Педагогические науки/1. Дистанционное образование

Кирилюк И.Н., Циделко В.Д., Бурченков Г.К., Затока С.А.

Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт»

Виртуальная лабораторная работа для измерения активной мощности в трехфазных цепях

Постановка задачи

При использовании дистанционных форм обучения в технических дисциплинах возникают сложности, связанные с проведением измерений на реальных физических приборах и макетах. Доступ к ним у обучающихся может отсутствовать. Поэтому необходимо создание виртуальных приборов и устройств, функциональность которых в рамках поставленной задачи приближалась бы к реальным.

Поэтому целью данной работы являлась разработка виртуальной лабораторной работы для измерения активной мощности в трехфазных цепях.

Описание решения

Среди множества прикладных программных средств в данном случае удобнее всего использовать пакет LabView компании National Instruments, т.к. он позволяет быстро создавать сложные автоматизированные системы измерений и управления.

Данная виртуальная лабораторная работа содержит три опыта:

· Опыт 1. Измерение мощности с помощью одного ваттметра в цепи с симметричной нагрузкой;

· Опыт 2. Измерение мощности с помощью двух ваттметров в цепи с несимметричной нагрузкой;

· Опыт 3. Измерение мощности с помощью трех ваттметров в цепи с несимметричной нагрузкой;

Для того, чтобы разместить все опыты на одном экране, виртуальный стенд реализовывался на системе вкладок:

· Варианты заданий

· Опыт 1

· Опыт 2

· Опыт 3

· Порядок выполнения работы

Для начала работы, после запуска студенту необходимо выбрать один из 25 вариантов (см. рис. 1). В зависимости от варианта изменяются:

· Сопротивление нагрузки нагрузки;

· Емкость нагрузки.

Рисунок 2 – Выбор варианта задания

После выбора варианта необходимо перейти к выполнению опытов.

На лицевой панели опыта 1 (см. рис. 2) доступны следующие блоки:

· Блок установки фазных напряжений;

· Блок управления всплывающими окнами;

Целью данного опыта является измерение активной мощности при симметричной нагрузке с помощью одного ваттметра.

Поскольку разместить все приборы, используемые в опыте, было затруднительно, то было принято решение создать блок управления всплывающими окнами с кнопками вызова приборов на отдельных окнах.

С помощью блока установки фазных напряжений задаются напряжения в цепи. Далее с помощью блока управления всплывающими окнами вызывается блок установки нагрузки на котором устанавливаются значения сопротивления и емкости нагрузки (см. рис 3). После установки всех необходимых параметров вызывается ваттметр (см. рис. 4) при нажатии кнопки «показать ваттметр» в блоке управления всплывающими окнами.

Рисунок 2 – Лицевая панель опыта 1

Рисунок 3 – Блок установки нагрузки

Блок установки нагрузки имеет 6 ручек. По одной ручке установки сопротивления и емкости нагрузки для каждой фазы.

Рисунок 4 – Ваттметр

Ваттметр имеет предел измерения 150 Вт, класс точности -0,2, цена деления 3 Вт.

Ваттметр имеет 3 поддиапазона измерения по напряжению: 150, 300, 450 В и 2 поддиапазона измерения по току: 2,5 и 5 А.

В блоке управления предусмотрена кнопка для вызова осциллометра, показывающего диаграммы входных напряжений. На диаграмме отображаются три подаваемых напряжения, сдвинутых одна относительно другой на 120°.

На лицевой панели опыта 2 доступны следующие приборы:

· Блок установки фазных напряжений;

· Блок управления всплывающими окнами;

Целью данного опыта является измерение активной мощности при несимметричной нагрузке с помощью двух ваттметров. В данном опыте возможны отрицательные значения мощности, следовательно на ваттметры добавлены отрицательные пределы измерения по напряжению. Если мощность отрицательная, то при переключении на отрицательный предел измерения стрелка ваттметра отклоняется вправо до значения мощности по модулю.

Все используемые приборы имеют такие же характеристики, как и в опыте 1.

На лицевой панели опыта 3 доступны следующие приборы:

· Блок установки фазных напряжений;

· Блок управления всплывающими окнами;

Целью данного опыта является измерение активной мощности при несимметричной нагрузке с помощью трех ваттметров.

Все используемые приборы имеют такие же характеристики, как и в опыте 2.

Используемое оборудование и ПО

Для разработки учебного стенда использовалась версия 8.0 пакета LabVIEW. Разработанный стенд рассчитан на работу на мониторе 17” (1024х768 точек) и выше.

Внедрение и развитие решения

Виртуальный лабораторный стенд был разработан в рамках курса по дисциплине «Метрологическое обеспечение интеллектуальных средств измерительной техники» на кафедре информационно-измерительной техники Национального технического университета Украины «КПИ».

Внедрение виртуального макета будет реализовано в дистанционном курсе, размещенного на информационных ресурсах Украинского института информационных технологий в рамках дистанционного образования по бакалаврскому направлению «Метрология и измерительная техника».

Литература

1. Л.И. Пейч, Д.А. Точилин, Б.П. Поллак. LabVIEW для новичков и специалистов. Москва: Горячая линия – Телеком, 2004. 384 с.

2. Орнатский П.П. Теоретические основы информационно-измерительной техники.-К. : Вища школа