Laboratorium z podstaw elektrotechniki i elektroniki

Spis treści

Przedmowa / 11

1. Pomiary wielkości elektrycznych / 13
1.1. Przyrządy pomiarowe / 16
1.2. Woltomierze elektromagnetyczne / 18
1.3. Amperomierze elektromagnetyczne / 19
1.4. Watomierze prądu przemiennego / 22
1.4.1. Pomiary mocy w obwodach prądu jednofazowego / 23
1.5. Pomiary oscyloskopowe / 24

2. Pomiary w obwodach prądu stałego / 27
2.1. Prąd elektryczny i jego parametry / 27
2.2. Rodzaje prądu elektrycznego / 30
2.3. Elementy obwodów elektrycznych prądu stałego / 31
2.4. Podstawowe prawa obwodów prądu stałego / 32
2.4.1. Prawo Ohma dla prądu stałego / 32
2.4.2. Prawa Kirchhoffa dla prądu stałego / 33
2.4.3. Współpraca rzeczywistego źródła z odbiornikiem / 35
2.5. Pomiary prądu stałego / 37
2.6. Pomiary napięcia stałego / 37
2.7. Pomiary rezystancji / 38
2.7.1. Pomiary rezystancji metodą techniczną / 38
2.7.1.1. Układ poprawnie mierzonego prądu / 39
2.7.1.2. Układ poprawnie mierzonego napięcia / 40
2.7.2. Pomiary rezystancji metodami mostkowymi / 41
2.8. Przykładowe pytania sprawdzające / 42
2.9. Pomiary laboratoryjne / 43
2.9.1. Pomiary prądów i napięć w obwodzie rozgałęzionym / 43
2.9.2. Pomiary rezystancji metodą techniczną / 44
2.9.3. Wyznaczanie parametrów źródła rzeczywistego / 45

3. Obwody jednofazowe prądu sinusoidalnego / 47
3.1. Graficzny i matematyczny opis przebiegu prądu sinusoidalnego / 47
3.2. Prawo Ohma dla prądu sinusoidalnego / 50
3.3. Moce przy prądzie sinusoidalnym / 51
3.4. Impedancja szeregowego i admitancja równoległego połączenia elementów pasywnych / 55
3.5. Kompensacja mocy biernej / 56
3.6. Przykładowe pytania sprawdzające / 59
3.7. Pomiary laboratoryjne / 59
3.7.1. Badanie prostych obwodów prądu sinusoidalnego / 59
3.7.2. Pomiary w obwodzie szeregowym RL (ze zmienną rezystancją) / 60
3.7.3. Kompensacja mocy biernej indukcyjnej / 62

4. Badanie obwodów trójfazowych / 65
4.1. Powstawanie prądu trójfazowego / 65
4.2. Połączenie odbiornika w gwiazdę / 66
4.3. Połączenie odbiornika w trójkąt / 70
4.4. Przełączanie gwiazda - trójkąt / 72
4.5. Pomiary mocy w układach trójfazowych / 73
4.6. Przykładowe pytania sprawdzające / 75
4.7. Pomiary laboratoryjne / 76
4.7.1. Badanie odbiornika rezystancyjnego połączonego w gwiazdę / 76
4.7.2. Badanie odbiornika impedancyjnego 77
4.7.3. Badanie symetrycznego odbiornika rezystancyjnego połączonego w trójkąt / 79

5. Elektryczne obwody rezonansowe / 81
5.1. Zjawisko rezonansu w obwodach elektrycznych / 81
5.2. Parametry charakteryzujące obwody rezonansowe / 82
5.3. Szeregowy obwód rezonansowy / 83
5.4. Równoległy obwód rezonansowy / 87
5.5. Przykładowe pytania sprawdzające / 89
5.6. Pomiary laboratoryjne / 89
5.6.1. Badanie właściwości rezonansu napięć / 89
5.6.2. Badanie właściwości rezonansu prądów / 90

6. Badanie transformatora jednofazowego / 91
6.1. Budowa i zasada działania transformatora / 91
6.2. Stan jałowy transformatora / 92
6.3. Stan obciążenia transformatora / 95
6.4. Stan zwarcia transformatora / 98
6.5. Przykładowe pytania sprawdzające / 99
6.6. Pomiary laboratoryjne / 100
6.6.1. Pomiar przekładni i próba stanu jałowego / 100
6.6.2. Próba zwarcia / 101
6.6.3. Próba obciążenia / 103

7. Stany nieustalone / 105
7.1. Zjawisko komutacji w obwodach elektrycznych / 105
7.2. Załączenie napięcia w obwodzie RL / 107
7.3. Załączenie napięcia w obwodzie RC / 109
7.4. Stany nieustalone w szeregowym połączeniu RLC / 111
7.5. Płaszczyzna fazowa / 114
7.6. Przykładowe pytania sprawdzające / 116
7.7. Pomiary laboratoryjne / 116
7.7.1. Badanie obwodów RL i RC / 116
7.7.2. Analiza zjawiska komutacji w obwodzie RLC / 117
7.7.3. Badanie obwodu RLC metodami symulacyjnymi / 118

8. Badanie silnika asynchronicznego / 119
8.1. Budowa i zasada działania silnika asynchronicznego / 119
8.2. Charakterystyki mechaniczne silnika / 120
8.3. Poślizg, sprawność i prędkość obrotowa / 121
8.4. Rozruch i regulacja prędkości silników indukcyjnych / 123
8.5. Charakterystyka mechaniczna silnika pierścieniowego i klatkowego przy regulacji prędkości obrotowej / 126
8.6. Przykładowe pytania sprawdzające / 129
8.7. Pomiary laboratoryjne / 129
8.7.1. Wyznaczanie charakterystyk mechanicznych silnika asynchronicznego przy częstotliwościowej regulacji obrotów / 129

9. Badanie silnika prądu stałego / 131
9.1. Budowa i zasada działania silnika prądu stałego / 131
9.2. Podstawowe zależności opisujące pracę maszyn prądu stałego / 132
9.3. Silniki samowzbudne i obcowzbudne / 135
9.4. Rozruch i hamowanie silnika szeregowego / 137
9.5. Rozruch i hamowanie silnika obcowzbudnego / 141
9.6. Charakterystyki mechaniczne (zewnętrzne) silników prądu stałego / 142
9.7. Przykładowe pytania sprawdzające / 144
9.8. Pomiary laboratoryjne / 145
9.8.1. Regulacja prędkości obrotowej silnika za pomocą zmiany napięcia w obwodzie twornika / 145
9.8.2. Regulacja prędkości obrotowej silnika za pomocą prądu wzbudzenia / 146

10. Układy napędowe z silnikiem prądu stałego / 147
10.1. Metoda rezystancyjna regulacji prędkości / 147
10.2. Regulacja prędkości przez zmianę strumienia magnetycznego Φ / 148
10.3. Regulacja prędkości przez zmianę napięcia twornika / 149
10.4. Układ Ward-Leonarda / 149
10.4.1. Rozruch układu Leonarda / 153
10.4.2. Praca hamulcowa / 153
10.4.3. Wykorzystanie prostownika sterowanego / 155
10.4.3.1. Stałe czasowe układu regulacji / 157
10.5. Przykładowe pytania sprawdzające / 160
10.6. Pomiary laboratoryjne / 160
10.6.1. Badanie układu Leonarda / 160
10.6.2. Badanie zespołu maszyn wraz ze sterownikiem tyrystorowym / 161

11. Badanie silnika skokowego / 163
11.1. Idea funkcjonowania silnika skokowego / 163
11.2. Budowa silnika skokowego / 164
11.3. Algorytm sterowania silników skokowych / 169
11.4. Charakterystyki statyczne silników skokowych / 174
11.5. Charakterystyki dynamiczne silników skokowych / 175
11.6. Przykładowe pytania sprawdzające / 176
11.7. Pomiary laboratoryjne / 177
11.7.1. Wyznaczenie charakterystyki mechanicznej / 177
11.7.2. Wyznaczenie charakterystyk dynamicznych / 178
11.7.2.1. Wyznaczenie częstotliwości rozruchowej / 178
11.7.2.2. Wyznaczenie częstotliwości roboczej / 178

12. Badanie układu nawrotnego / 179
12.1. Charakterystyki mechaniczne silnika klatkowego przy pracy nawrotnej / 179
12.2. Nagrzewanie się silnika przy pracy nawrotnej / 180
12.3. Hamowanie elektryczne i rozruch silnika / 183
12.4. Aparatura stosowana przy pracy nawrotnej / 185
12.5. Przykładowe pytania sprawdzające / 186
12.6. Pomiary laboratoryjne / 187

13. Ochrona przeciwporażeniowa i zabezpieczenia urządzeń elektrycznych / 189
13.1. Zabezpieczenia od zwarć i przeciążeń / 189
13.1.1. Bezpieczniki topikowe / 189
13.1.2. Zabezpieczenia elektromagnetyczne / 191
13.1.3. Zabezpieczenia termiczne / 192
13.1.4. Zasady doboru zabezpieczeń / 193
13.2. Ochrona przeciwporażeniowa 195
13.2.1. Ochrona od porażeń w urządzeniach elektrycznych / 198
13.2.1.1. Uziemienie ochronne / 201
13.2.1.2. Zerowanie ochronne / 202
13.3. Przykładowe pytania sprawdzające / 204
13.4. Pomiary laboratoryjne 204
13.4.1. Sprawdzenie skuteczności zerowania / 204
13.4.2. Pomiar rezystancji izolacji / 205
13.4.3. Zdejmowanie charakterystyki czasowo-prądowej zabezpieczenia termicznego / 205
13.4.4. Badanie wyłącznika różnicowoprądowego / 206

14. Badanie elektronicznych elementów półprzewodnikowych / 207
14.1. Budowa półprzewodników i ich własności elektryczne / 207
14.2. Złącze p-n / 209
14.2.1. Własności złącza spolaryzowanego w kierunku przewodzenia / 210
14.2.2. Własności złącza spolaryzowanego w kierunku zaporowym / 210
14.3. Diody półprzewodnikowe / 211
14.3.1. Półprzewodnikowe diody prostownicze / 211
14.3.2. Dioda Zenera / 212
14.3.3. Dioda pojemnościowa / 213
14.3.4. Dioda tunelowa / 214
14.3.5. Fotodioda i fotoogniwo / 214
14.4. Tranzystory / 215
14.5. Tyrystor / 219
14.6. Triak / 221
14.7. Przykładowe pytania sprawdzające / 222
14.8. Pomiary laboratoryjne / 222
14.8.1. Badanie diod półprzewodnikowych / 222
14.8.2. Wyznaczanie charakterystyk tranzystorów / 224
14.8.3. Badanie tyrystora / 224

15. Badanie układu zasilającego prądu stałego / 227
15.1. Idea funkcjonowania zasilacza / 227
15.2. Prostowniki / 228
15.2.1. Prostownik jednofazowy półokresowy / 228
15.2.2. Prostownik jednofazowy pełnookresowy / 230
15.2.3. Prostowniki wielofazowe / 232
15.3. Filtry wygładzające RC, LC / 233
15.4. Stabilizatory napięcia / 235
15.4.1. Stabilizator równoległy / 236
15.4.2. Stabilizator szeregowy / 237
15.4.3. Stabilizator impulsowy / 240
15.5. Przykładowe pytania sprawdzające / 241
15.6. Pomiary laboratoryjne / 242
15.6.1. Badanie prostownika jednopołówkowego i dwupołówkowego / 242
15.6.2. Badanie właściwości prostownika z filtrem / 243
15.6.3. Badanie członu stabilizatora / 243

16. Badanie układów pracy wzmacniaczy operacyjnych / 245
16.1. Idea działania wzmacniaczy operacyjnych / 245
16.2. Własności idealnego wzmacniacza operacyjnego / 247
16.3. Podstawowe układy pracy wzmacniaczy operacyjnych / 248
16.3.1. Komparator / 248
16.3.2. Wzmacniacz operacyjny ze sprzężeniem zwrotnym / 249
16.4. Przykładowe pytania sprawdzające / 258
16.5. Pomiary laboratoryjne / 258
16.5.1. Badanie układu sumującego / 258
16.5.2. Badanie układu różnicowego / 259
16.5.3. Badanie układu różniczkującego / 259
16.5.4. Badanie układu całkującego / 260
16.5.5. Badanie wzmacniacza logarytmującego / 260
16.5.6. Badanie układu mnożącego / 262

17. Sprzężenie zwrotne / 263
17.1. Pojęcie sprzężenia zwrotnego / 263
17.2. Elementarna teoria sprzężenia zwrotnego / 264
17.3. Rodzaje sprzężeń zwrotnych / 265
17.3.1. Ujemne i dodatnie sprzężenie zwrotne / 265
17.3.2. Układy sprzężenia zwrotnego / 267
17.4. Wpływ ujemnego sprzężenia zwrotnego na parametry układu elektrycznego / 268
17.4.1. Wpływ na zniekształcenia / 268
17.4.2. Wpływ na parametry robocze wzmacniaczy / 270
17.5. Przykładowe pytania sprawdzające / 274
17.6. Pomiary laboratoryjne / 274
17.6.1. Zdejmowanie charakterystyki przejściowej / 275
17.6.2. Zdejmowanie charakterystyki amplitudowo-częstotliwościowej / 276
17.6.3. Pomiar modułu impedancji wejściowej / 277
17.6.4. Pomiar modułu impedancji wyjściowej / 277

18. Podstawy techniki cyfrowej / 279
18.1. Podstawowe pojęcia techniki cyfrowej / 279
18.2. Minimalizacja funkcji logicznych / 281
18.3. Podstawowe układy cyfrowe – bramki logiczne / 282
18.4. Przerzutniki / 284
18.5. Asynchroniczny przerzutnik RS / 285
18.6. Przerzutniki synchroniczne / 286
18.7. Liczniki / 287
18.8. Rejestry / 289
18.9. Multipleksery i demultipleksery / 289
18.10. Konwertery kodów / 290
18.11. Przykładowe pytania sprawdzające / 291
18.12. Pomiary laboratoryjne / 291
18.12.1. Badanie bramek logicznych / 291
18.12.2. Badanie przerzutników / 292

Literatura / 293

Informacje o bezpieczeństwie produktu Informacje o producencie