Consignes de sécurité électrique et équipement de base

La section procédure de « Consignes de sécurité » couvre les grandes orientations et précautions destinées à parvenir à un laboratoire de sécurité et l’environnement d’exploitation pour les personnes effectuant des expériences. Ces lignes directrices ne sont pas inclus toutes les précautions nécessaires et réglementaires et règles de sécurité électrique local doivent être suivies.

Des expériences impliquant des machines électriques et électronique de puissance utilise généralement des équipements communs pour l’alimentation et de mesurer des grandeurs électriques. Cependant, les circuits et appareils testés varient pour différentes expériences. La section procédure de « Équipement de base » donne un aperçu du matériel lourd utilisé pour les machines plus électriques et expériences d’électronique de puissance. Appareils, circuits et des équipements spécifiques sont introduites dans chaque expérience selon les besoins.

Consignes de sécurité

1. électricité et montage expérimental

1. Évitez les connexions, les câbles et les fils.
2. Assumer tout métal exposé est en ligne avec l’électricité sauf authentifiée.
3. Familiariser avec tous les boutons sur le matériel, les disjoncteurs, de ON/OFF et sectionneurs d’un banc.
4. Seulement modifiez le montage expérimental lorsque le circuit est hors tension et toutes les sources d’alimentation tension de zéro et zéro actuel, le cas échéant.
5. Utiliser des câbles de longueur appropriée pour leurs applications appropriées. Fils longs ou des connexions peuvent causer un désordre sur un banc et fils très courts ou des connexions peuvent être trop serrées et peuvent être facilement déconnectées.
6. Séparer les plus mécaniques et les connexions provenant d’équipements puissance inférieure, microcontrôleurs, pour éviter les interférences et les interconnexions électriques entre les appareils électroniques sensibles et les dispositifs de puissance plus élevées.
7. Assurez-vous que tous les blocs d’alimentation DC, AC sources et autres sources de pouvoir partent une tension zéro et zéro sortie courant ou selon les indications dans une expérience. À partir d’une tension différente de zéro est possible dans certaines applications où une source de tension doit avoir une certaine condition initiale.
8. Désactiver tous les équipements avant de quitter le laboratoire une fois conclut une expérience.
9. Ne permettent pas à un seul utilisateur réaliser une seule expérience. Veillez à ce qu’au moins deux utilisateurs effectuent une expérience lors de l’utilisation de plus de 50 V DC et AC triphasé.

2. environnement de travail

1. Familiariser avec les sorties dans le laboratoire.
2. Éviter un environnement de travail encombré.
3. Avoir un stylo, la calculatrice, le cahier de laboratoire, et d’expérimenter la description prêts.
4. Bien cool et étiquette matériel chaud (due à la dissipation de la chaleur).

3. vêtements et personnelles aux exigences

1. Enlever les bijoux, montres métalliques ou autres accessoires en métal lors de l’exécution de toute expérience, comme ceux-ci peuvent être dangereux à proximité des machines de rotation et de connexions électriques.
2. Ne portez pas de vêtements amples, shorts ou jupes courtes, qu’ils exposent la peau pour les branchements électriques et machines de rotation.
3. Ne portez pas de pendaison colliers, lunettes, cravates et autres accessoires, comme les utilisateurs ont tendance à se rapprocher de rotation des machines et les connexions électriques. Aussi, éviter suspendus verres autour du cou, qui peut être facilement saisi par les machines tournantes.
4. Attacher les cheveux longs à l’arrière de la tête.
5. Porter des lunettes de sécurité en tout temps pendant l’expérience. Porter un autre équipement de protection individuelle (EPI) tel que requis par les règles de sécurité locales. Par exemple, PPE commune inclut ignifuge manteaux, gants isolants haute tension (portés lors de la manipulation des fils ou câbles) et bouchons d’oreilles (utilisés lors de l’utilisation de machines fort).

Équipement de base : Démonstration et vue d’ensemble de l’électronique et l’équipement de mesure

4. fonction génératrice

1. Allumer l’appareil (Fig. 1). Générateurs de fonctions fournissent des signaux AC périodiques de différentes formes. Ces formes sont principalement, sinusoïdale, triangulaire, d’une dent de scie et carrées.
2. Mettre en place le générateur de fonctions pour produire une sortie sinusoïdale de 10 V crête à une fréquence de 400 Hz et décalage du zéro DC.
3. Brancher un connecteur BNC-à-alligator avec le BNC lié à la port de sortie de générateur de fonction.
4. Ajuster la fréquence et le pic ou crête à crête, de ces signaux, si désiré.
5. Sur le triangle et la signal de dent de scie, régler la pente et la forme. Formes d’onde carrées devoir réglable du cycle, qui est défini comme la proportion de la période au cours de laquelle une forme d’onde est positive ou « haut » contre zéro négatif, ou « faible ».
6. Notez que certains générateurs de fonctions fournissent bruit non périodiques et des signaux aléatoires, mais ceux-ci ne sont pas couramment utilisés en électronique de puissance et des applications de machines électriques.

Figure 1 : gros plan de la fonction génératrice écran et panneau de commande. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

5. approvisionnement d’alimentation CC

1. Allumez l’alimentation DC (Fig. 2). Alimentations DC de faible puissance exploitée dans deux modes principaux : sources de tension ou de sources de courant.
2. Observer la tension et des lectures actuelles.
3. Régler la tension de sortie d’alimentation DC à 10 V en ajustant le bouton de tension de sortie. Fonctionnant comme une source de tension est le plus fréquent, où l’alimentation fournit basse tension ; généralement comprise entre 0 et 36 V. Dans une opération de source actuelle, ces fournitures sont « restreint"actuelle » où leur courant maximum est définie sur la valeur désirée, et dont la tension est ajustée automatiquement pour fournir le courant maximal souhaité. Limites de courant et de tension fournissent ainsi une flexibilité opérationnelle ainsi que des marges de sécurité lorsque vous utilisez un contrôleur de domaine alimentation d’énergie.
4. Appuyez sur le bouton « Current » pour afficher la limite actuelle et ajuster le bouton actuel pour ajuster la limite actuelle. Définissez la limite actuelle de l’approvisionnement.
5. Notez que plus mono tension alimentations DC ont trois bornes marquées comme « + », «-, » et au sol. Dans de nombreuses applications «- » et au sol sont liées afin de fournir un environnement plus stable et plus réduit de bruit lorsqu’elle fournit un circuit externe avec puissance. Cependant, certains cas exigent que «- » est flottant de sol pour isoler le circuit électrique ou l’appareil en essai depuis le sol de l’approvisionnement.

Figure 2 : unité d’alimentation DC S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

6. oscilloscope

1. Allumez l’oscilloscope (Fig. 3). Oscilloscopes, ou étendues, affichent tension et courant sur un écran, ce qui offre une vaste gamme de mesures essentielles.
2. Connecter une sonde ordinaire (Fig. 4) pour le canal 1 et une sonde différentielle sur le canal 2. Sondes d’oscilloscope connecter aux connecteurs BNC sur l’interface étendue, et chaque canal affiche une forme d’onde unique. Chaque portée est livré avec une variété de canaux. Les plus communs sont des étendues de deux et quatre canaux, mais étendues plus récents peuvent avoir huit canaux.
3. Supprimer tout décalage sur le canal 2.
   1. Sondes d’oscilloscope sont utilisés le plus souvent avec des machines électriques et des expériences d’électronique de puissance. Les principaux types de sondes incluent la sonde conventionnelle de mise à la terre, la sonde de tension différentielle (Fig. 5) et la sonde de courant (Fig. 6).
   2. Utilisation conventionnelle à la terre des sondes lorsque vous mesurez la tension entre deux points dans un circuit ou l’appareil, où l’un des points est lié à la terre. En règle générale, la partie mise à la terre du champ d’application est une pince crocodile, et l’autre conducteur d’essai est un crochet qui lie facilement aux circuits et composants électriques.
      1. Ne jamais utiliser ces sondes avec des connexions à la terre, comme un court-circuit à la masse vont se produire, qui entraînent des risques pour l’utilisateur, des étincelles et endommager les sondes. Habituellement, ces sondes sont évalués à plusieurs centaines de volts.
   3. Sondes de tension différentielle permet de fournir une isolation entre la terre et les deux points, à travers lequel il s’agit de mesurer tension d’essai. Ces sondes sont essentiels lorsqu’aucun des points sont mis à la terre (p. ex. quand mesurant sur deux des trois phases dans une source de tension triphasée). Ces sondes sont plus chères et nécessitent l’ajustement manuel ou automatique avant chaque utilisation, comme une forme de base d’étalonnage. Ils sont moins robustes au bruit en raison de l’absence de mise à la terre sur les cordons de mesure de sonde. Leurs tensions nominales dans les laboratoires pédagogiques généralement atteint 1000 V.
4. Pour mesurer le courant dans un fil, placez le fil dans la fenêtre de la sonde de courant et faire en sorte que le fil est verrouillé dans le trou de sonde. Ajuster l’échelle de la sonde (par exemple 100 mV / A) sur le boîtier de la sonde et notez l’échelle. Les mesures de courant sont affichés comme mesures de tension.
   1. Un fil de courant alternatif ou continu traverse le noyau, générant un champ magnétique, ce qui induit une tension sur l’enroulement de fil enroulé autour du noyau. Cela donne une mesure de tension proportionnelle au courant dans le fil, et le courant peut être mesuré à l’aide de cette sonde. Ceux-ci sont généralement encore plus chers que les sondes de tension différentielle et peuvent aller jusqu'à 100 A dans les laboratoires de l’éducation. De nombreux éducateurs et chercheurs remplacent par les résistances qui ont une résistance très faible mais précise de détection. Résistances de télédétection passent courant proportionnel à la tension entre leurs bornes, et par la Loi d’Ohm, la tension de mesure tout en sachant la résistance précise donne une approximation précise du courant.
5. Raccordez les bornes de la sonde régulière du côté de l’alligator de la fonction générateur.
6. Tourner sur la sortie de la fonction génératrice.
7. Ajuster l’échelle d’axe de temps en utilisant le bouton « s/div » sur la portée pour effectuer un zoom dans et hors de l’affichage du canal 1 forme d’onde. Chaque portée peut avoir une approche différente pour régler l’affichage, mais toutes les étendues communs ont deux grandes divisions pour définir. Sur l’axe des abscisses (axe du temps), les divisions ressemblent à une certaine période de temps et peuvent varier entre µs-par-division et plusieurs secondes par division.
8. Ajuster l’axe y du canal 1 en utilisant le bouton de canal 1. Utilisez le bouton « volts/div » pour régler les divisions sur l’axe y montrent lectures volt. Chaque forme d’onde possède une poignée mise à l’échelle de l’axe unique.
9. Appuyez sur la touche de fonction « mesure » sur la portée pour mesurer la fréquence et la crête-à-crête de l’onde affichée sur le canal 1. Cela permet également de trouver les mesures de la moyenne, moyenne quadratique (RMS) et période d’un signal.
10. Appuyez sur « math » d’utiliser des fonctions mathématiques ; telles que l’addition, soustraction, ou des fonctions plus avancées à l’aide de plus d’une forme d’onde affichent sur la portée. Par exemple, il est utile de montrer le produit de la tension instantanée et actuelle afin de voir la puissance instantanée.
11. Déclencher manuellement en ajustant le bouton « déclencheur », ou automatiquement en appuyant sur « REGLAGE niveau à 50 %. » Sélectionnez la chaîne étendue de quelle forme d’onde tous les affichages sont déclenchées. En utilisant le seuil de déclenchement approprié, la gigue dans les formes d’onde affichées est éliminée ; Si l’air toutes les formes d’onde stationnaire et propre.
12. Appuyez sur « curseur » pour mesurer la distance entre deux points sur l’axe du temps ou axe des y.
13. Appuyez sur le « CH1 », « CH2 », ou affiche les autres boutons de canal et sélectionnez le filtre numérique approprié pour éliminer le bruit de l’onde. Filtre passe-bas coin fréquences sont préréglés et peuvent différer dans les champs d’application différents.
14. Régler le générateur de fonctions jusqu'à l’amplitude souhaitée et fréquence de sortie.
15. Éteignez l’appareil et débrancher la sonde du champ d’application.
16. Désactiver l’oscilloscope.

Figure 3 : unité de l’Oscilloscope. Gros plan montre écran et panneau de contrôle. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Figure 4 : une sonde conventionnelle de mise à la terre. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Figure 5 : sonde de tension différentielle. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Figure 6 : vue latérale de la sonde de courant.  S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

7. multimètre

1. Allumez le multimètre (Fig. 7) et s’assurer que ses terminaisons sont dans la position de connexion de mesure de tension. Multimètres, ordinateur de poche ou de table, mesurent la valeur moyenne du courant ou une tension continue, ou la valeur efficace d’une tension ou un courant. Soigneusement réviser les connexions pour mesurer la tension ou le courant avant d’alimenter un circuit, comme ces connexions sont une source commune d’erreur lorsque vous effectuez une expérience.
2. Tourner sur la sortie d’alimentation DC avec aucun fil de banane placé ses ports de sortie.
3. Utiliser un multimètre pour mesurer sur la sortie de deux ports (+ rouge et - noir). Afin d’améliorer la résolution de la mesure, régler manuellement la portée du signal jusqu'à 10 V ou 1000 V.
   1. Le multimètre doit se lire 10 V.
   2. Notez que multimètres comprennent d’autres fonctionnalités de mesure, telles que la résistance entre deux points et le sens de circulation du courant (symbole de la diode), qui est utile pour le débogage des diodes et des transistors.
4. Mesureurs de puissance numérique permet de mesurer la puissance moyenne. Wattmètres numériques sont semblables aux multimètres mais utiliser tension simultanée et mesurer le courant à mesurer la puissance moyenne. Compteurs avancés peuvent mesurer le facteur de puissance, puissance apparente et puissance réactive.
5. Relier deux fils de tension dans l’ensemble (en parallèle avec) les deux points où la tension doit être mesurée.
6. Relier deux fils de courants en série avec le fil ou le composant.
7. La puissance affichée est la moyenne du produit instantané de tension et de courant.

Figure 7 : multimètre. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

8. alimentation d’énergie

1. Hormis l’alimentation DC de faible puissance utilisée dans cette procédure, il y a autres types d’alimentations électriques, y compris une prise triphasée (Fig. 8), un auto-transformateur variable triphasé (Fig. 9) et un bloc d’alimentation DC plus élevé.
2. La prise de courant triphasé fournit les tensions triphasées, généralement à 208 V, 230 V ou 408 V dans la plupart des laboratoires de génie électrique. Ces tensions sont égales en fréquence et en amplitude et sont de 120^° phase les uns des autres. La manipulation de prises triphasé nécessitent une formation spéciale et consignes de sécurité.
   1. Aux États-Unis, 208 V, 230 V et à 480 V sont des niveaux de tension triphasée communs dans un environnement de laboratoire pédagogique qui s’occupe de l’électronique de puissance et de machines électriques.
3. La variable auto-transformateur triphasé (thyristor) est un transformateur isolé qui fournit une source d’AC triphasé variable de la prise triphasée.
4. Régler le bouton sur le thyristor où la sortie transfo variable peut varier entre 0 % et 100 % de la tension d’entrée fournie.
5. Un bloc d’alimentation DC supérieur fournit une tension plus élevée. La plupart alimentations DC faible peuvent fournir jusqu'à 36 V et moins de 10 A. haute puissance DC fournitures peuvent fournir des centaines de volts et ampères.
   1. Dans un environnement de laboratoire pédagogique, une alimentation DC haute puissance fournit à tension continue généralement jusqu'à 400 V. Ils sont communs dans les applications électroniques de puissance car ils émulent grandes batteries dans les véhicules électriques et hybrides, tension domestique redressé et d’autres scénarios. Ils sont également fréquentes dans les applications de machine électrique DC et machines à AC onduleur.

Figure 8 : prise de courant triphasé. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Figure 9 : Top view d’un transformateur variable triphasé (thyristor). S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

La sécurité est la plus importante pratique dans un laboratoire de génie électrique. Mesures électriques et mécaniques sont courantes dans nombreuses industries lourdes (traitement des métaux, pulpe et papier, etc.), automobile, marine, aéronautique, militaire et autres. Diverses marques et modèles de différents équipements et outils décrits dans la vidéo peuvent avoir différentes étiquettes, boutons et boutons, mais les concepts généraux continuent de s’appliquer.

Dans un environnement de laboratoire pédagogique, les détails de sécurité et les équipements décrits ci-dessus sont couramment utilisés dans les expériences liés à AC/DC, DC/AC, DC/DC et AC/AC conversion d’énergie, transformateurs, moteurs électriques et générateurs et moteur électrique de base les lecteurs.