:
• неправильность выбора информации, имеются значительные ошибки;
• большой объем, много лишней информации;
• выполненная работа свидетельствует о незнании учебного материала;
• работа выполнена не в установленный срок.
5. Оценка за выполнение сообщений

Критерии оценивания
1. Содержательность, глубина, полнота и конкретность освещения темы (проблемы).
2. Логичность: последовательность изложения, его пропорциональность,
обоснование теоретических положений фактами или обобщение фактов и
формулирование выводов.
3. Концептуальность изложения: рассмотрены ли различные точки зрения
(концепции), выражено ли свое отношение.
4. Риторика (богатство речи): лаконичность, образное выражение мыслей и чувств
путем использования различных языковых средств, выбора точных слов, эпитетов и т.п.
Оценка выполнения задания:
Оценка
Критерии оценки
4-5
- соблюдена логика изложения темы;
- материал изложен в полном объеме;
- выделены ключевые моменты вопроса;
- материал изложен понятным языком;
- схемы, таблицы, графики, рисунки снабжены понятиями подписями;
- к ним даны все необходимые пояснения;
- приведены примеры, иллюстрирующие ключевые моменты темы
3
- сообщение составлено небрежно и неграмотно,
- имеются нарушения логики изложения материала темы,
- не приведены иллюстрационные примеры,
- не выделены ключевые моменты темы
2
- несоблюдение литературного стиля изложения,
- неясность и нечеткость изложения,
- иллюстрационные примеры приведены не в полном объем.

49

Министерство образования и науки Забайкальского края
Государственное профессиональное образовательное учреждение
«Шилкинский многопрофильный лицей»»
Утверждаю:
Зам.директора по
УПР
ГПОУ «Шилкинский
МПЛ»
___________И.Н.
Музгина
«01» сентября 20 г.

Методические рекомендации
по выполнению лабораторных работ обучающихся
по учебной дисциплине ОП 03. Электротехника
по профессии 23.01.09 «Машинист локомотива»

20 г.

Методические рекомендации по выполнению лабораторных работ обучающихся
разработаны на основе программы учебной дисциплины Электротехника.
Организация разработчик: Государственное профессиональное образовательное
учреждение «Шилкинский многопрофильный лицей», 673370, Забайкальский край г.
Шилка, ул. Ленина, 69, тел/факс.: (30244) 2-09-84, тел. 2-08-48,
e-mail:pu16shilka@yandex.ru

Авторы:
Корчагина Ирина Владимировна, преподаватель ГПОУ «Шилкинский
многопрофильный лицей»

Рассмотрены на заседании МК протокол № ______ от «_____» ____________20 г.
председатель МК ____________ И.В. Суханова

51

Содержание
Пояснительная записка
Критерии оценивания лабораторных работ
Тематический план
Лабораторная работа № 1
Лабораторная работа № 2
Лабораторная работа № 3
Лабораторная работа № 4
Лабораторная работа № 5
Лабораторная работа № 6
Лабораторная работа № 7

4
5
6
7
12
16
19
23
26
33

Список литературы

40

Пояснительная записка
Методические рекомендации для обучающихся по выполнению лабораторных
занятий разработаны в соответствии с требованиями ФГОС СПО по профессии 23.01.09
«Машинист локомотива», рабочей программы учебной дисциплины ОП 03.
Электротехника.
Лабораторные занятия направлены на экспериментальное подтверждение
теоретических положений и формирование учебных и профессиональных практических
умений, они составляют важную часть теоретической и профессиональной практической
подготовки по освоению учебной дисциплины и формированию профессиональных
компетенций:
ПК1.1. Проверять взаимодействие узлов локомотива.
ПК1.2. Производить монтаж, разборку, соединение и регулировку частей ремонтируемого
объекта локомотива.
ПК2.1. Осуществлять приемку и подготовку локомотива к рейсу.
ПК2.2. Обеспечивать управление локомотивом.
ПК2.3. Осуществлять контроль работы устройств, узлов и агрегатов локомотива.
В процессе подготовки к лабораторным занятиям необходимо заранее ознакомиться с
порядком их выполнения. Для экономии времени, грамотного и качественного
выполнения лабораторных, занятий, преподавателю рекомендуется подготавливать
бланки отчетов или рабочие тетради. Для проверки знаний имеются контрольные
вопросы, приведенные в конце описания каждого лабораторного, занятия.
При подготовке к каждому лабораторному, занятию обучающиеся должны
повторить материал соответствующей темы, указанной преподавателем.
Обучающийся

должен

выполнить

работу

за

определенное

время,

после

выполнения работы должен представить отчет о проделанной работе.
Оценку за выполненную

работу обучающийся получает с учетом срока

выполнения работы, согласно разработанным критериям.

53

Критерии оценки лабораторных работ
№
п/п

Критерии оценки

Метод оценки

Работа
выполнена
Высокий уровень
5 б.

1

2

3

Правильность
и Наблюдение
самостоятельность преподавателя
выполнения всех
этапов
лабораторной
работы

Лабораторная
работа
выполнена
самостоятельно
и правильно

Работа
выполнена не
полностью
Средний уровень
4-3 б.

При
выполнении
лабораторной
работы
обучающийся
допускал
незначительные
ошибки, часто
обращался
за
помощью
к
преподавателю

Работа не
выполнена
Низкий уровень
2-1 б.

Лабораторная
работа
не
выполнена.
Обучающийся
выполнял
работу только с
помощью
преподавателя и
других
обучающихся
Отчет выполнен
и
оформлен
Наличие
Наблюдение
Имеется
Заготовка
небрежно,
без
конспекта,
преподавателя заготовка
отчета имеется
материал которого
отчета
к в наличии, но с соблюдения
соответствует
лабораторной
недочетами, не установленных
требований.
теме практической
работе
полными
работы
Содержание
таблицами
и
Наличие
конспекта
т.п. Конспект
заготовки отчета к
полностью
имеется
в
лабораторной
соответствует
наличии,
но
работе
теме
содержит
не
лабораторной
полный
работы
материал теме
лабораторной
работы.
Правильность
Проверка
Оформление
В оформлении
оформления
работы
отчета
отчета имеются
полностью
незначительные
соответствует
недочеты
и
требованиям.
небольшая
небрежность.

Тематический план
№ п/п

Содержание практических работ

1

2

1

Исследование цепи постоянного тока с последовательным и
параллельным соединением резисторов.
Исследование трёхфазных цепей при соединении сопротивлений
нагрузки в звезду
Исследование трёхфазных цепей при соединении сопротивлений
нагрузки в треугольник
Снятие характеристик холостого хода генератора постоянного
тока с независимым возбуждением.
Испытание однофазного трансформатора
Испытание двигателя постоянного тока с параллельным
возбуждением, снятие его рабочих характеристик.
Испытание трехфазных асинхронных двигателей с
короткозамкнутым ротором, пуск его в ход и снятие рабочих
характеристик
Итого

2
3
4
5
6
7

Количество
часов
3

2
2
2
2
2
2
2

14

55

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
Тема «Цепи постоянного тока с последовательным, параллельным соединением
резисторов»
Цели работы: Исследование цепи постоянного тока с последовательным и параллельным
соединением резисторов.
Время выполнения работы: 2 часа.
Оборудование: Электрифицированный стенд «Последовательное и параллельное
соединение цепей», провода (лабораторные соединители); рабочие тетради.
Наглядные пособия: Стенд «Способы соединения потребителей»
Теоретическая часть
При одновременном включении нескольких приемников электроэнергии в одну и ту же
сеть, эти приемники можно легко рассматривать просто как элементы единой цепи,
каждый из которых обладает собственным сопротивлением.
В ряде случаев такой подход оказывается вполне приемлемым: лампы накаливания,
электрические обогреватели и т. п. - можно воспринимать как резисторы. То есть приборы
можно заменить на их сопротивления, и легко произвести расчет параметров цепи.
Способ соединения приемников электроэнергии может быть одним из следующих:
последовательный, параллельный или смешанный тип соединения.
Последовательное соединение
Когда несколько приемников (резисторов) соединяются в последовательную цепь, то есть
второй вывод первого присоединяется к первому выводу второго, второй вывод второго
соединяется с первым выводом третьего, второй вывод третьего с первым выводом
четвертого и т. д., то при подключении такой цепи к источнику питания, через все
элементы цепи потечет ток I одной и той же величины.
схема.1

Заменив приборы на их сопротивления, рисунок преобразуем в схему, тогда
сопротивления с R1 по R4, соединенные последовательно, примут каждый на себя
определенные напряжения, которые в сумме дадут значение ЭДС на зажимах источника
питания. Для простоты здесь и далее изобразим источник в виде гальванического
элемента.
Выразив падения напряжений через ток и через сопротивления, получим выражение для
эквивалентного сопротивления последовательной цепи приемников: общее сопротивление
последовательного соединения резисторов всегда равно алгебраической сумме всех
сопротивлений, составляющих эту цепь. А поскольку напряжения на каждом из участков

цепи можно найти из закона Ома (U = I*R, U1 = I*R1, U2 = I*R2 и т. д.) и E = U, то для
нашей схемы получаем:
Напряжение на клеммах источника питания равно сумме падений напряжений на каждом
из соединенных последовательно приемников, составляющих цепь.
Так как ток через всю цепь течет одного и того же значения, то справедливым будет
утверждение, что напряжения на последовательно соединенных приемниках (резисторах)
соотносятся между собой пропорционально сопротивлениям. И чем выше будет
сопротивление, тем выше окажется и напряжение, приложенное к приемнику.
Для последовательного соединения резисторов в количестве n штук, обладающих
одинаковыми сопротивлениями Rk, эквивалентное общее сопротивление цепи целиком
будет в n раз больше каждого из этих сопротивлений: R = n*Rk. Соответственно и
напряжения, приложенные к каждому из резисторов цепи будут между собой равны, и
окажутся в n раз меньше напряжения, приложенного ко всей цепи: Uk = U/n.
Для последовательного соединения приемников электроэнергии характерны следующие
свойства: если изменить сопротивление одного из приемников цепи, то напряжения на
остальных приемниках цепи при этом изменятся; при обрыве одного из приемников ток
прекратится во всей цепи, во всех остальных приемниках.
В силу этих особенностей последовательное соединение встречается редко, и используют
его лишь там, где напряжение сети выше номинального напряжения приемников, в
отсутствие альтернатив.
К примеру напряжением 220 вольт можно запитать две последовательно соединенные
лампы равной мощности, каждая из которых рассчитана на напряжение 110 вольт. Ежели
данные лампы при одинаковом номинальном напряжении питания будут обладать
различной номинальной мощностью, то одна из них будет перегружена и скорее всего
мгновенно перегорит.
Параллельное соединение
Параллельное соединение приемников предполагает включение каждого из них между
парой точек электрической цепи с тем, чтобы они образовывали параллельные ветви,
каждая из которых питается напряжением источника. Для наглядности опять заменим
приемники их электрическими сопротивлениями, чтобы получить схему, по которой
удобно вести расчет параметров.
схема.2

Как уже было сказано, в случае параллельного соединения каждый из резисторов
испытывает действие одного и того же напряжения.
И в соответствии с законом Ома имеем: I1=U/R1, I2=U/R2, I3=U/R3.
57

Здесь I – ток источника. Первый закон Кирхгофа для данной цепи позволяет записать
выражение для тока в неразветвленной ее части: I = I1+I2+I3.
Отсюда общее сопротивление для параллельного соединения между собой элементов
цепи можно найти из формулы:
Величина обратная сопротивлению называется проводимостью G, и формулу для
проводимости цепи, состоящей из нескольких параллельно соединенных элементов, также
можно записать:
G = G1 + G2 + G3.
Проводимость цепи в случае параллельного соединения образующих ее резисторов равна
алгебраической сумме проводимостей этих резисторов.
Следовательно, при добавлении в цепь параллельных приемников (резисторов)
суммарное сопротивление цепи уменьшится, а суммарная проводимость соответственно
возрастет.
Токи в цепи состоящей из параллельно соединенных приемников, распределяются между
ними прямо пропорционально их проводимостям, то есть обратно пропорционально их
сопротивлениям. Здесь можно привести аналогию из гидравлики, где поток воды
распределяется по трубам в соответствии с их сечениями, тогда большее сечение
аналогично меньшему сопротивлению, то есть большей проводимости.
Если цепь состоит из нескольких (n) одинаковых резисторов, соединенных параллельно,
то общее сопротивление цепи будет ниже в n раз, чем сопротивление одного из
резисторов, а ток через каждый из резисторов будет меньше в n раз, чем общий ток: R =
R1/n; I1 = I/n.
Цепь, состоящая из параллельно соединенных приемников, подключенная к источнику
питания, отличается тем, что каждый из приемников находится под напряжением
источника питания.
Для идеального источника электроэнергии справедливо утверждение: при подключении
или отключении параллельно источнику резисторов, токи в остальных подключенных
резисторах не изменятся, то есть при выходе из строя одного или нескольких приемников
параллельной цепи, остальные будут продолжать работать в прежнем режиме.
В силу данных особенностей параллельное соединение обладает значительным
преимуществом перед последовательным, и по этой причине именно соединение
параллельное наиболее распространено в электрических сетях. Например, все
электроприборы в наших домах предназначены для параллельного подключения к
бытовой сети, и если отключить один, то остальным это ничуть не навредит.
Сравнение последовательных и параллельных цепей
Последовательная цепь

Параллельная цепь

1.Ток один и тот же во всех элементах цепи.

1. Напряжение одно и то же на зажимах ветвей.

2.Падение напряжения
сопротивления равно IR.

2. Ток в каждой ветви равен U/R.

на

зажимах

каждого

3.Приложенное к цепи напряжение равно сумме
3. Ток в общей цепи равен сумме токов ветвей.
падений напряжений.
4.Обрыв в одном месте цепи
прекращение тока во всей цепи.

Техника безопасности:

вызывает 4. Обрыв в одной ветви не
прохождению тока в остальных ветвях.

препятствует

Напряжение на клеммах стенда – 12 в.
1.Включение стенда производить только обученному персоналу (преподаватель, лаборант
и т.п.).
2.Перед включением стенда в работу, убедиться, что переключатели нагрузки на стенде
разомкнуты, и проверить правильность собранной электрической цепи (включение
измерительных приборов).

Порядок выполнения работы
1.Перед включением стенда, необходимо собрать требуемую электрическую схему
соединения, включая подключение измерительных приборов.
2.Проверить правильность собранной схемы.
3.Включить стенд (производиться нажатием клавиши с надписью «Сеть»).
4.Включить нужную схему одним из переключателей на исследуемой цепи.
5. При необходимости, снять и записать показания приборов.
6.Для демонстрации следующей схемы включения нагрузки или замера электрических
параметров цепи, необходимо отключить переключатели цепи, а также выключить стенд.
Собрать и проконтролировать новую схему соединений. Затем снова включить стенд в
порядке описанном в п.3-5.
7. По окончании работы со стендом, отключить питание стенда клавишей «Сеть».
Задание:
1. Ознакомиться с приборами и оборудованием, необходимыми для выполнения
работы.
2. Собрать электрическую цепь по схеме и представить ее преподавателю для
проверки.
3. После проверки схемы преподавателем включить схему и присоединяя провода от
вольтметра к зажимам резисторов, измерить напряжение. Показания приборов
занести в таблицу № 1.
Таблица №1
Участок
цепи
R1
R2
R3
R1
R2

U
В

Измерено
I
А

P
Вт

Вычислено
R
Ом

Примечания
G
См
R1
R2
R3
R
R1
R2
59

Отключен
R

R3
Вся цепь

4. По полученным данным определить мощность, сопротивление, проводимость
каждого участка и всей цепи. Результаты расчета записать в таблицу №1.

Содержание работы
1. Технические данные приборов и оборудования, использованных в работе
_____________________________________________________________________________
________
_____________________________________________________________________________
_______
_____________________________________________________________________________
_________
2. Электрическая схема разветвленной цепи

3. Заполнить таблицу с результатами измерений и вычислений
Участок
цепи
R1
R2
R3
R1
R2
R3
Вся цепь
4.

U
В

Измерено
I
А

P
Вт

Вычислено
R
Ом

Примечания
G
См
R1
R2
R3
R
R1
R2
Отключен
R

Выводы о свойствах электрической цепи с параллельным и
последовательным соединением резисторов, сравнение первого и второго опыта.

_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
_______________________________________________________________

Контрольные вопросы
1. Дать определение: параллельное и последовательное соединение.
2. В чем преимущества параллельного соединения?
3. Как определить эквивалентное сопротивление цепи при последовательном и
параллельном соединениях резисторов?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2
Тема: «Исследование трёхфазных цепей при соединении сопротивлений нагрузки в
звезду»
Цели работы: Экспериментальная проверка соотношений между линейными и фазными
величинами и уяснение назначения нулевого провода.
Время выполнения работы: 2 часа.
Оборудование: Электрифицированный стенд «Схема потребителей трёхфазного тока»,
провода (лабораторные соединители); рабочие тетради.
Наглядные пособия: Стенд «Схема соединения звезда»
Теоретическая часть
В зависимости от номинального напряжения приёмника и от параметров сети в
трёхфазных системах сопротивления нагрузки могут включаться либо в «звезду», либо в
«треугольник». Это две основные схемы включения элементов в 3х- фазных системах.
Если комплексы сопротивлений фаз одинаковы: Z а= Zв =Zс=Zф, то нагрузка называется
симметричной, в противном случае – несимметричной. Для величин на зажимах
генератора удобно употреблять в качестве индексов большие буквы А, В, С.
Рис. 1.1. Схема соединения

61

UA

IB

Za
Ib
b

UCA

UBC

Zb

Ubc
IC

C
UC

a
Uab

UAB
B

UB

Ia

IA

A

UO O

Uca

Ic

c
Zc

IN
O

O
Рис. 2.1. Схема соединения «звездой»

Для величин на зажимах нагрузки – малые буквы: ax, ву, cz или а, в, с.
При соединении нагрузки в звезду и симметричном режиме работы цепи (рис. 2.1)
линейные и фазные величины связаны между собой соотношениями:

U л = 3 Uф

I л = Iф
,
,
или в комплексной форме:

U AB = 3 U A  e + j 30 ;
0

I A = Ia.

При несимметричной нагрузке линейные напряжения определяются через фазные по II
закону Кирхгофа:
U ab = U a – U b ;

U bc = U b – U c ; U ca = U c – U a .

Линейные и фазные токи при соединении «звезда» это одни и те же токи, только на
разных участках своей фазы, т.е.:
Ia= Ia ,

IB= Ib,

IC= Ic .

Если нагрузка несимметрична, то между нейтральными точками нагрузки 0 и источника 0
возникает узловое напряжение UO O , которое называют напряжением смещения нейтрали.
В этом случае:

U AY A + U B Y B + U C Y C
Y A +YB +YC +Y N ;
UO O =
Ua = UA – UO O,
Здесь

Ub = UB – UO O,

Uc=UC – UO O .

YA, YB, YC, YN – проводимости фаз нагрузки и нулевого провода;

A
UAB
IA

UA

ф
IC
UCA

ф
UC

O=O
UB

ф
B

C
UBC
IB

Рис. 1.2. Векторная диаграмма трехфазной цепи
при симметричной нагрузке, соединенной звездой

UA, B,C – фазные напряжения
генератора, Ua,b,c – фазные
напряжения нагрузки.
При несимметричной нагрузке
для выравнивания фазных
напряжений приёмника
применяется нулевой провод
(НП). При симметричной
нагрузке ток в нулевом проводе
равен нулю, и провод,
собственно, не нужен. При
несимметричной нагрузке ток в
нулевом проводе определяется
по I закону Кирхгофа:
IN = IA + IB + IC.
Типовая векторная диаграмма
для цепи при симметричной
R,L-нагрузке, соединённой в
звезду, представлена на рис. 1.2.

Техника безопасности
Напряжение на клеммах стенда – 12 в.
1.Включение стенда производить только обученному персоналу (преподаватель, лаборант
и т.п.).
2.Перед включением стенда в работу, убедиться, что переключатель К1 разомкнут, и
проверить правильность электрической цепи.

Порядок выполнения работы
1. Перед включением стенда, необходимо собрать требуемую электрическую схему
соединения, включая подключение измерительных приборов.
2.Проверить правильность собранной схемы.
3.Включить стенд (производиться нажатием клавиши с надписью «Сеть»).
63

4. Включить нужную схему переключателем К1.
5. При необходимости снять показания приборов.
6. По окончании работы со стендом, отключить питание стенда клавишей «Сеть».
Задание:
1.Измерить токи в линейных и нулевом проводах, линейные и фазные напряжения в цепи
с нулевым проводом и без нулевого провода при:
а) равномерной нагрузке фаз;
б) неравномерной нагрузке фаз;
в) одинаковой нагрузке в двух фазах и отсутствии нагрузки в третьей фазе;
результаты измерений записать в таблицу №1.
2.Используя данные измерений вычислить сопротивления фаз потребителя Rа, Rв, Rс;
мощности, развиваемые в каждой фазе потребителя; мощность всей системы: Р = Ра + Рв
+ Рс;
результаты расчета занести в таблицу №2.
3.Создать равномерную нагрузку фаз, отключить линейный провод А и снять показания
всех приборов;
результаты измерений записать в таблицу №1.
4. По результатам измерений вычислить мощности, развиваемые в каждой фазе, полную
активную мощность цепи Р;
результаты вычислений записать в таблицу №2.

Содержание работы
1. Технические данные измерительных приборов и оборудования, использованных в
работе.

_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
________________
2.Схема трехфазной цепи при соединении приемников энергии «звездой».
3.Заполнить таблицы с данными измерений и вычислений.
Таблица №1
№
п/п

UАВ
В

UВС
В

Измеренные величины
UСА
IАВ
IВС
IСА
В
А
А
А

Примечание
IА
А

IВ
А

IС
А
Равномерная нагрузка
фаз
Неравномерная
нагрузка фаз
Равномерная нагрузка
фаз. Оборван
линейный провод А.

1
2
3

Таблица № 2
№ п/п
РАВ
Вт

Измеренные величины
РВС
Вт

Примечание
РСА
Вт

Р
Вт
Равномерная
нагрузка фаз
Неравномерная
нагрузка фаз
Равномерная
нагрузка фаз.
Оборван
линейный
провод А.

1
2
3

4.Векторная диаграмма для схем измерения, диаграммы токов и напряжений.
5.Выводы о влиянии нулевого провода на режим работы цепи.
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
___________________________
6. Сделайте вывод о выполненной работе
_________________________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
___________________________
_____________________________________________________________________________
_________
_____________________________________________________________________________
_________
Контрольные вопросы
1. Какое соединение однофазных приемников электрической энергии называется
«звездой»?
2. Почему при симметричной нагрузке в нулевом проводе отсутствует ток?
3. Какое назначение имеет нулевой провод в трехфазных цепях?
65

4. Что такое смещение нейтрали?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3
Тема: «Исследование трёхфазных цепей при соединении сопротивлений нагрузки в
треугольник»
Цель работы: экспериментальная проверка соотношений между линейными и фазными
величинами трёхфазной цепи при соединении сопротивлений нагрузки в треугольник.
Время выполнения работы: 2 часа.
Оборудование: Электрифицированный стенд «Схема потребителей трёхфазного тока»,
провода (лабораторные соединители); рабочие тетради.
Наглядные пособия: Стенд «Схема соединения Треугольник»
Теоретическая часть
В зависимости от номинального напряжения приёмника и от параметров сети в
трёхфазных системах сопротивления нагрузки могут включаться либо в «звезду», либо в
«треугольник».
Это две основные схемы включения элементов в 3х- фазных системах. Достоинством
соединения в треугольник является то, что ему не страшна несимметричность нагрузки.
Нагрузка называется симметричной, если комплексы сопротивлений фаз одинаковы, в
противном случае – несимметричной. Но такое соединение (например, у источника)
обеспечивает только одну величину рабочего напряжения: здесь фазные и линейные
напряжения равны. Для величин на зажимах генератора удобно употреблять в качестве
индексов большие буквы А, В, С. Для величин на зажимах нагрузки – малые буквы: ax,
ву, cz или ав, вс, са.
При соединении нагрузки в
I
A
треугольник и
A
a
симметричном режиме
работы цепи (рис. 3.1)
UAB
Iab
UCA
линейные и фазные
Ica
величины по модулю
B
Zca Zab
связаны между собой
соотношениями:
U
UAB BC
IC
Zbc
I л = 3  Iф
U л = Uф
,
c
b
C
,
Ibc
IA
IB
или в комплексной форме:

ф

UCA

U AB =U ab

Iab

− j 30
Ica
I
=
3

I

e
A
ab
Рис. 3.1. Схема соединения «треугольником»
IB
ф
При несимметричной нагрузке соотношение
напряжений сохраняется. Линейные же токи
ф
через фазные в этом случае определяются по I
UBC
Ibc
закону Кирхгофа:

IC

Рис. 3.2. Векторная диаграмма трехфазной цепи
при симметричной нагрузке, соединенной
треугольником

0

IA = Iab – Ica ,
– Ibc .

IB = Ibc – Iab ,

IC = Ica

Нулевой провод при соединении в треугольник просто не имеет смысла, схема всегда
трёхпроводная.
Типовая векторная диаграмма для цепи при симметричной R,L-нагрузке, соединённой в
треугольник, представлена на рис.3.2.

Техника безопасности
Напряжение на клеммах стенда – 12 в.
1.Включение стенда производить только обученному персоналу (преподаватель, лаборант
и т.п.).
2.Перед включением стенда в работу, убедиться, что переключатель К2 разомкнут, и
проверить правильность электрической цепи.
Порядок выполнения работы
1.Перед включением стенда, необходимо собрать требуемую электрическую схему
соединения, включая подключение измерительных приборов.
2.Проверить правильность собранной схемы.
3.Включить стенд (производиться нажатием клавиши с надписью «Сеть»).
4.Включить нужную схему переключателем К2.
5. При необходимости снять показания приборов.
6. По окончании работы со стендом, отключить питание стенда клавишей «Сеть».
Задание
1. Установить равномерную нагрузку фаз; показания приборов занести в таблицу №1.
2. Проверить, что фазные токи равны друг другу, линейные токи равны друг другу,
линейные токи в корень из трёх раз больше фазных токов.
3. Создать неравномерную нагрузку фаз (произвольно), снять показания приборов и
записать их в таблицу №1. Убедиться в том, что изменение сопротивления фаз
приёмника не влияет на значение фазных напряжений.
4. По показаниям приборов второго опыта построить векторную диаграмму фазных
токов и напряжений. Графическим путём определить линейные токи IA, IB, IC.
Сравнить их с показаниями линейных амперметров.

№ п/п
1
2

Таблица №1
IА
IВ
IС
А
А
А

I0
А

UА
В

UВ UС UАВ UВС UСА Примечание
В
В
В
В
В
Равномерная нагрузка
с нулевым проводом
Неравномерная
нагрузка с нулевым
67

проводом
Неравномерная
нагрузка с нулевым
проводом
Неравномерная
нагрузка без нулевого
провода

3

4

Содержание работы
1. Технические данные измерительных приборов и оборудования, использованных в
работе.
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
________________
2.Схема трехфазной цепи при соединении приемников энергии «треугольником».
3.Заполнить таблицу с данными измерений и вычислений.
Таблица №1
№
п/п
1
2
3

UАВ
В

UВС
В

Измеренные величины
UСА
IАВ
IВС
IСА
В
А
А
А

Примечание
IА
А

IВ
А

IС
А
Равномерная нагрузка
фаз
Неравномерная
нагрузка фаз
Равномерная нагрузка
фаз. Оборван
линейный провод А.

4.Векторная диаграмма для схем измерения, диаграммы токов и напряжений.
5.Выводы о влиянии нулевого провода на режим работы цепи.
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
___________________________
6. Сделайте вывод о выполненной работе
_________________________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
___________________________
_____________________________________________________________________________
_________
_____________________________________________________________________________
_________

Контрольные вопросы
1.Какое соединение фаз приемника называют «треугольником»?
2. Что такое симметричная и несимметричная нагрузки?
3. Как рассчитать мощность потребителя при симметричной и несимметричной
нагрузке и включении треугольником в трехфазную цепь?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4
Тема: «Снятие характеристик холостого хода генератора постоянного тока с независимым
возбуждением»
Цели работы: Ознакомить обучающихся с основами и сущностью физических процессов
и явлений, происходящими в электрических цепях. Обучить навыкам работы с
электрическими приборами и машинами, а также изучить их конструкцию и составные
части. Изучить характеристики машин постоянного тока.
Время выполнения работы: 2 часа.
Оборудование: Стенд «Характеристики электрических машин постоянного тока» и макет
«Двигатель – генератор»; таблицы; рабочие тетради.
Наглядные пособия: макет «Двигатель-генератор», якорь.
Теоретическая часть
Генераторы постоянного тока до сих пор находят применение в промышленности в
качестве источников питания двигателей постоянного тока, а также автономных
электрических потребителей - автомобилей, электровозов, пассажирских вагонов,
самолётов и др.
Недостаток ГПТ - наличие щёточно-коллекторного аппарата для выпрямления и снятия
напряжения с вращающейся части машины (якоря). Этот аппарат требует тщательного
ухода в эксплуатации и снижает надёжность работы машины. Поэтому в последнее время
ГПТ в стационарных установках вытесняются полупроводниковыми преобразователями.
Основными частями генератора постоянного тока являются статор-индуктор и роторякорь, отдалённые друг от друга воздушным зазором (0,3...0,5 мм). На неподвижном
статоре расположены главные и дополнительные полюса с обмотками возбуждения.
Подвижный якорь изготавливают из тонких, изолированных друг от друга листов
электротехнической стали для уменьшения потерь мощности в магнитопроводе якоря. В
пазах якоря размещают обмотку, выводы которой соединяют с пластинами коллектора,
69

монтируемого на валу машины; к пластинам коллектора пружинами прижимаются
неподвижные медно-графитовые щётки.
При подаче постоянного напряжения в обмотку возбуждения статора и вращении якоря в
каждом проводнике якорной обмотки индуктируется ЭДС, мгновенное значение которой
епр=Вlv,
где В - магнитная индукция, Тл; l - длина проводника, м; v - скорость перемещения
проводника, м/с.
Среднее значение ЭДС машины
E=(pNФвn)/60a= СЕФвn
где р - число пар полюсов машины; а и N- число пар параллельных ветвей и число
проводников обмотки якоря; Фв - магнитный поток одного полюса индуктора, Вб; п частота вращения якоря, об/мин; СЕ = рN/60а - коэффициент ЭДС, зависящий от
конструктивных особенностей машины.
Как видно, ЭДС якоря пропорциональна произведению магнитного потока статора на
частоту вращения якоря.
Напряжение на зажимах обмотки якоря
U=Ея- RяIя=СЕФвп-RяIя,
где Rя - сопротивление, включающее в себя сопротивление обмотки якоря и
сопротивление дополнительных элементов цепи якоря. Ом; IЯ - ток якоря, А.
В зависимости от схемы возбуждения ГПТ подразделяют на четыре типа: независимого,
параллельного, последовательного и смешанного возбуждения. В ГПТ независимого
возбуждения обмотка возбуждения ОВ подключается через регулировочный
реостат РР непосредственно к сети постоянного тока с напряжением 110 В (рис. 4.1).

110 В
Рис. 4.1. Принципиальная схема испытания ГПТ независимого возбуждения
Свойства ГПТ независимого возбуждения определяются его основными
характеристиками: холостого хода, внешней и регулировочной.

Характеристика холостого хода Uх = Ея = f(Iя), п = сопst; I=0, снимается при разомкнутом
ступенчатом нагрузочном реостате (СНР) и показывает, как необходимо менять ток
возбуждения Iв посредством реостата РР, чтобы получить те или иные значения
ЭДС Ея генератора (рис. 4.2, а).
Важнейшей характеристикой ГПТ является внешняя характеристика U=f(I), представляющая собой зависимость напряжения U на выводах якорной
обмотки генератора от тока нагрузки I при п = соnst и Iе = соnst( (рис. 4.2, б). Внешняя
характеристика ГПТ независимого возбужденияжёсткая: напряжение U незначительно
уменьшается с ростом тока нагрузки из-за падения напряжения в цепи якоря RЯIЯ (U =
ЕЯ - RЯIЯ) и реакции якоря (воздействия магнитного потока, созданного МДС якорной
обмотки, на основной магнитный поток машины, созданный МДС обмотки возбуждения,
вследствие чего ЭДС обмотки якоря Ея уменьшается).

Рис. 4.2. Характеристики ГПТ независимого возбуждения:
а) холостого хода Ея = f(Iв); б) внешняя U=f(I) и в) регулировочная Iв = f(I)
Регулировочной характеристикой (рис. 4.2, е) называют характеристику Iв = f(I) при n=const и U=const. Она показывает, как следует регулировать ток
возбуждения, чтобы поддерживать постоянным напряжение U генератора при изменении
нагрузки (тока I).
Описание электрической схемы соединений.
Источник G1 - источник синусоидального напряжения промышленной частоты.
Источник питания двигателя постоянного тока G2 используется для питания
регулируемым напряжением обмотки возбуждения машины постоянного тока G4,
работающей в режиме генератора с независимым возбуждением.
Возбудитель G3 служит для питания обмотки возбуждения машины переменного тока М1,
работающей в режиме синхронного двигателя.
Преобразователь угловых перемещений G5 генерирует импульсы, поступающие на вход
указателя частоты вращения Р3 электромашинного агрегата.
Машина (синхронный двигатель) М1 получает питание от источника G1 через
трехфазную трансформаторную группу А2 и выключатель А6.
Реостат А9 выполняет роль резистора синхронизации и подключается выключателем А8 к
обмотке возбуждения синхронного двигателя М1 на этапе пуска последнего.
С помощью мультиметров блока Р1 контролируются ток возбуждения If и э.д.с. E0
испытуемого генератора G4.
Машина постоянного тока (тип 101.2)
• Номинальная мощность, Вт

90

71

•

•

Номинальное напряжение якоря, В

220

•

Номинальный ток якоря, А

0,56

Номинальная частота вращения,
мин–1

1500

•

Возбуждение

•

Номинальное напряжение
возбуждения, В

•

Номинальный ток обмотки
возбуждения, А
•
•

Независимое /параллельное/
последовательное
220

0,2

КПД, %

57,2

Направление вращения

реверсивное

•

Режим работы

двигательный/генераторный

Порядок выполнения работы
Техника безопасности
На измерительных клеммах стенда присутствуют напряжения величиной до 220 вольт!
Включение стенда – макета производить только обученному персоналу
(преподаватель, лаборант и т. п.), после контроля собранной электрической схемы на
стенде.
1. Перед включением стенда – макета, необходимо собрать требуемую
электрическую схему соединения и включения обмоток возбуждения,
сопротивления нагрузки.
2. Тумблером «включение двигателя» включить двигатель на макете.
3. С помощью регулятора на макете менять нагрузку в цепи генератора, и, тем,
самым, нагрузку на валу двигателя. Снять показания приборов в цепях
нагрузки, питания двигателя и обороты двигателя, показания занести в таблицу.
4. Рассчитать неизвестные единицы и записать в таблицу №1.

Содержание работы

1.

Собрать требуемую электрическую схему соединения и включения обмоток
возбуждения, сопротивления нагрузки. Включить в сеть.

2. Снять показания приборов в цепях нагрузки, питания двигателя и обороты
двигателя, показания занести в таблицу.
Таблица №1.
№ опыта

1

2

3

4

Е, В
Iв, мА
U, В
Iн, мА
3. Рассчитать неизвестные единицы и записать в таблицу №1.
4. Сделайте вывод о выполненной работе
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
___________________________
_____________________________________________________________________________
_________
_____________________________________________________________________________
_________
Контрольные вопросы
1. Формулировка закона Ома для двигателя постоянного тока, для генератора
постоянного тока.
2. Как подразделяются генераторы по способу обмотки возбуждения?
3. Назовите основные характеристики генератора и поясните их вид.
4. В чем состоит принцип работы двигателя постоянного тока?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5
Тема: «Испытание однофазного трансформатора»
Цели работы: Изучение принципа работы трансформатора и преобразования напряжения
переменного тока. Контроль освоения материала путем учебных задач. Обучение навыкам
работы с электрическими приборами и машинами.
Время выполнения работы: 2 часа.
Оборудование: Электрифицированный стенд «Принцип действия трансформатора»;
рабочие тетради; таблицы.
Наглядные пособия: модель однофазного трансформатора.
73

Теоретическая часть
Трансформатором называется статическое устройство, имеющее две или большое число
индуктивно связанных обмоток и предназначенное для преобразования переменного тока
одного напряжения в переменный ток другого напряжения.
Трансформатор – простой, надежный и экономичный электрический аппарат. Он не имеет
движущихся частей и скользящих контактных соединений, его КПД достигает 99%.
Трансформатор представляет собой замкнутый магнитопровод, на котором расположены
две или несколько обмоток. Магнитопровод изготавливают из материала –
трансформаторной стали, а для уменьшения потерь на вихревые токи в материал
магнитопровода вводят примесь кремния, повышающую его электрическое
сопротивление.
Магнитопровод собирают из отдельных листов электротехнической стали, изолированной
друг от друга теплостойким лаком или специальной бумагой. Такая конструкция
магнитопровода дает возможность в значительной степени ослабить в нем вихревые токи
и в конечном итоге увеличить КПД. Вихревые токи приводят к потерям электроэнергии на
нагрев проводника, в котором они возникли.
Обмотки трансформатора изготавливают из медного или алюминиевого провода и
располагают на одном или разных стержнях рядом или одну под другой.
Обмотку трансформатора, к которой отводится напряжение питающей сети, называют
первичной, а обмотку, к которой подсоединяется нагрузка, - вторичной.
Если необходимо повысить напряжение источника питания, то число витков вторичной
обмотки делают больше числа витков первичной обмотки, такой трансформатор называют
повышающим. Если необходимо понизить напряжение источника питания, то число
витков вторичной обмотки делают меньше числа витков первичной обмотки, такой
трансформатор называют понижающим.
Различают трансформаторы стержневого и броневого типов. У трансформаторов
стержневого типа обмотки находятся поверх магнитопровода, а у трансформаторов
броневого типа магнитопровод находится поверх обмоток, как бы бронируя их.

Порядок выполнения работы
1. Вынуть все перемычки из схемы на стенде.
2. Включить стенд (производится нажатием клавиши с надписью «СЕТЬ»).
3. Переключателем К1 подать питание на трансформатор. Снять и зафиксировать
показания приборов в первичной обмотке.

4. С помощью перемычек выбрать коэффициент трансформации (напряжение во
вторичной обмотке), и величину нагрузки (одна, две или три лампы).
5. Наблюдать за показаниями приборов, при различных переключениях схемы.
6. Переключения в схеме производятся при работающем стенде (под напряжением).
7. По окончании работы со стендом, отключить питание стенда клавишей «СЕТЬ».
Задание:
1. Записать формулы и произвести предварительные расчеты:
U1 = ; U2 = ; Uдоп = ; W доп = ; W1 = ; W2 = ; n= ; Фmax=
2. Записать паспортные данные трансформатора:
Тип
Напряжение на первичной обмотке U1
Номинальный ток нагрузки Iном
Число витков дополнительной обмотки Wдоп
Площадь сечения сердечника S
3. Начертить схему для проведения опыта холостого хода трансформатора.
4. Начертить схему для снятия внешней характеристики трансформатора.
5. Расчеты производить согласно своего варианта по таблице №1.
Таблица №1
№
варианта
U1,В
U2,В
Uдоп, В
Wдоп

1

2

3

4

5

6

7

8

100
10
1
10

50
150
5
20

100
100
2
5

100
150
5
10

200
100
10
15

60
150
3
5

100
200
10
20

100
50
1
10

Содержание работы
1. Записать формулы и произвести предварительные расчеты:
U1 = ;
U2 = ;
75

Uдоп = ;
W доп = ;
W1 = ;
W2 = ;
n= ;
Фmax=
2. Записать паспортные данные трансформатора:
Тип
Напряжение на первичной обмотке U1
Номинальный ток нагрузки Iном
Число витков дополнительной обмотки Wдоп
Площадь сечения сердечника S
3. Начертить схему для проведения опыта холостого хода трансформатора.
4. Начертить схему для снятия внешней характеристики трансформатора.
5. Расчеты производить согласно своего варианта по таблице №1.
6. Сделайте вывод о выполненной работе
Заполнить таблицы № 2,3.
Таблица №2.
U1,В

U2,В

Uдоп,В Wдоп

Iхх,мА Pхх,Вт W1

W2

n

Фmax,Вб

Таблица №3.
№ опыта
Uн, В
Iн, мА

1

2

3

4

5

6

Контрольные вопросы
1. Дайте определение трансформатора.
2. Какой принцип лежит в основе работы трансформатора?
3. Поясните принцип действия трансформатора.
4. Назовите виды основных потерь в трансформаторе и способы их уменьшения.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6
Тема «Испытание двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением, снятие его
рабочих характеристик»

Цели работы: Ознакомить с основами и сущностью физических процессов и явлений,
происходящими в электрических цепях. Обучение навыкам работы с электрическими
приборами и машинами, а также изучение их конструкции и составных частей. Изучение
характеристик машин постоянного тока, принципа обратимости машин постоянного тока.
Время выполнения работы: 2 часа.
Оборудование: Электрифицированный стенд «Характеристики электрических машин
постоянного тока»; рабочие тетради; таблицы.
Наглядные пособия: макет «Двигатель-генератор», якорь.
Теоретическая часть
Основные сведения теории электрических машин постоянного тока.
Электрические машины постоянного тока используются как в качестве генераторов, так
и в качестве двигателей. Наибольшее применение имеют двигатели постоянного тока,
области применения и диапазон мощности которых достаточно широки: от долей
ватт (для привода устройств автоматики) до нескольких тысяч киловатт (для привода
прокатных станов, шахтных подъемников и других механизмов). Двигатели постоянного тока широко используются для привода подъемных устройств в качестве крановых
двигателей и привода транспортных средств в качестве тяговых двигателей. Основные
преимущества двигателей постоянного тока по сравнению с бесколлекторными
двигателями переменного тока — хорошие пусковые и регулировочные свойства, возможность получения частоты вращения более 3000 об/мин, а недостатки — относительно
высокая стоимость, некоторая сложность в изготовлении и пониженная надежность. Все
эти недостатки машин постоянного тока обусловлены наличием в них щеточноколлекторного узла, который к тому же является источником радиопомех и
пожароопасности. Эти недостатки ограничивают применение машин постоянного тока.
Принцип действия машины постоянного тока.
Характерным признаком коллекторных машин является наличие у них коллектора —
механического преобразователя переменного тока в постоянный и наоборот.
Необходимость в таком преобразователе объясняется тем, что в обмотке якоря
коллекторной машины должен протекать переменный ток, так как только в этом случае в
машине происходит непрерывный процесс электромеханического преобразования
энергии.
Рассмотрим принцип действия коллекторного генератора постоянного тока. На рис. 1
изображена упрощенная модель такого генератора: между полюсами N и S постоянного
магнита находится вращающаяся часть генератора — якорь, вал которого посредством
шкива и ременной передачи механически связан с приводным двигателем (на рисунке не
показан) — источником механической энергии. В двух продольных пазах на сердечнике
якоря расположена обмотка в виде одного витка a,b,c,d, концы которого присоединены к
двум медным изолированным друг от друга полукольцам, образующим простейший
коллектор. На поверхность коллектора наложены щетки А и В, осуществляющие
скользящий контакт с коллектором и связывающие генератор с внешней цепью, куда
включена нагрузка сопротивлением R.
Предположим, что приводной двигатель вращает якорь генератора против часовой
стрелки, тогда в витке на якоре, вращающемся в магнитном поле постоянного магнита,
наводится ЭДС, мгновенное значение которой е = 2Вlv , а направление для положения
якоря, изображенного на рисунке, указано стрелками.
77

Рис. 1. Упрощенная модель коллекторной машины
В процессе работы генератора якорь вращается и виток a,b,c,d, занимает разное
пространственное положение, поэтому в обмотке якоря наводится переменная ЭДС. Если
бы в машине не было коллектора, то ток во внешней цепи (в нагрузке R) был бы
переменным, но посредством коллектора и щеток переменный ток обмотки якоря
преобразуется в пульсирующий ток во внешней цепи генератора, т. е. ток, неизменный по
направлению. При положении витка якоря, показанном на рис. 1, ток во внешней цепи (в
нагрузке) направлен от щетки А к щетке В; следовательно, щетка А является
положительной, а щетка В -- отрицательной. После поворота якоря на 1800 (рис. 2, а)
направление тока в витке якоря изменится на обратное, однако полярность щеток, а,
следовательно, и направление не тока во внешней цепи (в нагрузке) останутся
неизменными (рис. 2, б). Объясняется это тем, что в тот момент, когда ток в витке якоря
меняет свое направление, происходит смена коллекторных пластин под щетками. Таким
образом, под щеткой А всегда находится пластина, соединенная с проводником,
расположенным под северным магнитным полюсом, а под щеткой В - пластина,
соединенная с проводником, расположенным под южным полюсом. Благодаря этому
полярность щеток генератора остается неизменной независимо от положения витка якоря.
Что же касается пульсаций тока во внешней цепи, то они намного ослабится при
увеличении числа витков в обмотке якоря при их равномерном распределении по
поверхности якоря и соответствующем увеличении числа пластин в коллекторе.

Рис. 2. К принципу действия генератора постоянного тока:
___________ ЭДС и ток в обмотке якоря;
_ _ _ _ _ _ _ ЭДС и ток во внешней цепи генератора

В соответствии с принципом обратимости электрических машин упрощенная модель
машины постоянного тока может быть использована в качестве двигателя постоянного
тока. Для этого необходимо отключить нагрузку генератора R и подвести к щеткам
машины напряжение от источника постоянного тока. Например, если к щетке А
подключить зажим «плюс», а к щетке В «минус», то в обмотке якоря появится ток I ,
направление которого показано на рис. 3.

Рис. 3. К принципу действия двигателя постоянного тока.
В результате взаимодействия этого тока с магнитным полем постоянного магнита (полем
возбуждения) появятся электромагнитные силы FЭМ , создающие на якоре электромагнитный момент М и вращающие его против часовой стрелки. После поворота якоря на
1800 электромагнитные силы не изменят своего направления, так как одновременно с
переходом каждого проводника обмотки якоря из зоны одного магнитного полюса в зону
другого полюса в этих проводниках меняется направление тока.
Таким образом, назначение коллектора и щеток в двигателе постоянного тока — изменять
направление тока в проводниках обмотки якоря при их переходе из зоны магнитного
полюса одной полярности в зону полюса другой полярности.
Рассмотренная упрощенная модель машины постоянного тока не обеспечивает двигателю
устойчивой работы, так как при прохождении проводниками обмотки якоря
геометрической нейтрали nn (рис. 3) электромагнитные силы FЭМ = 0 (магнитная
индукция в середине межполосного пространства равна нулю). Однако с увеличением
числа проводников в обмотке якоря (при равномерном их распределении на поверхности
якоря) и числа пластин коллектора вращение якоря двигателя становится устойчивым и
равномерным.
Устройство коллекторной машины постоянного тока.
В настоящее время электромашиностроительные заводы изготовляют электрические
машины постоянного тока, предназначенные для работы в самых различных отраслях
промышленности, поэтому отдельные узлы этих машин могут иметь разную конструкцию, но общая конструктивная схема машин одинакова. Неподвижная часть машины
постоянного тока называется статором, вращающаяся часть — якорем (рис. 4).

79

Рис. 4. Устройство машины постоянного тока.
Статор. Состоит из станины 6 и главных полюсов 4. Станина 6 служит для крепления
полюсов и подшипниковых щитов и является частью магнитопровода, так как через нее
замыкается магнитный поток машины. Станину изготовляют из стали — материала,
обладающего достаточной механической прочностью и большой магнитной
проницаемостью. В нижней части станины имеются лапы 11 для крепления машины к
фундаментной плите, а по окружности станины расположены отверстия для крепления
сердечников главных полюсов 4. Обычно станину делают цельной из стальной трубы,
либо сварной из листовой стали, за исключением машин с весьма большим наружным
диаметром, у которых станину делают разъемной, что облегчает транспортировку и монтаж машины.
Главные полюсы предназначены для создания в машине магнитного поля возбуждения.
Главный полюс состоит из сердечника 6 и полюсной катушки 5. Со стороны, обращенной
к якорю, сердечник полюса имеет полюсный наконечник, который обеспечивает
необходимое распределение магнитной индукции в зазоре машины. Сердечники главных
полюсов делают шихтованными из листовой конструкционной стали толщиной 1—2 мм
или из тонколистовой электротехнической анизотропной холоднокатаной стали, например
марки 3411. Штампованные пластины главных полюсов специально не изолируют, так как
тонкая пленка окисла на их поверхности достаточна для значительного ослабления вихревых токов, наведенных в полюсных наконечниках пульсациями магнитного потока,
вызванного зубчатостью сердечника якоря. Анизотропная сталь обладает повышенной
магнитной проницаемостью вдоль проката, что должно учитываться при штамповке
пластин и их сборке в пакет. Пониженная магнитная проницаемость поперек проката
способствует ослаблению реакции якоря и уменьшению потока рассеяния главных и
добавочных полюсов.
В машинах постоянного тока небольшой мощности полюсные катушки делают
бескаркасными — намоткой медного обмоточного провода непосредственно на сердечник
полюса, предварительно наложив на него изоляционную прокладку (рис. 5, а). В большинстве машин (мощностью 1 кВт и более) полюсную катушку делают каркасной:
обмоточный провод наматывают на каркас (обычно пластмассовый), а затем надевают на
сердечник полюса (рис. 5, б). В некоторых конструкциях машин полюсную катушку для
более интенсивного охлаждения разделяют по высоте на части, между которыми
оставляют вентиляционные каналы.
Якорь. Якорь машины постоянного тока (рис. 4) состоит из вала 10, сердечника 3 с
обмоткой и коллектора 7. Сердечник якоря имеет шихтованную конструкцию и
набирается из штампованных пластин тонколистовой электротехнической стали. Листы
покрывают изоляционным лаком, собирают в пакет и запекают. Готовый сердечник
напрессовывают на вал якоря. Такая конструкция сердечника якоря позволяет
значительно ослабить в нем вихревые токи, возникающие в результате его

перемагничивания в процессе вращения в магнитном поле. На поверхности сердечника
якоря имеются продольные пазы, в которые укладывают обмотку якоря.
Обмотку выполняют медным проводом круглого или прямоугольного сечения. Пазы
якоря после заполнения их проводами обмотки обычно закрывают клиньями
(текстолитовыми или гетинаксовыми). В некоторых машинах пазы не закрывают
клиньями, а накладывают на поверхность якоря бандаж. Бандаж делают из проволоки или
стеклоленты с предварительным натягом. Лобовые части 9 обмотки якоря крепят к
обмоткодержателям бандажом.

Рис. 5. Главные полюсы с бескаркасной (а) и каркасной (б) полюсными катушками:
1 — станина, 2 — сердечник полюса, 3 — полюсная катушка
Коллектор 1 является одним из сложных узлов машины постоянного тока. Основными
элементами коллектора являются пластины трапецеидального сечения из твердотянутой
меди, собранные таким образом, что коллектор приобретает цилиндрическую форму. В
зависимости от способа закрепления коллекторных пластин различают два основных типа
коллекторов: со стальными конусными шайбами и на пластмассе. На рис. 6, а показано
устройство коллектора со стальными конусными шайбами. Нижняя часть коллекторных
пластин 6 имеет форму «ласточкина хвоста». После сборки коллектора эти части пластин
оказываются зажатыми между стальными шайбами 1 и 3, изолированными от медных
пластин миканитовыми манжетами 4. Конусные шайбы стянуты винтами 2. Между
медными пластинами расположены миканитовые изоляционные прокладки. В процессе
работы машины рабочая поверхность коллектора постепенно истирается щетками. Чтобы
при этом миканитовые прокладки не выступали над рабочей поверхностью коллектора,
что вызвало бы вибрацию щеток и нарушение работы машины, между коллекторными
пластинами фрезеруют пазы (дорожки) на глубину до 1,5 мм (рис. 6, б). Верхняя часть 5
коллекторных пластин (см. рис. 6, а), называемая петушком, имеет узкий продольный паз,
в который закладывают проводники обмотки якоря и тщательно припаивают.

Рис. 6. Устройство коллектора с конусными шайбами

81

Техника безопасности
На измерительных клеммах стенда присутствуют напряжения величиной до 220 В !
Включение стенда – макета производить только обученному персоналу (преподаватель,
лаборант и т. п.), после контроля собранной электрической схемы на стенде.
Технические характеристики стенда: Стенд «Двигатель – Генератор» работает
совместно со стендом «Характеристики электрических машин постоянного тока», на
котором расположены электроизмерительные приборы, тахометр и гнезда – контакты,
для возможности включения различных схем питания обмоток двигателя. Питание
осуществляется от однофазной сети 220 В , 50Гц.
На стенде изображены схемы подключения двигателя и генератора постоянного тока.
С помощью стенда собираются различные схемы подключения и измерения параметров
двигателя и генератора, что позволяет производить снятие характеристик двигателя:
скорости вращения якоря двигателя в зависимости от схемы возбуждения, нагрузки на
валу и других факторов

Порядок выполнения работы
1. Перед включением стенда – макета, необходимо собрать требуемую
электрическую схему соединения и включения обмоток возбуждения,
сопротивления нагрузки.
2. Тумблером «включение двигателя» включить двигатель на макете.
3. С помощью регулятора на макете менять нагрузку в цепи генератора, и, тем,
самым, нагрузку на валу двигателя. Снять показания приборов в цепях
нагрузки, питания двигателя и обороты двигателя, показания занести в таблицу.
4. Для расчетов использовать данные таблицы №1, согласно своего варианта.
Таблица №1
№
варианта
ce
n,об/мин
Ф,Вб

1

2

3

4

5

6

7

8

33,3
100
0,001

33,3
50
0,001

66,6
100
0,001

16,6
50
2*0,001

16,6
100
2*0,001

66,6
50
0,001

33,3
100
3*0,001

16,6
100
3*0,001

5. Вывод по работе.

Содержание работы
1. Записать формулы и произвести предварительные расчеты.
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
__________________
2. Записать паспортные данные двигателя:
- тип
- напряжение
- ток якоря
- ток возбуждения
- частота вращения
3. Начертить электрическую схему для испытаний двигателя постоянного тока
4. Заполнить таблицу №2.
Таблица № 2.
№ опыта
Iв,мА
I,мА
N, об/мин
Iя,мА

1

2

3

4

5

6

6. Выводы по работе. __________________________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
____________________________________

Контрольные вопросы
1. В чем состоит принцип работы двигателя постоянного тока?
2. Перечислите основные способы возбуждения двигателя постоянного тока.
3. Назовите способы регулирования частоты вращения двигателя постоянного
тока.
4. В чем особенности двигателя постоянного тока с последовательным
возбуждением и где он нашел применение?

83

ПРАКТИЧЕСКАЯ

РАБОТА № 7

Тема «Испытание трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором,
пуск его в ход и снятие рабочих характеристик»
Цели работы: Ознакомление обучающихся с основами и сущностью физических
процессов и явлений, происходящими в электрических цепях. Обучение навыкам работы с
электрическими приборами и машинами, а также изучение их конструкции и составных
частей. Изучение характеристик и способов подключения электрических двигателей
переменного тока.
Время выполнения работы: 2 часа.
Оборудование: Электрифицированный стенд «Схема подключения асинхронного
двигателя», стенд – макет «Способы подключения и характеристики асинхронного
двигателя»; рабочие тетради.
Наглядные пособия: Модели статора и ротора.
Теоретическая часть
Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором
Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором - это асинхронный
электродвигатель, у которого ротор выполнен с короткозамкнутой обмоткой в виде
беличьей клетки [1].
Конструкция асинхронного электродвигателя
Трехфазный асинхронный электродвигатель, как и любой электродвигатель, состоит из
двух основных частей - статора и ротора. Статор - неподвижная часть, ротор вращающаяся часть. Ротор размещается внутри статора. Между ротором и статором
имеется небольшое расстояние, называемое воздушным зазором, обычно 0,5-2 мм.

Статор асинхронного двигателя

Ротор асинхронного двигателя

Статор состоит из корпуса и сердечника с обмоткой. Сердечник статора собирается из
тонколистовой технической стали толщиной обычно 0,5 мм, покрытой изоляционным
лаком. Шихтованная конструкция сердечника способствует значительному снижению
вихревых токов, возникающих в процессе перемагничивания сердечника вращающимся
магнитным полем. Обмотки статора располагаются в пазах сердечника.

Корпус и сердечник статора асинхронного электродвигателя

Конструкция шихтованного сердечника асинхронного двигателя

Ротор состоит из сердечника с короткозамкнутой обмоткой и вала. Сердечник ротора
тоже имеет шихтованную конструкцию. При этом листы ротора не покрыты лаком, так
как ток имеет небольшую частоту и оксидной пленки достаточно для ограничения
вихревых токов.
Принцип работы. Вращающееся магнитное поле

85

Принцип действия трехфазного асинхронного электродвигателя основан на способности
трехфазной обмотки при включении ее в сеть трехфазного тока создавать вращающееся
магнитное поле.
Вращающееся магнитное поле - это основная концепция электрических двигателей и
генераторов.

Вращающееся магнитное поле асинхронного электродвигателя

Частота вращения этого поля, или синхронная частота вращения прямо пропорциональна
частоте переменного тока f1 и обратно пропорциональна числу пар полюсов р трехфазной
обмотки.

•

,
где n1 – частота вращения магнитного поля статора, об/мин,

•

f1 – частота переменного тока, Гц,

•

p – число пар полюсов
Короткозамкнутый ротор асинхронного двигателя
По этому принципу также работает асинхронный электродвигатель. Вместо рамки с током
внутри асинхронного двигателя находится короткозамкнутый ротор по конструкции
напоминающий беличье колесо. Короткозамкнутый ротор состоит из стержней накоротко
замкнутых с торцов кольцами.

Короткозамкнутый ротор "беличья клетка" наиболее широко используемый в
асинхронных электродвигателях (показан без вала и сердечника)
Трехфазный переменный ток, проходя по обмоткам статора, создает вращающееся
магнитное поле. Таким образом, также как было описано ранее, в стержнях ротора будет
индуцироваться ток, в результате чего ротор начнет вращаться. На рисунке ниже Вы

можете заметить различие между индуцируемыми токами в стержнях. Это происходит изза того что величина изменения магнитного поля отличается в разных парах стержней, изза их разного расположения относительно поля. Изменение тока в стержнях будет
изменяться со временем.

Вращающееся магнитное поле пронизывающее короткозамкнутый ротор

Магнитный момент действующий на ротор
Вы также можете заметить, что стержни ротора наклонены относительно оси вращения.
Это делается для того чтобы уменьшить высшие гармоники ЭДС и избавиться от
пульсации момента. Если стержни были бы направлены вдоль оси вращения, то в них
возникало бы пульсирующее магнитное поле из-за того, что магнитное сопротивление
обмотки значительно выше магнитного сопротивления зубцов статора.
Скольжение асинхронного двигателя. Скорость вращения ротора
87

Отличительный признак асинхронного двигателя состоит в том, что частота вращения
ротора n2меньше синхронной частоты вращения магнитного поля статора n 1.
Объясняется это тем, что ЭДС в стержнях обмотки ротора индуцируется только при
неравенстве частот вращения n2