Электротехника

УДК 621.3
Согласно 436-ФЗ от 29.12.2010 «О защите детей от

ББК 31.2
информации, причиняющей вред их здоровью и развитию»

Л17
данная продукция маркировке не подлежит.

Рецензенты:

канд. техн. наук, доц. С.Д. Игнатов (СибАДИ, г. Омск);
канд. техн. наук, доц. И.К. Потеряев (СибАДИ, г. Омск)

Работа утверждена редакционно-издательским советом СибАДИ в качестве 

лабораторного практикума.

Л17

Лазута, Иван Васильевич. 
Электротехника : лабораторный практикум / И.В. Лазута, И.А. Реброва. – 2-е изд., дериватив., перераб. и доп. – Электрон. дан. – Омск : 
СибАДИ, 2022. – Режим доступа: http://bek.sibadi.org/MegaPro, для авторизованных пользователей. – Загл. с экрана. 

Содержит краткие теоретические сведения, методику и порядок выполне
ния лабораторных работ по электротехнике.

Предназначен для выполнения лабораторных работ по электротехническим

дисциплинам обучающимися всех направлений подготовки и форм обучения.
Имеет интерактивное оглавление в виде закладок.

Издание подготовлено на кафедре «Автоматизация производственных про
цессов и электротехника».

Текстовое (символьное) издание (2,85 МБ)
Системные требования: Intel, 3,4 GHz; 150 МБ; Windows XP/Visa/7/10 
1 ГБ свободного места на жестком диске; программа для чтения pdf-файлов: 
Adobe Acrobat Reader / Foxit Reader 

Редактор Н.И. Косенкова 

Издание второе, деривативное, переработанное и дополненное

Подписано к использованию 28.10.22

Издательско-полиграфический комплекс СибАДИ
644080, г. Омск, пр. Мира, 5
РИО ИПК СибАДИ
644080, г. Омск, ул. 2-я Поселковая, 1

© ФГБОУ ВО «СибАДИ», 2017
© ФГБОУ ВО «СибАДИ», 2022

ВВЕДЕНИЕ

Лабораторные занятия являются одним из важнейших элементов 

учебного процесса высшего учебного заведения. При проведении лабораторных работ преследуются следующие основные цели:

1) приобретение практических навыков работы с оборудованием 

и измерительными приборами;

2) приобретение навыков обработки и анализа эксперимен
тально полученных данных;

3) экспериментальное подтверждение теоретических знаний и 

их критическое осмысление;

4) развитие творческого мышления и любознательности у сту
дентов.

Лабораторные занятия по электротехнике представляют собой

экспериментальную практическую работу и закрепляют теоретический
материал, который студенты проходят на лекциях и в ходе самостоятельной теоретической подготовки.

В процессе выполнения лабораторных работ по электротехнике

студенты знакомятся с устройством и принципом работы электроизмерительных приборов, устройств и машин; осваивают технику электрических измерений и методику проведения лабораторного эксперимента, чтения и монтажа электрических схем; самостоятельно решают 
несложные вопросы исследовательского характера.

Поэтому практические навыки, приобретенные при выполнении 

лабораторных работ, не могут быть компенсированы другими видами 
учебных занятий. К подготовке, выполнению, обработке и анализу экспериментальных данных, а также к защите лабораторных работ студенты должны относиться очень серьёзно и ответственно.

ПРАВИЛА ОХРАНЫ ТРУДА И ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ

ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

Согласно ГОСТ 12.1.019–2017. «Электробезопасность. Общие 

требования и номенклатура видов защиты» опасное и вредное воздействия на людей электрического тока, электрической дуги и электромагнитных полей проявляются в виде электротравм и заболеваний, включая профессиональные и производственно-обусловленные заболевания.
Электрический ток может вызвать электрический ожог или нанести тяжелые поражения нервной, сердечной и дыхательной системам человека [1].

Степень опасного воздействия на человека электрического тока и 

электрической дуги зависит от [1]:

•
величины напряжения прикосновения, электрического сопро
тивления тела человека, силы тока, протекающей через него, а также 
величины падающей энергии электрической дуги;

•
рода (постоянный, переменный, выпрямленный) тока и ча
стоты переменного электрического тока;

•
пути протекания тока через тело человека и площади контакта 

электрической дуги с поверхностью тела человека;

•
продолжительности воздействия электрического тока и элек
трической дуги на организм человека;

•
индивидуальных особенностей организма человека;

•
условий внешней среды.

Опасность поражения электрическим током возрастает с увели
чением напряжения прикосновения.

Согласно ГОСТ 12.1.009–2017. «Электробезопасность. Термины 

и определения» сверхнизкое (малое, потенциально безопасное при эксплуатации) напряжение не превышает 50 В переменного и 120 В постоянного тока [2].

Согласно ГОСТ 12.1.038–82. «Электробезопасность. Предельно 

допустимые значения напряжений прикосновения и токов» безопасным при прикосновении длительностью более 1 секунды считается
действующее значение напряжения 20 В переменного тока частотой 
50 Гц и среднее значение напряжения 40 В постоянного тока [3].

Согласно ГОСТ 12.1.038–82. «Электробезопасность. Предельно 

допустимые значения напряжений прикосновения и токов» переменный ток силой более 0,3 мА – вреден, более 6 мА – опасен и может 
привести к серьёзным поражениям организма, а силой 100 мА и выше
– смертелен и приводит к фибрилляции сердца [3].

Основными опасными зонами лабораторных стендов как дей
ствующего электрооборудования являются клеммы источников питания, измерительных приборов и устройств, подключаемых в электрическую цепь [1].

Соединительные провода, используемые для монтажа электриче
ской цепи, имеют изоляционное покрытие и специальные вилочные 
наконечники для фиксации винтовыми зажимными клеммами стенда. 
Питание на стенды лаборатории подается с общего вводного распределительного щита. Стенд оборудован индивидуальным выключателем, 
отключающим стенд от общей сети питания, и защитными автоматами-выключателями, срабатывающими при превышении определённых значений тока в цепи. Также в лаборатории имеется контур электрического заземления, к которому подключен каждый действующий 
стенд. На случай возгорания в лаборатории имеется порошковый огнетушитель.

С обучающимися, прибывшими для проведения лабораторных

занятий в учебную лабораторию, должен проводиться первичный инструктаж по охране труда и технике безопасности на рабочем месте.

Первичный инструктаж на рабочем месте проводит непосред
ственный руководитель работ (преподаватель или инженер лаборатории) с каждым обучающимся или группой обучающихся. Первичный 
инструктаж сопровождается устной проверкой знаний. О проведении 
первичного инструктажа на рабочем месте и проверке знаний инструктор делает запись в специальный журнал с обязательной подписью инструктируемого и инструктирующего.

Если обучающийся не прошёл проверку знаний или проявил 

злостное нарушение правил охраны труда и электробезопасности, то 
он отстраняется от работ до успешного прохождения проверки знаний, 
приобретённых на первичном инструктаже. Основанием для отстранения может стать служебная записка от руководителя работ, проводившего инструктаж и/или проверку знаний.

До непосредственного выполнения лабораторных работ допуска
ются обучающиеся, достигшие совершеннолетия (18 лет).

Перед началом работы руководитель работ проверяет целост
ность заземляющих проводов и шин заземления, исправность оборудования и приборов; обесточивает лабораторные стенды с общего распределительного щита, о чём устно сообщает обучающимся и сотрудникам лаборатории. При наличии неисправностей оборудования и контуров заземления их нужно устранить.

Во время непосредственного проведения работ руководитель ра
бот лично проверяет электрическую цепь, оценивает правильность 
монтажа и выполнение требований электробезопасности, после чего 
дает разрешение на включение стенда. Во время работ руководитель 
ведет постоянный контроль соблюдения требований охраны труда и 
техники безопасности.

По положениям правил охраны труда [4], пожарной и электробез
опасности при нахождении в учебной лаборатории обучающимся
ЗАПРЕЩАЕТСЯ:

•
находиться в учебной лаборатории в верхней одежде, склады
вать верхнюю одежду на столы и стулья;

•
открывать и потреблять еду и напитки;

•
проявлять излишнюю физическую активность (бегать, пры
гать, бить, бороться, баловаться и пугать окружающих).

При проведении лабораторных работ в учебной лаборатории обу
чающимся ЗАПРЕЩАЕТСЯ:

•
приступать к монтажу схемы, не убедившись в том, что стенд 

обесточен;

•
проверять пальцами наличие напряжения между выводами 

источников питания или линейных проводов генератора;

•
использовать устройства, приборы и соединительные провода 

с повреждениями, загрязнениями и нарушением изоляции;

•
проводить монтажные работы на высоте более 1,3 м;

•
самостоятельно включать стенд без проверки электрической 

цепи и разрешения руководителя работ;

•
наступать на провода и кабели временной прокладки; касаться 

обнаженными частями тела клемм стенда и приборов, наконечников 
проводов и прочих токопроводящих элементов стенда при наличии 
напряжения на стенде;

•
оставлять рабочее место без присмотра при включенном 

стенде;

•
перекрывать проход по лаборатории вдоль стендов стульями 

и иными предметами мебели;

•
проводить изменение структуры цепи или её демонтаж при 

наличии напряжения на стенде.

По окончании работы обучающийся обязан доложить результаты 

руководителю и получить его разрешение на выключение стенда и демонтаж цепи. После окончания работ руководитель обязан отключить 
общий рубильник или автоматический выключатель на вводном распределительном щите.

Учебная лаборатория для проведения лабораторных работ по 

электротехнике представляет собой действующий объект, т.к. на оборудование лаборатории подано или в любой момент может быть подано напряжение. Основным опасным для здоровья и жизни человека 
фактором в лаборатории является поражение электрическим током. 
Тело человека обладает свойством электропроводности, и при соприкосновении с неизолированными элементами стенда, находящимися 
под напряжением, через него начнёт протекать электрический ток.

При ВОЗНИКНОВЕНИИ ОПАСНОЙ СИТУАЦИИ на рабочем 

месте (короткого замыкания цепи, обрыва заземляющих проводов,
нагрева, искрения, появления запаха, дыма или шума в оборудовании, 
срабатывания автоматов защиты сети и т.д.) НЕМЕДЛЕННО обесточить стенд и сообщить о случившемся руководителю работ.

При ПОПАДАНИИ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО 

ТОКА незамедлительно обесточить стенд, отключить общий рубильник и сообщить о случившемся руководителю работ. В случае невозможности мгновенного отключения стенда поражаемого необходимо 
отстранить от источника поражения, используя не проводящие ток 
предметы интерьера, одежды и обуви. При необходимости оказать пострадавшему доврачебную помощь, используя конкретные правила, 
методы и приёмы оказания первой медицинской помощи. Транспортировать пострадавшего в ближайшее лечебное учреждение. О случившемся доложить в отдел охраны труда.

При ВОЗГОРАНИИ оборудования лаборатории отключить общий 

рубильник и сообщить о случившемся руководителю работ. При необходимости эвакуировать обучающихся, воспользоваться порошковым 
огнетушителем и вызвать подразделение МЧС по телефону 112.

СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

Электроизмерительными приборами называют средства элек
трических измерений, предназначенные для выработки сигналов, 
функционально связанных с измеряемыми физическими величинами в 
форме, доступной для восприятия наблюдателем или автоматическим 
устройством. В группу электроизмерительных приборов входят также 
кроме показывающих измерительных приборов и другие средства измерений – меры, преобразователи, комплексные установки [5].

Электроизмерительные приборы широко используются при 

наблюдении за работой электроустановок, при контроле за их состоянием и режимами работы, при учете расхода и качества электрической 
энергии, при ремонте и наладке электротехнического оборудования. 

Для правильного измерения электрических величин необходимо:
1) правильно выбрать тип прибора, схему его включения в элек
трическую цепь, класс точности, предел измерения. Предел измерения 
прибора должен быть близок к измеряемому значению. Это обеспечивает бóльшую точность измерения. Класс точности прибора определяется необходимой точностью измерений;

2) определить цену деления шкалы прибора.
На рис. 1 приведена схема включения средств измерения электри
ческих величин: силы тока – амперметр A; напряжения – вольтметр V 
и активной мощности – ваттметр W.

Амперметр A включается в цепь последовательно с нагрузкой. 

При изменении предела измерения прибор должен быть обесточен. Амперметры сконструированы таким образом, что внутреннее сопротивление его токовой обмотки очень мало, поэтому при измерениях влиянием 
внутреннего сопротивления амперметров можно пренебречь.

Рис. 1. Схема включения средств измерения

электрических величин

U
V

*

*

А

U
W

I

A

~U

Вольтметр V включается в цепь параллельно участку, на котором 

измеряется напряжение. Изменение предела измерения может производиться при наличии напряжения в цепи. Вольтметры имеют очень 
большое сопротивление внутренней потенциальной обмотки, поэтому 
при измерении напряжения в лабораторных работах влиянием внутреннего сопротивления вольтметра можно пренебречь.

Ваттметр W имеет две обмотки: токовую (*-A) и потенциальную

(*-U). Токовая обмотка прибора включается в цепь последовательно с 
нагрузкой, а потенциальная обмотка – параллельно участку, на котором измеряется мощность. Зажимы, отмеченные точкой или звездочкой (генераторные), соединяются вместе между собой и с проводом, 
идущим от источника энергии. При изменении предела измерения прибор должен быть обесточен. Ваттметры сконструированы таким образом, что внутреннее сопротивление токовой обмотки очень мало, а потенциальной – очень велико. Поэтому при измерениях влиянием ваттметра на параметры цепи можно пренебречь.

ОПИСАНИЕ СТЕНДА И ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

Учебная лаборатория электротехники и электроники оснащена 

стендами марки ЛЭС-5 (рис. 2). Эти стенды предназначены для выполнения лабораторных работ по дисциплинам электротехнического 
цикла, читаемым обучающимся всех форм обучения в СибАДИ.

Стенд ЛЭС-5 имеет:
1) стол;
2) приборный щит;

Рис. 2. Вид общий лабораторного стенда ЛЭС-5

1
2

3

4
5

6
7

8

3) внешние электротехнические устройства: лабораторный авто
трансформатор, катушка индуктивности, ползунковый реостат;

4) переносные измерительные приборы: ваттметр, амперметр, 

вольтметр, мультиметр.

Приборный щит включает шесть блоков (см. рис. 2):
•
блок распределительный 1;

•
блок конденсаторов 2;

•
блок источников постоянного напряжения 3;

•
блок ламп накаливания 4;

•
блок трёхфазного трансформатора 5;

•
блок резисторов 6.

Блок распределительный (БР) предназначен для включения 

стенда, питания источников постоянного напряжения и вывода на панель блока подводимого трёхфазного напряжения.

Включение стенда осуществляется пакетным трёхфазным вы
ключателем 7. Для защиты стенда от коротких замыканий установлен
трёхфазный автомат токовой защиты сети ВА 47-29 на 6 А – 8.

К клеммной колодке блока подводится трёхфазная система элек
тропитания с действующим значением линейного напряжения 240 В. 
На панели блока имеются клеммы трёх фаз (А, В, С) и нейтрального
провода (0). Для каждой фазы имеется световая индикация неоновыми 
лампами. На передней панели имеются розетки Ш1 (напряжение 127
(133) В, фаза – ноль) и Ш2 (напряжение 220 (230) В, линейное).

Блок конденсаторов представлен набором из 10 конденсаторов, 

соединенных параллельно и образующих конденсатор переменной ёмкости. Ввод конденсаторов в цепь осуществляется тумблерами, выводы конденсаторов соединены с двумя общими клеммами. Ёмкость 
конденсаторов изменяется дискретно в интервале от 0,25 до 44,75 мкФ. 
Кроме того, в блоке имеются три дополнительных конденсатора с номиналом 10, 20 и 30 мкФ.

Блок источников постоянного напряжения осуществляет преоб
разование подводимого к стенду переменного трёхфазного напряжения в напряжение постоянного тока. Блок состоит из однофазного 
трансформатора, имеющего одну первичную обмотку и три понижающие вторичные обмотки, к каждой из которых по двухполупериодной 
схеме подключены полупроводниковые диоды, выполняющие роль 
выпрямителей. Выпрямленное напряжение с каждой обмотки выво

дится на панель блока в виде клемм источников постоянного напряжения U1, U1, U3. Также в блоке питания имеются четыре отдельных полупроводниковых диода Д1 – Д4.

Блок ламп накаливания включает три группы ламп накаливания

с номинальным напряжением 220 (230) В и мощностью 25 Вт. В каждой группе имеется 5 ламп, соединенных параллельно. Наличие индивидуальных тумблеров выключения ламп обеспечивает изменение 
нагрузки в пределах от 0 до 125 Вт в группе. Каждая группа ламп имеет 
пару входных клемм A-X, B-Y, C-Z. В лабораторных работах этот блок 
используется как активная нагрузка.

Блок трёхфазного трансформатора содержит три однофазных 

трансформатора ТПП 280-220-50К с первичными обмотками A-X, B-Y, 
C-Z с номинальным напряжением 220 (230) В и вторичными обмотками 
а-х, в-y, с-z. Благодаря раздельному исполнению трансформаторов 
можно реализовывать различные группы соединений обмоток.

Блок резисторов включает набор сопротивлений Rl – R7 и два вы
ключателя В1 и В2.

В качестве индуктивного приёмника электрической энергии ис
пользуется катушка индуктивности. Катушка индуктивности совместно с конденсатором переменной ёмкости используется в лабораторных работах для исследования режимов резонанса в цепях однофазного синусоидального тока.

Источником регулируемого од
нофазного синусоидального напряжения является лабораторный автотрансформатор (JIATP) (рис. 3), который подключается к распределительному блоку. Клеммы JIATPa A-X
соединяются с клеммами фазного 
напряжения блока А и 0, а к клеммам 
а-х
подключается внешняя часть 

цепи.

Для плавного регулирования 

силы тока или напряжения в электрических цепях постоянного и переменного тока
используется реостат

РСПС-2 (рис. 4).

Рис. 3. Внешний вид

лабораторного автотрансформатора