Лабораторные работы

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ
Лабораторная работа № 1
ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ
Цель: Ознакомиться с использованием амперметров, вольтметров,
ваттметров.
Оборудование: трансформатор, амперметры, вольтметры, ваттметр,
реостат, реохорд, магазин сопротивлений.
Задание 1. Изучение электроизмерительных приборов
Изучите обозначения и параметры электроизмерительных приборов,
используя приведенные в конце пособия литературу и таблицу 1.
Необходимо знать смысл, уметь определять по прибору и выбирать
для использования: пред измерения, цену деления, класс точности,
абсолютную погрешность измерения, цену деления, класс точности,
абсолютную погрешность измерения.
Задание 2. Расширение предела измерения амперметра
Для измерения амперметром токов большей величины, чем его предел
измерения, параллель величины, называемое шунт. При этом ток IА , текущий
через амперметр, оказывается в раз меньше исходного тока I1.
(1.1)
Если судить о токе I1 по показанию амперметра, то предел измерения
у амперметра с шунтом увеличивается в п раз. Зная сопротивления
амперметра RA и шунта Rm .можно найти из закона Ома
(1.2)
Ход работы
1 .Соберите схему рисунок 1.1, используя в качестве шунта реохорд.
2.Задавая n = (2 +4), рассчитайте для шунта необходимую длину
проволоки реохорда по формуле
(1.3)
которая следует из (1.2) при учете, что сопротивление шунта равно
где Rp- сопротивление реохорда, указанное на его корпусе,
l - длина включенной части реохорда в см.
Установите эту длину на реохорде.
3.Меняя ток реостатом в пределах всей области показаний амперметра
А, определите токи через амперметры
А и А1 не менее 6 раз. Данные
занесите в таблицу.
4. Определите п
по формуле (1.1) для каждого случая. Найдите
среднее значение nср и сравните его с первоначально заданным. Зная nср,
определите предел измерения и цену деления амперметра с шунтом.
Тр.
U=12B
А1
I
IA
I
I
Ш
Рисунок 1.1
R=100Ом
А
IA
реохорд
Схема шунтирования амперметра
Задание 3. Расширение предела измерения вольтметра
Для измерения вольтметром напряжения U1 большей величины, чем
его предел измерения, к вольтметру последовательно подключается
добавочное сопротивление RД. При этом напряжение на вольтметре UV
уменьшается в п раз по сравнению с напряжением U1
(1.4)
Если судить о напряжении Ut по показанию вольтметра, то предел
измерения у вольтметра с добавочным сопротивлением увеличивается в п
раз. Зная сопротивления RV и RД, можно найти из закона Ома
(1.5)
Ход работы
1 .Соберите схему рисунок 1.2, используя в качестве добавочного
сопротивления магазин сопротивлений.
2.Задав n=(2÷3), рассчитайте RД по формуле (1.5) и установите это
значение на магазине сопротивлений.
3.Меняя напряжение реостатом, запишите показания вольтметров не
менее 6 раз и занесите их в таблицу.
4.
Определите
среднее значение nпр
п по формуле (1.4) для каждого случая. Найдите
и сравните его с первоначально заданным. Зная nпр.,
определите предел измерения и цену деления вольтметра с добавочным
сопротивлением
Тр.
U=12B
RД
RV
R=100Ом
V
V1
Рисунок 1.2 Схема расширения предела измерения вольтметра
Задание 4. Измерение мощности электрического тока в активном
сопротивлении Приборы переменного тока проградуированы таким
образом, что они показывают не амплитуды тока 1о, или напряжения Uo, а их
действующие значения I, U, причем 1=1оЛ/2, U=Uo/V2. Мощность переменного
тока определяется по формуле P=U-I -cosg>, где <р - сдвиг фаз между током и
напряжением. Если цепь не содержит емкости или индуктивности, то ее
сопротивление называется активным и <р = 0. В этом случае мощность можно
найти двумя способами: 1) Как произведение показаний вольтметра и
амперметра; 2) По показанию ваттметра.
Ход работы
1. Соберите схему рисунок 1.3, содержащую ваттметр и активное
сопротивление в виде набора ламп накаливания, рассчитанных на переменное
напряжение 220 В.
2. Включая лампы по отдельности и группами, снимите показания
приборов и занесите их в таблицу 1.1:
Таблица 1.1 Показания приборов
№
1
I,A
U, B
I·U,Вт
P,Вт
I·U-P,Вт
2
Рисунок 1.3 Схема измерения мощности электрического тока
3. Используя классы точности измерительных приборов, найдите
абсолютные погрешности ΔI, ΔU, ΔР и вычислите погрешность Δ|I·UP|=|ΔI·U|+|ΔU·I|+|ΔP|.Сравните ее с числами, находящимися в правом столбце
таблицы. Если результаты близки, то два указанных метода измерения
мощности дают совпадающие результаты с точностью до погрешности
измерений.
Контрольные вопросы
1. Объясните
обозначения,
имеющиеся
на
электроизмерительном
приборе, определите его параметры: цену деления, абсолютную погрешность
измерения.
2. Как следует выбирать предел измерения у многопредельного
прибора?
3. Каково устройство и принцип действия прибора?
4. Выведите формулы (1.2) и (1.5).
5. Как следует подбирать в схему вольтметр и амперметр по величине
ихсопротивления?
Лабораторная работа №2.
ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ ЭЛЕКТРОПЛИТКИ
Цель работы: ознакомление с основными деталями электроплитки;
приобретение навыков по ремонту электроплитки;
приобретение навыков по ремонту электроплитки.
Приборы и материалы: лабораторная установка, мультиметр,
отвертка слесарно-монтажная D= 4мм, D = 6мм ГОСТ 17199-88. Указания к
работе:
1) Разобрать
электроплитку,
записывая
по
порядку
последовательность выполняемых действий.
2) Пользуясь
мультиметром,
прозвонить
электрические
цепи
электроплитки и составить принципиальную схему соединений.
3) Сборку произвести в обратной последовательности.
Перед включением электроплитки в сеть, следует проверить
исправность электрической цепи.
Внимание: Работу выполнять в соответствии с правилами
техники безопасности.
Рисунок 2.1 Электроплита
Введение
Лабораторные работы предназначены для студентов специального
курса "Бытовая техника".
Лабораторные работы призваны закрепить и расширить теоретические
знания на практике, а также помочь развить навыки по ремонту
электроплитки.
В лабораторных работах даны общие сведения по изучаемой теме,
методические
указания
к
выполнению,
позволяющие
студентам
самостоятельно выполнять работы.
Общие методические рекомендации по выполнению
лабораторных работ
В ходе выполнения лабораторных работ студенты должны:
- ознакомиться с устройством электроплитки;
- научиться составлять электрическую схему;
- понять принцип действия электроплитки;
- приобрести навыки по ремонту.
Подготовка к
лабораторной работе предусматривает изучение
теоретического материала, а также выполнение расчетной части задания.
При
выполнении
лабораторных
работ
целесообразно
руководствоваться следующими общими рекомендациями:
1) Прежде чем приступать к выполнению лабораторных работ,
необходимо внимательно изучить теоретический материал по предмету;
2) Условием
успешного
выполнения
задания
внимательное ознакомление:
- с установкой и ее составляющими деталями;
- измерительными приборами;
- инструментом, необходимым при выполнении работы.
Правила техники безопасности
является
При пользовании бытовыми электроприборами и их ремонте следует
строго следить за исправностью штепсельных розеток, шнура питания, электроконтактов и т.п. Все оголившиеся части приборов должны быть тщательно изолированы изоляционной лентой.
Шнур электроприбора должен иметь вилку для подключения. Запрещается включать оголенные концы провода в розетку без вилки.
При включении (отключении штепсельной вилки ее нужно держать за
корпус, а не за провод или шнур. Нельзя пользоваться штепсельной розеткой
при снятой или сломанной крышке.
Во избежание коротких замыканий и замыканий прибора на корпус
нельзя разбирать схемы электроприборов и их ремонтировать, не отключив
от сети.
Инструменты, используемые при ремонте должны иметь электроизолированные ручки.
Краткие теоретические сведения.
Нагревательные элементы могут быть открытыми спиральными
(Рисунок 2.2.а), закрытыми спиральными, пластинчатыми и трубчатыми.
Для изготовления нагревательных элементов используют материалы
и сплавы, которые имеют большое удельное сопротивление, высокую
температуру плавления и обладают стойкостью против окисления в воздухе
при нагреве. К таким материалам относятся сталь, чугун, реотан, никелин,
нихром, фехраль, константан.
В
трубчатых
изготовлена
из
нагревательных
жаропрочной
элементах
проволоки
(Рис.
высокого
2.2.б)
спираль
сопротивления,
вставленной в металлическую трубку. Зазор между спиралью и стенками
трубки заполнен кварцевым песком или керамической пылью. Спираль
насажана на контактную шпильку, прикрепленную к трубке стекловидной
эмалью.
Рисунок.2.2
Пластинчатые
элементы
Нагревательные элементы.
(Рисунок
2.2.в)
представляют
собой
миканитовую плоскую основу, на которую намотана проволока из нихрома
или фехроля и подсоединена к контактным выводам. Сверху и снизу
пластинчатый элемент закрыт от замыкания на корпус пластинами из
миканита.
На качество электронагревательных приборов и их надежность в эксплуатации в большей степени влияют изоляционные материалы, используемые для изготовления втулок, прокладок, и бусинок для защиты корпуса от
токоведущих частей. Они должны обладать высокими изоляционными свойствами, механической прочностью, хорошей теплопроводностью и влагонепроницаемостью. К таким материалам относят слюду, миканит, фарфор, флагопит, степатит, талькохлорит. В приборах с высокой температурой
нагрева(700-900 град) в качестве тепловой изоляции применяют окись
алюминия и магнезии, а также стеклянную и шлаковую вату, слюдяную
крошку, асбест и др.
Технические характеристики электроплиток.
Время разогрева конфорок (в зависимости от их типа и
диаметра), мин.
4-20
КПД, %
56-70
Число ступеней переключателя мощности, не менее3
Мощность
минимальной ступени нагрева,
ВТ, диаметром, мм
145мм-250Вт
на
180мм-300Вт
Средний ресурс времени конфорок, ч:
Штампованных
2000 ч.
Пирокерамических
4000 ч.
из ТЭНов
5000 ч.
Длина шнура, м
1,3м
Электроплитки открытого типа.
Достоинством электроплиток с открытым нагревательным элементом
является большая эффективность отдачи тепла, простота осмотра и ремонта
нагревательного элемента, простота конструкции и низкая себестоимость.
Недостатком - является недолговечность.
Спираль в таких электроплитках размещается в пазах керамического
основания, корпус изготавливается из листовой стали или алюминия,
покрытого жаропрочным лаком.
Высота ножек корпуса плитки должна быть не менее 50 мм, дно
корпуса плитки покрыто слоем тепловой изоляции и закрыто металлическим
экраном. Керамическое основание сверху закрыто металлическим ободом,
чтобы дно посуды не касалось спирали. Концы спирали изолированы
фарфоровыми бусами. На концах спирали имеются контактные петли,
которые закрепляются винтами к штифтам, прикрепленным к корпусу
изоляционными втулками из электротехнической керамики. Контактная
колодка для соединительного шнура защищена сверху металлическим
козырьком от попадания жидкости на контакты.
Рисунок 2.3 Электроплитка открытого типа.
Электроплитки закрытого типа.
Диаметр рабочей поверхности электроплитки закрытого типа не менее
150 мм. Нагревательная поверхность плиток должна быть гладкой, без
трещин и раковин.
Нагрев рабочей поверхности при номинальных значениях напряжения
и температуре окружающей среды 20 град., устанавливается через 20
мин. Не ниже 400 град. На высшей ступени нагрева ( 100%).
Преимуществом плиток закрытого типа является их долговечность
(более 1500 часов), большой коэффициент полезного действия 65-80%, их нагревательный элемент надежно защищен от механических повреждений и
попадания влаги.
Плитки закрытого типа (Рисунок 2.3) менее опасны в эксплуатации.
Спираль
находится
в
металлическом
корпусе
и
защищена
от
соприкосновения с ним фарфоровыми или керамическими бусами и
асбестовыми прокладками.
Трубчатые нагревательные элементы особенно долговечны и хорошо
защищены от соприкосновения и механических повреждений, а также они
быстрее нагревают и с меньшими потерями.
Рисунок 2.4
Одноконфорочная электроплитка закрытого типа.
Электроплитки с терморегулятором имеют следующим символы
нагревания:
Таблица 2.1 Символы нагревания
Средняя температура В центре
Символ условия нагревания
конфорки, °С
130-170
I
200-240
II
280-330
III
Таблица 2.2 Возможные неисправности электроплиток.
Неисправность
Конфорка при включении в сеть не нагревается на всех ступенях
мощности.
Причина неисправности
Неисправны розетка,
провод или нарушен
контакт. Перегорела
спираль.
Конфорка при включении в сеть не нагревается на некоторых сту-
Перегорела одна из спиралей.
Неисправен переключа-
Способ устранения
Розетку, провод или
вилку при необходимости заменить.
Затянуть контактные
винты в вилке.
Заменить конфорку.
Заменить переключатель, конфорку.
Продолжение таблицы 2.2
пенях мощности.
Не горит световой индикатор
Не горит световой индикатор, ТЭН не греется
Не отключается ТЭН в
регулируемом диапазоне
Не греется ТЭН
тель
Нарушен контакт.
Перегорел резистор или
световой индикатор.
Обрыв цепи: вилка набор зажимов - центральный вывод светового индикатора
Залипание контакта регулятора мощности
Нарушен контакт с выводами ТЭНа. Перегорела спираль
Проверить контакт.
Заменить резистор или
световой индикатор.
Устранить обрыв цепи
Заменить регулятор
мощности
Отрегулировать контакт.
Заменить ТЭН.
После ремонта необходимо проверить мегаометром сопротивление
изоляции электроплитки, которое должно быть не менее 2 Мом.
Контрольные вопросы:
1. Какие типы электроплиток вы знаете?
2. Назовите возможные неисправности электроплиток?
3.Какие конструкции нагревательных элементов вы знаете?
Лабораторная работа № 3
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПОДОШВЫ УТЮГА
Цель
работы:
сравнить
температуру
подошвы
утюга
с
требованиями стандарта, определить циклическое колебание температуры,
температуру избыточного нагрева.
Приборы и материалы: лабораторная установка из утюга, часы.
Указания к работе:
1. Измерить температуру подошвы.
1.1. На утюг подать напряжение, которое необходимо для
номинальной потребляемой мощности. Для каждого положения указателя
температуры терморегулятора измерить максимальную и минимальную
температуру
в
терморегулятора
течение
пять
«вкл-откл.»
последовательных
в
установившемся
циклов
работы
тепловом
режиме.
Результаты измерений и вычислений внести в таблицу 5.1, сравнить со
стандартом.
Таблица 5.1 Результатов измерений и вычеслений
Цикл «вкл.
1
2
3
4
Ср
5
– откл.
75 – 115 С˚
tmaxC˚,
tminC˚
105 – 155
C˚ tmaxC˚,
tminC˚
145 – 205
C˚ tmaxC˚,
tminC˚
Среднее арифметическое значение пяти самых высоких и пяти
самых низких температур представляет температуру подошвы утюга для
данного положения терморегулятора.
Средняя максимальная температура при предельном положении
указателя температур терморегулятора не должна превышать 250 °С.
2. Измерить температуру избыточного нагрева.
2.1.Утюг нагреть, включённым в сеть питания при таком положении
указателя
температур
терморегулятора,
которая
обеспечивает
в
установившемся тепловом режиме среднюю температуру в точке измерения
(120 ± 10) °С.
1 МЕТОДЫ ОТБОРА ОБРАЗЦОВ
Для измерения рабочих характеристик следует отбирать образцы из
числа утюгов, прошедших испытания, установленные ГОСТ 307.1, раздел
3, и принятые техническим контролем изготовителя.
2 ТРЕБОВАНИЯ К ПОДГОТОВКЕ И ПРОВЕДЕНИЮ ИЗМЕРЕНИЙ
Общие условия подготовки и проведения измерений — по ГОСТ
307.1, раздел 4, с дополнениями, указанными в настоящем стандарте.
3 ТРЕБОВАНИЯ К СРЕДСТВАМ ИЗМЕРЕНИЙ
3.1 Измерения, при которых требуется поддержание напряжения
питающей сети и частоты ока в определенных пределах, если отдельно не
указано, проводят средствами измерения класса точности не ниже 1,0.
3.2 Условия
окружающей
среды
должны
контролироваться
средствами измерений с абсолютной погрешностью, указанной ниже:
1) температура ±1С;
2) относительная влажность ±3 %;
3) атмосферное давление ±2 кПа.
3.3 Температура
воды,
применяемой
прииспытаниях,
должна
контролироваться средствами измерений с абсолютной погрешностью ±1
"С.
3.4 С датчиками температуры применяют прибор для измерения
термо ЭДС класса точности не ниже 1,0.
3.5 Допустимое
относительное
отклонение
номинального
напряжения при измерениях рабочих характеристик не более ±2 %.
3.6 Средства измерений должны быть проверены, иметь документ или
клеймо, удостоверяющее их пригодность к использованию.
4 ВИДЫ ИЗМЕРЕНИЙ И ПРОГРАММА ИСПЫТАНИЙ.
4.1 Измерение рабочих характеристик утюга.
4.1.1 Рабочие
требованиями
ГОСТ
характеристики
307.1,
должны
утюга,
регламентированные
определяться
измерениями,
изложенными в настоящем стандарте.
4.1.2 Перечень измерений, проводимых для всех типов утюгов:
1) измерение массы;
2) измерение длины шнура питания;
3) измерение стойкости подошвы к царапинам — по ГОСТ 307.1,
раздел 4;
4) измерение потребляемой мощности;
5) измерение времени нагрева подошвы утюга;
6) проверка
равномерности
распределения
температур
по
поверхности подошвы утюга;
7) определение самой горячей точки;
8) определение прочности нанесенного политетрафторэтиленового
или аналогичного покрытия (далее полимерного покрытия) на подошву
(для утюгов, имеющих полимерное покрытие подошвы).
4.1.3 Перечень
дополнительных
измерений
для
утюга
с
терморегулятором:
1) измерение температуры подошвы утюга;
2) измерение температуры избыточного нагрева;
3) измерение циклического колебания температуры в самой горячей
точке;
4) определение снижения температуры под нагрузкой;
5) проверка стабильности работы терморегулятора.
4.1.4Дополнительным измерением для утюга с термо-выключателем с
самовозвратом является измерение температуры подошвы.
4.1.5Перечень
дополнительных
измерений
при
проверке
на
парообразование или парение для утюга с пароувлажнителем:
1) измерение времени нагрева утюга до достижения способности
парения;
2) измерение продолжительности и интенсивности парения;
3) измерение обшей продолжительности парения с использованием
жесткой воды без очистки.
4.2 Программа испытания
4.2.1
Программа
испытаний
и
объем
измерений
рабочих
характеристик утюгов различных типов и конструктивных исполнений в
соответствии с таблицей.
Таблица 5.1 Испытания и измерения характеристик утюгов
Измеряемые
Номер
параметры
подразд
1 Масса
ела
5.1
2 Длина шнура
3питания
Потребляемая
5.2
5.3
УТ,
У
Обозначение и объем
У,У0 УТП, УаП
УТУ
УТПР
УП,
у0П
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
мощность
4 Время нагрева
5.4
подошвы
5 Равномерность
5.5
+
+
+
+
+
+
5.5.2
+
+
+
+
+
+
7 Температура
5.6
+
+
—
+
подошвы
8 Температура
5.7
+
—
—
+
—
—
5.8
+
—
—
+
—
—
—
—
+
—
—
распределения
температуры по
поверхости подошвы
6 Самая горячая
точка подошвы
—
избыточного нагрева
9 Циклическое
колебание
температуры
10 Снижение
температуры
подошвы утюга
под нагрузкой
5.9
1- выводы термопары; 2 — диск термопары; 3 — керамическая втулка; 4—
пружина; 5—регулировочная гайка; б—отверстие для присоединительных
проводов термопары
Рисунок 3.1
Способ крепления термопары.
5 МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ
5.1 Измерение массы
Массу утюга следует измерять без шнура питания. Шнур отсоединяют от
утюга, отключая его клемм или снимая подвижную часть штепсельного разъема.
Массу утюга измеряют в килограммах взвешиванием с точностью до. 0,01 кг и
записывают с округлением до первого знака после запятой.
5.2 Измерение длины шнура питания
Длину шнура питания следует измерять от точки ввода в корпус утюга
кабельной части соединителя до точки ввода в штепсельную вилку, учитывая
возможные предохранительные устройства.
Длину шнура питания следует выражать в метрах и округлять в сторону
ближайших 5 см.
5.3 Измерение потребляемой мощности
5.3.1 Для измерения потребляемой мощности утюг следует установить на
три заостренные металлические опоры, выполненные таким образом, чтобы
поддерживать подошву утюга в горизонтальной плоскости на расстоянии не менее
100 мм от поверхности, на которой закреплены опоры.
5.3.2
При
терморегулятора
наличии
следует
терморегулятора
установить
указатель
положение,
достижению максимальной температуры
температур
соответствующее
нагрева до упора в до
ограничителя перемещения рычага терморегулятора.
5.3.3 Напряжение питающей сети следует поддерживать на уровне
номинального значения одном значении напряжения или среднего значения
номинального
диапазона
напряжений,
если
между
предельными
значениями диапазонов напряжений не превышает 10 % среднего
диапазона.
Для утюгов, работающих на нескольких значениях номинальных
напряжений,
проверку
следует
производить
на
каждом
значении
напряжения.
Измерения необходимо проводить после достижения утюгом
установившегося теплового режима.
Допустимая относительная погрешность измерения потребляемой
мощности и тока ±2 %. Средства измерений потребляемой мощности, тока и
напряжения должны применяться класса ости не ниже 0,5.
5.4 Измерение времени нагрева
5.5 Проверка
равномерности
распределения
температур
по
поверхности подошвы утюга
5.5.1 Измерение
распределения
температур
по
подошвы утюга проводят поприлегающим четырем точкам:
1) в самой горячей точке подошвы;
поверхности
2) в центре подошвы;
3) в точке, находящейся на продольной осевой линии на расстоянии
20 мм от носовой части подошвы;
4) в точке, находящейся на продольной осевой линии на расстоянии
20 мм от пяты подошвы.
5.5.2 Определение самой горячей точки подошвы утюга следует
проводить в такой последовательности
1) к центру подошвы утюга прижимают диск термопары в
соответствии с 4.3.2.2;
2) к утюгу, установленному на три заостренные металлические опоры
согласно 5.3.1, подают заряжение питающей сети до момента, пока
температура в центре подошвы не достигнет 200 С
Затем утюг отключают от питающей сети, диск термопары снимают и
утюг на 3—5 с ставят подошвой на лист белой бумаги, лежащей
горизонтально на фланели, покрывающей деревянную поверхность;
3)
после снятия утюга коричневый цвет бумаги показывает
распределение температуры по подошве утюга. Самая горячая точка
подошвы находится в центре наиболее коричневой зоны.
При помощи полученных результатов измерений температур (по
диаграмме) для каждой из четырех точек вычисляют среднюю температуру в
точке (Г) и среднюю температуру подошвы (/ ) как среднее арифметическое
значение и вычисляют разность (д/) между tcp и каждым значением t { .
Четыре полученных результата разницы температур (Д/) учитываются
в качестве показателя равномерного распределения температуры по
поверхности подошвы.
После этого утюг отключают от питающей сети на время,
необходимое для остывания утюга до температуры окружающего воздуха
(20±5)
[(293±5) К]. Затем утюг снова включают при той же настройке
терморегулятора и с помощью регистрирующего измерительного прибора
записывают диаграмму измерения температуры в функции времени в течение
первых
девяти
последовательных
циклов
«включено—отключено»
терморегулятора в соответствии с рисунком 5.2.
1— температура после первого включения терморегулятора; 2 —
температура избыточного нагрева; 3 — циклические колебания температуры;
4— время выхода на режим терморегулятора
Рисунок 5.2
Диаграмма измерения температуры подошвы утюга
Измерения температуры избыточного нагрева могут проводиться по
вышеуказанному методу при других настройках указателя температур
терморегулятора:
1) обозначенной символом «•»;
2) повернутой на максимальное значение.
Если обозначение в виде точек отсутствует, то терморегулятор
устанавливают таким образом, чтобы получить среднюю температуру
подошвы в установившемся тепловом режиме (95+5) . При этом диск
термопары прижимают к центру подошвы. 5.7.2 Из полученной диаграммы
определяют:
1) начальную температуру после первого отключения, являющуюся
первым пиком температуры между первым и вторым отключениями
терморегулятора;
2) значение среднего пика температур, которое равно среднему
значению пяти последних значений пиков температуры;
3) избыточный нагрев, являющийся разницей температур между
пиком после первого отключения и средним значением пика температуры
за последние пять циклов.
5.3 Измерение циклического колебания температуры самой горячей
точки.
5.3.1Измерение циклического колебания заключается в определении
по подразделу 5.7максимальных и минимальных температур за пять (из
девяти) последних циклов «включено—отключено» терморегулятора.
Метод измерения температуры принят тот же, что и в подразделе
5.7, за исключением того, что наиболее высокие и наиболее низкие
температуры каждого цикла измеряют в течение пяти последовательных
циклов после достижения утюгом установившегося теплового режима.
Затем
определяют
среднее
значение
наиболее
высоких
и
низких
температур.
5.3.2Циклическое колебание температур определяют как половину
разницы
между
значениями
средними
минимальных
значениями
температур
максимальных
за
пять
и
средними
последних
циклов
«включено—отключено» терморегулятора и выражают в градусах Цельсия.
ГОСТ 307.2-Г-95
5.4 Измерение снижения температуры подошвы утюга под нагрузкой
5.4.1Измерение
снижения
температуры
проводят
в
последовательности, приведенной ниже.
5.4.2 В начале проводят измерение температуры и средней
потребляемой мощности без нагрузки. Утюг устанавливают как при
измерении на трех заостренных металлических опорах согласно 5.3.1.
Лабораторная работа № 4
ИСПЫТАНИЕ БЫТОВОГО ХОЛОДИЛЬНИКА
Цель: Изучить устройства и рабочий цикл холодильника.
Общие рекомендации
Необходимо изучить принцип работы холодильной машины, устройство
компрессивного холодильника и назначение отдельных его узлов, рабочие тела
бытовых холодильников.
Согласно
теоретическому
циклу
парокомпрессионной
холодильной
установки (рис. 6.1), внешняя работа, затрачиваемая в холодильной установке на
1 кг рабочего тела (А), определяется площадью 1-2-3-4-6'-5'-5 и равна разности
количества теплоты, отдаваемой 1кг, рабочего тела в конденсаторе q1 и
получаемой им из охлаждаемого помещения q2. Очевидно, q2 равно площади 1-55'-1 -1. Эта теплота называется удельной хладопроизводительностью. При этом
Показателем
энергетической
эффективности
холодильников
служит
холодильный коэффициент ε, представляющий собой отношение удельной
хладопроизводительность к внешней работе и можно определить по формуле
(6.1)
Т
2
2
4
кД
2'
3
3
A
1
5
1
K
B
q2
5
4
и
1'
6' 5'
S
Рисунок. 4.1 Цикл парокомпрессорной холодильной машины
КД - Конденсатор;
В - Вентель;
И - Испаритель;
К - Компрессор;
Как видно, чем больше холодильный коэффициент, тем экономичней будет
установка.
Действительный
цикл
парокомпрессионной
холодильной
установки
отличается от теоретического тем, что из-за наличия внутренних потов на трение
в компрессоре, сжатие происходит не по адиабате 1-2, а по политропе 1-2' (на
рисунке 6.1.) показано пунктиром. В результате увеличивается затрата работы в
компрессоре и падает холодильный коэффициент.
Показатель политроны сжатия можно определить, или я степень повышения
давления в компрессоре (P1/P2) и температуры на входе (T1) и выходе (Т2) из
компрессора. Действительно, из уравнений политроны и Клайперона:
получим что
после преобразований получим
(6.2)
Энергетическая оценка параметров холодильника
Лабораторная установка состоит из холодильника, имеющего в
холодильном
агрегате
систему
датчиков
давления,
температуры
и
регистрирующего устройства. Температуры фиксируются в 5 точках:
1. выход с компрессора,
2. вход в конденсатор
3. выход с конденсатора
4. испарителя
5. вход в компрессор
Для
оценки
холодильного
коэффициента
агрегата
необходимо
составление полного теплового баланса, что является весьма сложной задачей. В
работе определяется эффективный холодильный коэффициент εэфф, по формуле
6.3.
(6.3)
где Q2 - действительная хладопроизводительность, ДЖ/с (ВТ) которая
оценивается по теплоте от пятой от воздуха в холодильной помере массой (m1) и
в общей камере массой (m2) температурой в этих камерах (tx,tк) после
отключения компрессора и перед началом его работы (t0), средней теплоемкости
воздуха
сm
и
времени
работы
компрессора
τ,
где
действительную
хладопроизводительность можно определить по формуле 6.4.
(6.4)
Сm- средняя теплоемкость воздуха;
tx, tk- температура в камерах;
m1, m2- масса;
τ-время работы компрессора;
(6.5)
Ne - эффективная мощность электродвигателя компрессора;
Nc- эффективная мощность;
φ - угол сдвига между напряжением и током;
Оборудование и приборы:
1.холодильник с температурным датчиком
2. блок регистрации
3.Термометры
4.Соединительный кабель
Порядок выполнения работы
1.Установить термометры в неработающем холодильнике в холодильной
и общей камерах. Через 5 минут записать их показания
2.Включить холодильник, включить секундомер. После отключения
компрессора записать температуры в камерах и время работы
3.Включить потенциометр блока регистрации и записать с его помощью
изменения температуры в каждой из характерных точек холодильного агрегата в
течение одного цикла работы компрессора.
4.Рассчитать показатель политроны сжатия компрессора по формуле 6.2.
Температуры T1 и T2 взять в конце рабочего цикла компрессора по диаграмме
давления p1 и р2 с датчиков давления.
5.Рассчитать эффективный холодильный коэффициент по формуле
6.3.,6.4.,6.5., рассчитав предварительно массы воздуха в камерах по объемам и
плотности воздуха ρВ - 1,293 кг/м3, Vх = 0,03 м3, VK = 0,15 м3.
Теплоемкость воздуха принять Сm= 1,007 ДЖ/кгС˚
6.Результаты измерений и расчетов занести в таблицу 6.1
Таблица 4.1 результаты измерений и расчетов
t,˚C
tx,˚C
tk,˚C
τ,c
T1,K
T2,K
P 2 /P 1 ε - эфф
Содержание отчета
1. Цель работы
2. Схема парокомпрессионного холодильного агрегата
3. Рабочие формулы
4. Исходные данные и расчеты
5. Таблица измерений и результатов
6. Диаграмма с записью температурных зависимостей в характерных
точках холодильного агрегата.
Контрольные вопросы.
1. Что такое холодильный коэффициент?
2. Рассказать устройство холодильника?
3. Как рассчитать показатель работы сжатия компрессора?
4. Где в системе холодильного агрегата давление максимальное?
5. Как действует пускозащитное реле?
6. Чему равняется средняя максимальная температура?
Лабораторная работа № 5.
Изучение устройства кондиционера сплит-системы и измерения
температуры испарителя и конденсатора.
Задание 1. Монтаж кондиционера сплит-систем.
Цель работы: научиться проводить монтаж по разборке/сборке
кондиционера сплит-систем.
Оборудование и инструменты:
1. лабораторная установка; 2. труборез; 3. развертка; 4. вальцовка;
1. Ход работы: с помощью трубореза отрезать трубки, соединяющие
систему;
2. с помощью развертки (римера);
3. удалить заусенцы с отрезанных торцов трубок;
4. с помощью развальцовки развальцевать концы трубок;
5. соединение труб с внутренним и внешним блоком;
6. соединение дренажного шланга с дренажной трубой.
Главной причиной утечки газа могут стать дефекты развальцовки.
Развальцовка должна выполняться в следующем порядке
1) разрежьте трубы (рис.1)
- используйте трубы, входящие в комплект или купленные для этой цели;
- измерьте расстояние между внутренним и наружным блоками;
- нарежьте трубы немного большей длины;
- длина силового кабеля должна быть на 1,5 м больше, чем расстояние
между внутренними и внешними блоками;
Рисунок 1 –отрезание трубы труборезом.
2)Удалите заусенцы (Рисунок 2).
- полностью удалите все заусенцы в области поперечного сечения среза
трубы;
- держите медную трубу тем концом, с которого вы удаляете заусенцы,
вниз, чтобы избежать их попадания в отверстие трубы.
Рисунок 2. Развертка.
3) Закрутите гайку.
- открутите развальцовочные гайки с внешнего и внутреннего блоков
кондиционера, затем, после удаления заусенцев, оденьте гайки на трубы
вместе с термофлексом, закрутите их снова (нельзя закручивать гайки снова
после развальцовки).
Рисунок 3. Развальцовка.
4) Развальцовка.
- прочно закрепите медную трубу в матрице (рисунок 4) в соответствии с
размерами, приводимыми в таблице 1.
Рисунок 4. Развальцовка.
- производите развальцовку, используя инструменты, характеристики
которых приводятся в таблице 1
Таблица 1 – Характеристики инструментов
Внешний диаметр
А
дюйм
мм
6,35
1/4
0
9,52
3,8
0
12,7
1/2
0
15,88
5/8
0
19,05
3/4
1,0
5) Проверка.
- сравните развальцовку
-если вы заметили, что развальцовка произведена с дефектами, отрежьте
этот кусок трубы и начните развальцовку снова.
Меры предосторожности.
Во время установки убедитесь, что оставшиеся материалы и детали
удалены полностью, чтобы не повредить трубы и шланги, и особенно
силовой шнур и соединительный кабель.
6) Соединение труб с внутренним блоком и дренажного шланга с дренажной
трубой.
- спрямите центр труб и крепко закрутите развальцовочную гайку вручную
( Рисунок 5).
Рисунок 5 – Развальцовочная гайка.
- закрутите развальцовочную гайку при помощи гаечного ключа (Рисунок 6).
Рисунок 6 – Гаечный ключ.
Таблица 2- Характеристики инструментов
Внешний диаметр
мм
Гаечного ключа
дюйм
кг/м
1/4
1,8
9,52
3,8
4,2
12,7
1/2
5,5
15,88
5/8
6,6
19,05
3/4
6,6
7) Соединение труб внешнего блока.
- отцентрируйте трубы и крепко заверните развальцовочную гайку рукой
(рисунок 7)
Рисунок 7 – Развальцовка.
- прикрутите гайку динамометрическим гаечным ключом;
- гайку поворачивайте в том направлении, которое указано стрелкой на
гаечном ключе (рисунок 8).
Рисунок 8 – закручивание гайки динамометрическим ключом.
Контрольные вопросы:
1.Расскажите последовательность сборки кондиционера сплит-систем?
2.Каким образом удаляются заусенцы с торца трубки?
3.С помощью каких инструментов производится развальцовка?
4.Допустимы ли дефекты при развальцовки? Если да, то какие?
Задание 2. Определение температуры испарителя, конденсатора и
давления кондиционера.
Цель:
определение
температуры
кондиционера сплит – системы.
испарителя
и
конденсатора
Оборудование и инструменты: установка кондиционера, мультиметр,
термопара, секундомер.
1 Теоретические сведения.
Работа всех кондиционеров основана на принципе того, что жидкость
может поглощать тепло при испарении и выделять его при конденсации.
Наглядно
это
представлено
на
рисунке
(схема
кондиционера):
Наружный (внешний) блок кондиционера состоит из следующих
элементов:
1. Компрессор предназначен для сжатия фреона и поддержания его
движения по холодильному контуру. Компрессор может быть
поршневым или спиральным. Первые дешевле, но не столь надежны,
особенно при низких температурах наружного воздуха.
2. Четырехходовый клапан имеется в реверсивных (тепло-холод)
кондиционирующих системах. При обогреве он изменяет направление
движения фреона. Благодаря этому внутренний и внешний блоки как
бы меняются ролями: в первом происходит обогрев, а во втором
охлаждение.
3. Плата управления обычно устанавливается на инверторных сплитсистемах, так как в не инверторных всю электронику по возможности
размещают во внутреннем блоке кондиционера. Это делается для того,
чтобы обеспечить надежность элементов в случаях перепада
температур и влажности воздуха.
4. Вентилятор предназначен для обдувания конденсатора. Может иметь
от одной (в недорогих кондиционерах) до 2-3 фиксированных
скоростей (в полупромышленных и более дорогих системах,
рассчитанных на больший температурный диапазон) или же плановую
регулировку. Имеются также подшипники кондиционера.
5. Конденсатор – радиатор кондиционера, где охлаждается и
конденсируется фреон. Проходящий здесь воздух нагревается.
6. Фильтр фреоновой системы находится перед входом компрессора,
предназначен для его защиты от медной крошки и других частиц,
попадающих в устройство при монтаже. Если же установка
оборудования была выполнена некачественно, то фильтр, конечно же,
не поможет.
7. Штуцерные соединения, к которым подключаются медные трубы,
идущие от внешнего блока к внутреннему.
8. Защитная быстросъемная крышка предназначена для закрытия
клеммника, необходимого для подключения системы к электросети, а
также штуцерных соединений, но не всегда.
Внутренний блок кондиционера состоит из следующих элементов:
1. Передняя панель – это решетка из пластика, через которую в блок
поступает воздух.
2. Фильтр кондиционера грубой очистки – это пластиковая сетка,
необходимая для задержки пыли, шерсти животных и т.д. Требует
чистки хотя бы два раза в месяц.
3. Испаритель – это радиатор, где холодный фреон нагревается и затем
испаряется, при этом воздух охлаждается.
4. Горизонтальные жалюзи контролируют движение воздуха по
вертикали, имеют электропривод и управляются при помощи
дистанционного пульта. Они могут автоматически колебаться,
равномерно распределяя воздушный поток в комнате.
5. Индикаторная панель показывает режим работы кондиционера и
извещает о возможных неисправностях.
6. Фильтр тонкой очистки может быть различных видов, к примеру,
угольный (способствует нейтрализации неприятных запахов),
электростатический (удаляет мелкие частицы пыли) и т.д. Наличие или
отсутствие такого фильтра кондиционера никоим образом не влияет на
работу кондиционирующей системы.
7. Вентилятор может иметь от 3 до 4 скоростей вращения.
8. Вертикальные жалюзи предназначены для регулирования движения
воздушного потока по горизонтали. В бытовых системах
кондиционирования их положение регулируется исключительно
вручную, например, с помощью ремней кондиционера. Лишь модели
премиум-класса могут иметь пульт дистанционного управления.
9. Поддон для конденсата находится под испарителем. Он предназначен
для сбора конденсата, точнее воды, которая образуется на поверхности
холодного испарителя. Через специальный дренажный шланг вода из
поддона выливается наружу.
10.Плата управления, как правило, находится во внутреннем блоке справа.
На ней расположен блок электроники, а также центральный
микропроцессор.
11.Штуцерные соединения находятся во внутреннем блоке, а точнее в его
задней нижней части. К этим элементам подключаются медные трубы,
которые соединяют внешний и внутренний блоки.
Компрессор, конденсатор, ТРВ и испаритель соединяются между собой при
помощи медных труб. В целом они образуют холодильный контур. Внутри
него циркулирует смесь фреона и небольшого количества специального
масла для компрессора. При включении кондиционера здесь происходит
следующий процесс:

Из испарителя в компрессор направляется фреон в газообразном
состоянии под температурой 10-20 °С и давлением примерно в 3-5
атмосфер

Поступив в компрессор, фреон сжимается до давления 15-25 атмосфер,
а затем нагревается до 70-90°С, после чего отправляется в конденсатор

Поступив в конденсатор, он остывает за счет того, что устройство
обдувается более холодным, чем фреон, воздухом. Так фреон из
газообразного состояния переходит в жидкое. При этом выделяется
тепло, за счет которого проходящий через конденсатор воздух
нагревается. Таким образом, фреон становится жидким под высоким
давлением, его температура достигает уровня на 10-20 °С выше
температуры воздуха

Затем теплый фреон отправляется в терморегулирующий вентиль
(ТРВ). Обычно ТРВ делают в виде капилляра: свитой в спираль тонкой
длинной трубки из меди. Проходя через ТРВ, давление фреона
снижается до 3-5 атмосфер, и он остывает. При этом часть фреона
может испариться

Далее смесь, состоящая из жидкого и газообразного фреона под низким
давлением и с низкой температурой, направляется в испаритель,
который обдувается воздухом, поступающим снаружи. Затем фреон,
находясь в испарителе, вновь переходит в состояние газа, забирая при
этом тепло у воздуха. Таким образом, воздух в помещении
охлаждается. Дальше газообразный фреон под низким давлением
отправляется на вход компрессора. Так весь процесс начинается заново
1.1 правила техники безопасности
При пользовании кондиционерами сплит-систем и их ремонте следует
строго следить за исправностью штепсельных розеток, шнура питания,
трубки, по которой течет хладагент и т.п. Все оголившиеся части приборов,
находящиеся под напряжением, должны быть тщательно изолированы.
Шнур электроприбора должен иметь вилку для подключения.
Запрещается включать оголенные концы провода в розетку без вилки.
При включении/отключении штепсельной вилки ее нужно держать за
корпус, а не за провод или шнур. Нельзя пользоваться штепсельной розеткой
при снятой или сломанной крышке.
Нельзя браться за трубопроводы руками при работающем кондиционере.
Экспериментальная часть.
1.Установить
термопары
теплообменнику конденсатора
к
3
теплообменнику
соединенными
к
испарителя
2
и
мультиметру при
неработающем кондиционере.
2.Включить кондиционер, включить мультиметр.
3.Записать показания мультиметра включенного к испарителю за цикл
работы компрессора. Показания мультиметра занести в таблицу.
4.Записать показания мультиметра включенного к конденсатору за
цикл работы компрессора. Показания мультиметра занести в таблицу.5.2
Таблица 5.2 Показания мультиметра
tºС
tºС
tºС
tºС
tºС
tºС
tºС
минуты
10
20
30
40
50
60
tºС
tºС
tºС
tºС
tºС
tºС
tºС
10
20
30
40
50
60
испарителя
крнденсатора
минуты
Р испарителя
Р
конденсатора
5.Определить min и max температуру испарителя и конденсатора и
построить 2 графика.
4. Контрольные вопросы
1.Как работает кондиционер?
2.Раскажите устройство испарителя?
3.Как устроен конденсатор?
Рисунок 1 - Труборез
Рисунок 2-Развертка
Рисунок 3-Вальцовка
Рисунок 4 - Брус