НТЦ-01.06.1. Теоретические основы электротехники и электроники с МПСО

Лабораторный стенд предназначен для изучения основ электротехники и электроники в высших и средних специальных учебных заведениях.

Стенд позволяет проводить следующие лабораторные работы:

1. Линейные цепи постоянного тока.
   Объект исследования: разветвленная цепь постоянного тока с двумя источниками ЭДС.
   В лабораторной работе экспериментально проверяются законы Ома и Кирхгофа, применяется метод узловых потенциалов для расчета электрической цепи.
2. Активный двухполюсник постоянного тока.
   Объект исследования: активный двухполюсник постоянного тока.
   В лабораторной работе производится расчет и экспериментальная проверка расчета электрической цепи методом эквивалентного генератора, исследуются различные режимы работы активного двухполюсника, влияние соотношения внутреннего сопротивления активного двухполюсника и нагрузки на передачу мощности нагрузке.
3. Пассивный двухполюсник в цепи переменного тока.
   Объект исследования: пассивные двухполюсники переменного тока (активное сопротивление, индуктивность, емкость).
   В лабораторной работе исследуется влияние характера пассивного двухполюсника переменного тока на соотношение полной и активной мощностей.
4. Резонансные явления в линейных цепях синусоидального тока.
   Объект исследования: электрические цепи переменного тока с последовательно (резонанс напряжений) и параллельно (резонанс токов) включенными индуктивным и емкостным элементами.
   В лабораторной работе исследуются явления резонанса напряжений и токов.
5. Трехфазная цепь, соединенная по схеме звезда.
   Объект исследования: трехфазная цепь переменного тока при соединении нагрузок в звезду.
   Исследуются симметричная (во всех фазах включена активная нагрузка сопротивлением 110 Ом мощностью 100 Вт), равномерная (в различные фазы включены активная, активно-индуктивная и активно-емкостная нагрузки сопротивлением 250 Ом) и неравномерная нагрузки (создается из равномерной при уменьшении сопротивления активной нагрузки) при питании от сети с нулевым проводом и без него.
6. Трехфазная цепь, соединенная по схеме треугольник.
   Объект исследования: трехфазная цепь переменного тока при соединении нагрузок в треугольник.
   Исследуются нагрузки аналогичные лабораторной работе 5.
7. Индуктивно-связанные цепи.
   Объект исследования: Электрическая цепь, содержащая индуктивно связанные элементы.
   В лабораторной работе исследуются катушки индуктивности с индуктивной связью при встречном и согласном включении.
8. Линейные цепи периодического несинусоидального тока.
   Объект исследования: электрическая цепь переменного тока, содержащая элемент с нелинейной вольтамперной характеристикой (диод).
   В лабораторной работе исследуется влияние нелинейного элемента на форму тока и напряжения.
9. Переходные процессы в линейных цепях постоянного тока.
   Электрическая цепь, содержащая индуктивные и емкостные элементы,  подключенная к источнику прямоугольного импульсного  напряжения.
   В лабораторной работе исследуются переходные процессы тока и напряжения при единичном воздействии на электрическую цепь, содержащую индуктивность и емкость.
10. Цепи с нелинейными резистивными сопротивлениями.
    Объект исследования: электрическая цепь, содержащая элементы с нелинейной вольтамперной характеристикой (диод, стабилитрон, варистор).
    В лабораторной работе снимаются вольтамперные характеристики нелинейных резистивных элементов.
11. Феррорезонансные цепи.
    Объект исследования: феррорезонансная цепь.
    В лабораторной работе исследуется явление феррорезонанса.
12. Исследование выпрямителей.
    Объекты исследования: однофазные неуправляемые выпрямители (одно- и двухполупериодный), однофазный управляемый тиристорный выпрямитель (нулевая схема).
13. Исследование схем компенсационного стабилизатора напряжения с использованием ОУ.
    Объект исследования: компенсационный стабилизатор напряжения с отсечкой по току.
14. Исследование схем пассивных и активных сглаживающих фильтров.
    Объекты исследования: пассивные фильтры (активно-индуктивный, активно-емкостный) активный фильтр.
15. Исследование однокаскадных усилителей.
    Объекты исследования: однокаскадный усилитель с общим эмиттером, однокаскадный усилитель с общим коллектором.
16. Исследование дифференциального усилителя.
    Объект исследования: дифференциальный усилитель.
17. Исследование усилителей мощности.
    Объекты исследования: усилитель мощности с общим коллектором построенный на паре Дарлингтона, комплементарный усилитель мощности.
18. Исследование операционных усилителей.
    Объекты исследования: операционный усилитель (ОУ), инвертирующий усилитель на базе ОУ, неинвертирующий усилитель на базе ОУ.
19. Исследование схем на ОУ.
    Объекты исследования: сумматор на базе ОУ, интегрирующее звено на базе ОУ, дифференцирующее звено на базе ОУ, генератор пилообразного напряжения на базе ОУ.
20. Исследование компаратора.
    Объект исследования компаратор на ОУ, триггер Шмидта на ОУ.
21. Исследование генераторов.
    Объекты исследования: генератор синусоидального напряжения на транзисторе, генератор синусоидального напряжения на ОУ (по схеме моста Вина).
22. Исследование мультивибратора на ОУ.
    Объекты исследования: мультивибратор на базе ОУ, ждущий мультивибратор на базе ОУ.

Конструктивный состав оборудования:

Конструктивно стенд состоит из двух частей:

• корпуса, в который установлена часть электрооборудования, электронные платы, лицевая панель и столешница интегрированного рабочего стола;
• дополнительного силового модуля.

В корпусе стенда размещены:

• плата генератора синусоидального сигнала;
• плата источников питания;
• плата транзисторных усилителей;
• плата операционных усилителей;
• лабораторный автотрансформатор 0,16кВт;
• катушки индуктивности с замкнутым магнитопроводом, с воздушным зазором в магнитопроводе и без магнитопровода;
• измерительный комплекс.

На лицевой панели изображены электрические схемы объектов исследования. Все схемы, изображенные на панели, разбиты на группы в соответствии с тематикой проводимых работ. На панели установлены коммутационные гнёзда, стрелочные щитовые приборы, коммутационная аппаратура, а также органы управления, позволяющие изменять параметры элементов при проведении лабораторной работы.

К органам управления относятся:

• переключатель лабораторного автотрансформатора (ЛАТРа), который позволяет изменять напряжение в пределах 0..220В с шагом 2 В;
• переключатель  блока переменного резистора, позволяющий изменять сопротивление в пределах 0..1 кОм с шагом 100 Ом;
• тумблеры магазина конденсаторов, который дает возможность изменять емкость в пределах 0..17 мкФ с шагом 0,1 мкФ;.

В дополнительном модуле установлены:

• резисторы ПЭВ-100, представляющие нагрузки в лабораторных работах по исследованию трехфазных и однофазных цепей переменного тока;
• трансформаторы ОСМ1-0,1, катушки индуктивности, дроссели;
• конденсаторы МБГО, представляющие магазин конденсаторов.

Измерения производятся с помощью цифрового измерительного комплекса встроенного в стенд и подключаемого к персональному компьютеру через шину USB.
На панели стенда установлено 11 цифровых измерительных приборов классом точности не хуже 1, среди них:

• вольтметров 4 шт.;
• амперметров 6 шт.;
• ваттметр 1 шт.

Существует возможность в ходе лабораторной работы изменять профили индикации цифровых приборов.
В профиле индикации задаются следующие параметры:

• предел измерения прибора;
• характеристики измеряемой величины (род тока для амперметров и вольтметров, составляющие мощности для ваттметра).

Цифровые приборы содержат встроенную память на 50 измерений, что дает возможность автоматически проводить серию измерений с интервалом от 0,1 с. с сохранением результатов в память приборов.
На панели стенда имеются специальные гнезда, для подключения трех гальванически развязанных щупов, с помощью которых имеется возможность снимать осциллограммы сигналов на любых контрольных точках.
Проведение лабораторных работ возможно как в ручном режиме, так и в режиме диалога с персональным компьютером.

К лабораторному стенду прилагается программное и методическое обеспечение:

• программа тестирования студента для допуска к лабораторным работам. В процессе тестирования проверяются как теоретические знания, так и знание содержания выполняемой лабораторной работы. В результате тестирования студент получает оценку знаний;
• программное обеспечение измерительного комплекса;
• комплект методической и технической документации, предназначенный для преподавательского состава.

Программное обеспечение МПСО позволяет:

• выводить в одних координатных осях до 21 измерительного канала, с индивидуальной настройкой параметров масштаба по вертикали для каждого из каналов и общей для всех каналов настройкой параметров масштаба по горизонтали;
• строить фигуры Лиссажу для двух любых измерительных каналов;
• производить анализ спектра любого из используемых измерительных каналов;
• производить измерение частоты сигнала на любом из используемых каналов;
• вычислять активную, реактивную составляющие мощности, полную  мощность, коэффициент мощности;
• сохранять массив данных из буфера для последующего анализа;
• производить экспорт осциллограмм в графические форматы;
• задавать параметры ЦАП. ЦАП позволяет формировать сигналы синусоидальной, треугольной и прямоугольной формы.

Технические характеристики оборудования:

Технические характеристики стенда:

Технические характеристики МПСО:

Технические характеристики ПК:

Комплектность оборудования “Теоретические основы электротехники и электроники с МПСО” модификации НТЦ-06.100:

• лабораторный стенд “Теоретические основы электротехники и электроники с МПСО” НТЦ-06.100;
• дополнителный силовой модуль;
• программное обеспечение;
• методические указания;
• паспорт;
• комплект перемычек;
• персональный компьютер.