Меры предосторожности
1. Электроэнергия и экспериментальная установка
2. Рабочая среда
3. Одежда и личные требования
Базовое оборудование: демонстрация и обзор электронного и измерительного оборудования
4. Генератор функций

Рисунок 1: Крупный план экрана генератора функций и панели управления. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.
5. Источник питания постоянного тока

Рисунок 2: Блок питания постоянного тока. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.
6. Осциллограф

Рисунок 3: Блок осциллографа. Крупным планом виден экран и панель управления. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Рисунок 4: Обычный заземленный зонд. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Иллюстрация 5: Дифференциальный пробник напряжения. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Рисунок 6: Вид сбоку на текущий зонд. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
7. Мультиметр

Рисунок 7: Мультиметр. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.
8. Источник питания

Рисунок 8: Трехфазный вывод. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Рисунок 9: Вид сверху на трехфазный переменный трансформатор (VARIAC). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.
Источник: Али Бацци, факультет электротехники, Университет Коннектикута, Сторрс, Коннектикут.
Эксперименты с электрическими машинами и силовой электроникой включают в себя электрические токи, напряжения, мощность и количество энергии, с которыми следует обращаться с особой тщательностью и осторожностью. Они могут включать в себя трехфазное переменное напряжение (208 В, 230 В или 480 В), напряжение до 250 В постоянного тока и токи, которые могут достигать 10 А. Поражение электрическим током происходит, когда через тело проходит электрический путь с очень слабыми токами, которые могут повредить жизненно важные органы, такие как сердце человека, и могут привести к немедленной смерти. Все эксперименты должны проводиться в присутствии персонала, обученного работе с электричеством при этих уровнях напряжения и тока. В случае чрезвычайной ситуации эвакуируйтесь из лаборатории через любой из выходов и наберите 911.
Меры предосторожности
1. Электроэнергия и экспериментальная установка
2. Рабочая среда
3. Одежда и личные требования
Базовое оборудование: демонстрация и обзор электронного и измерительного оборудования
4. Генератор функций

Рисунок 1: Крупный план экрана генератора функций и панели управления. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.
5. Источник питания постоянного тока

Рисунок 2: Блок питания постоянного тока. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.
6. Осциллограф

Рисунок 3: Блок осциллографа. Крупным планом виден экран и панель управления. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Рисунок 4: Обычный заземленный зонд. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Иллюстрация 5: Дифференциальный пробник напряжения. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Рисунок 6: Вид сбоку на текущий зонд. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
7. Мультиметр

Рисунок 7: Мультиметр. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.
8. Источник питания

Рисунок 8: Трехфазный вывод. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Рисунок 9: Вид сверху на трехфазный переменный трансформатор (VARIAC). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.
С электричеством, которое приводит в действие машины, инструменты и другую экспериментальную аппаратуру, нужно обращаться осторожно и внимательно. Телесный контакт с высоким напряжением и током может вызвать мышечные спазмы, ожоги, остановку сердца и даже смерть. Даже небольшое количество тока, проходящего через тело, может привести к поражению электрическим током. 10 миллиампер могут вызвать мышечные сокращения, потерю мышечного контроля и неспособность отпустить. 10 микроампер через сердце могут вызвать фибрилляцию желудочков. В лабораторных экспериментах обычно используется оборудование, соответствующее международным стандартам безопасности. Например, маркировка Underwriters Laboratory UL удостоверяет, что оборудование соответствует этим стандартам, что предотвращает определенные виды опасного воздействия. Тем не менее, электрические входы и выходы или специализированное оборудование по-прежнему представляют опасность. В этом видео будут представлены меры электробезопасности и распространено электрооборудование, используемое во многих типах лабораторных экспериментов.
При использовании электрооборудования надевайте длинные брюки, обувь с закрытым носком и соответствующие средства индивидуальной защиты. Избегайте свободной одежды и снимите все свисающие или металлические аксессуары, которые могут случайно контактировать с электричеством. В Соединенных Штатах однофазное питание переменного тока от настенной розетки составляет 120 вольт. Розетки для трехфазного питания переменного тока могут обеспечивать напряжение до 480 вольт и более 10 ампер. Поэтому с источниками питания нужно обращаться с уважением. Чистая лабораторная среда важна для снижения рисков. Избегайте ослабленных или изношенных проводов, кабелей и соединений. Умейте отключать все оборудование, блоки питания и автоматические выключатели. Убедитесь, что над экспериментом работают не менее двух человек, которые имеют доступную мощность постоянного тока более 50 вольт. Применяйте те же меры предосторожности при подключении к однофазной или трехфазной сети переменного тока. Предположим, что любой открытый металл несет электричество под напряжением, если он не проверен. Перед изменением настройки выключите или отсоедините от сети источники питания, используемые в эксперименте. Правильное заземление оборудования гарантирует, что шасси находится в состоянии заземления-заземления, что предотвращает поражение электрическим током. Всегда подключайте оборудование к розеткам переменного тока с помощью предназначенного для него шнура питания. Оборудование, которое нагревается сильнее, чем ожидалось, является как опасностью, так и симптомом проблемы, которую необходимо решить. Наконец, выключите все оборудование после завершения эксперимента и выключите неиспользуемое оборудование перед выходом из лаборатории. Теперь, когда представлены основные меры предосторожности, в лаборатории будет продемонстрирована работа некоторых распространенных электрических устройств.
Функциональный генератор выдает сигналы для другого оборудования, нуждающегося в возбуждении или напряжении привода. Наиболее распространенными периодическими выходами являются синусоидальные, треугольные, пилообразные и прямоугольные волны, которые могут регулироваться по амплитуде, частоте и смещению постоянного тока. Выход генератора функций подключается к цепи или оборудованию с помощью кабелей. Как правило, на одном конце используется разъем BNC, а на другом — зажимы типа «крокодил» для легкого подключения к цепи. Источник питания постоянного тока обеспечивает напряжение или ток для работы другого электрооборудования. Регулируемая выходная мощность типичного низковольтного лабораторного источника питания находится в диапазоне от 0 до 36 вольт. Большинство источников питания постоянного тока с одним выходом имеют три клеммы: плюсовую, минусовую и заземляющую. Плюсовая клемма подключается к высоковольтному входу последующего оборудования. Минусовая клемма подключается к нижнему входу напряжения. Выходом является напряжение или ток между плюсовой и минусовой клеммами, которые электрически изолированы от земли. Клемма заземления представляет собой фиксированный источник опорного напряжения заземления с нулевым напряжением вольт.
Другие распространенные источники питания включают однофазное питание переменного тока от стандартной настенной розетки или трехфазное питание переменного тока. Однофазное питание имеет одну горячую линию и одну нейтральную линию для переноса тока и выдает напряжение 120 вольт. Трехфазное питание подает более высокое напряжение по трем горячим линиям, при этом переменное напряжение на каждой линии одинаково по частоте и величине и на 120 градусов отклоняется по фазе друг от друга. В результате можно выдавать напряжение 208, 230 и 480 вольт с соответственно большей мощностью. Работа с трехфазным питанием требует специальной подготовки и мер предосторожности.
Далее, переменный автотрансформатор, также известный как Variac, используется для повышения или понижения напряжения переменного тока. Это полезно в приложениях, требующих нестандартного напряжения или где напряжение необходимо изменять. Ручка изменяет выходное напряжение в диапазоне от нуля до 100% от его максимального значения. Обратите внимание, что Variac не обеспечивает электрическую изоляцию, поэтому не прикасайтесь к выходу при любых настройках.
Осциллограф отображает напряжения изменяющихся во времени сигналов и используется для изучения поведения цепей. Осциллографы могут иметь несколько каналов, каждый из которых отображает одну форму сигнала. Два основных типа пробников, используемых с этим прибором, — это обычный заземленный пробник и дифференциальный пробник.
Здесь к первому каналу подключается штатный заземленный зонд. Заземленный пробник обычно рассчитан на нагрузку в несколько сотен вольт и измеряет напряжение между наконечником пробника и его заземляющим проводом. Провод заземления привязан к заземлению на корпусе осциллографа. Важно подключать провод заземления только к точке цепи, которая также заземлена. Прикосновение к заземляющему проводу в любой другой точке приведет к короткому замыканию на массу. Теперь подключите первый канал осциллографа к выходу генератора функций, затем включите его. Отрегулируйте шкалу времени осциллографа с помощью ручки секунд на деление, а шкалу напряжения отрегулируйте с помощью ручки вольт на деление. Уровень запуска — это напряжение, которое сигнал пересекает, вызывая синхронизацию осциллографа. Правильное срабатывание сводит к минимуму шум на дисплее. Отрегулируйте ручку триггера, чтобы установить уровень триггера вручную, или нажмите Установить уровень на 50%, чтобы установить его автоматически.
Наконец, мультиметр является универсальным ручным или настольным прибором для измерения напряжения, тока, сопротивления и других электрических величин. Чтобы измерить напряжение, вставьте красный щуп в контакт с маркировкой V Ohms, а черный щуп — в контакт с маркировкой COM для общих. Включите источник питания постоянного тока и установите его на выходное напряжение 20 вольт. Измерьте расстояние между двумя выходными клеммами, прикоснувшись красным щупом к плюсовой клемме и черным щупом к минусовой клемме. Мультиметр показывает напряжение 20 вольт.
Многие эксперименты требуют измерения электрических величин, и для получения этих данных используются основные инструменты. Для исследования полярных диэлектрических жидкостных мостиков требуется высокоинтенсивное электрическое поле между двумя стаканами жидкости. Мензурки сначала соприкасаются, а затем медленно раздвигаются, образуя мост. В этом случае высоковольтный источник питания постоянного тока генерирует напряжение 1 500 вольт, что требует большой осторожности для безопасного обращения. Чтобы разработать способы контроля миграции нейральных стволовых клеток для терапевтического лечения, исследователи изучили их движение под воздействием электрического поля. В экспериментальной камере использовался источник питания постоянного тока для генерации необходимого управляемого электрического поля. Амперметр измерял ток, а мультиметр измерял напряжение на испытательной камере, которое использовалось для расчета напряженности электрического поля.
Вы только что посмотрели введение JoVE в электробезопасность и базовое электронное оборудование. Теперь вы должны понять, как безопасно работать с электричеством и как использовать некоторые основные электрические испытательные приборы. Спасибо за просмотр!
Техника безопасности является важнейшей практикой в электротехнической лаборатории. Электроизмерительное и силовое оборудование широко распространено во многих отраслях тяжелой промышленности (металлообрабатывающая, целлюлозно-бумажная и т.д.), автомобильной, морской, аэрокосмической, военной и других. Различные бренды и модели разного оборудования и инструментов, описанные в видео, могут иметь разные надписи, кнопки и ручки, но общие понятия все равно применимы.
В учебных лабораторных условия...
Chapters in this video
0:06
Overview
1:18
Safety Principles
3:14
Basic Electrical Equipment
8:14
Applications
9:16
Summary
Videos from this collection: