电工学实验指导.docx
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电工学实验指导
实验一电工基础知识与直流电路的测量
一实验目的：
1.通过电阻、电压、电流的测量，熟悉直读式仪表、直流稳压电源的使用。
2.验证叠加原理和基尔霍夫定律。
3.进一步理解电压、电流参考方向（正方向）的意义。
二实验设备和器材：
1.直流稳压电源；直流电压表；直流电流表；
2.电路基础实验板。
三实验原理（电路）：
1.实验电路如下图所示，实践电压和电流的测量。
2）接线前，把直流稳压电压调节到U1=12V、U2=6V，接电后接入电路中，检查无误后接通电源，按要求测量各支路电流及电压。
3）熟悉电流插头的结构，将电流插头的两端接至数字毫安表的“+、-”两端。
四实验内容（表格）：
测量实验电路图中电压和电流，验证叠加原理，实验数据如下表所示。
被测值
I1
（mA）
I2
（mA）
I3
（mA）
U1
（V）
U2
（V）
UFA
（V）
UAB
（V）
UAD
（v）
UCD
（V）
UDE
（V）
U1单独
作用
U2单独
作用
共同作用
测量值
共同作用
计算值
共同作用
相对误差
五实验思考题：
1.分析实验数据表中的数据，举例验证叠加原理。
2.根据实验数据表中的数据，选定节点A，验证KCL的正确性。
选定实验电路中的任一个闭合回路，验证KVL的正确性。
实验二日光灯及其功率因数的提高
一实验目的：
1.了解日光灯电路的组成、工作原理和线路的连接。
2.熟悉正弦交流电路的主要特点，培养用基尔霍夫定律分析交流电路的能力。
3.了解输电线路损耗及其改善感性负载功率因数的方法，加深对提高功率因数的理解。
二实验设备和器材：
1.交流电压表，交流电流表，功率表，自耦调压器，电容器、电流测量插头与插座。
2.镇流器，启辉器（与30W灯管配用），日光灯灯管。
三实验原理（电路）：
日光灯电路下图所示，图中A是日光灯管，L是镇流器，S是启辉器，C是补偿电容器，用以改善电路的功率因数（cosφ值）。
四实验内容（表格）：
1.日光灯电路模型参数的测量
按上图接线，调整自耦调压器的输出电压为220V，断开电容器，按下表测量并计算数据。
测试
项目
测量值
计算值
U/V
UR/V
UL/V
I
A
P/W
cosφ
PR
PL
数据
2.提高电路功率因数的测量
确保接线正确无误后，接通电源。
将自耦调压器的输出调至220V，记录功率表，电压表读数。
通过一只电流表和三个电流插座分别测得三条支路的电流，改变电容值，进行三次重复测量，数据如下表所示。
电容值
测量数值
计算值
（μF）
P（W）
cosφ
U（V）
I（A）
IL（A）
IC（A）
cosφ
0
1
2.2
4.7
五实验思考题：
1.为什么U
UR+UL，I
ID+IC？
2.并联电容器后，提高了电路的功率因数，能否改变感性负载本身的功率因数？
为什么？
实验三三相交流电路
一实验目的：
1.学习三相负载的星形和三角形连接方法，观察和测量三相交流电路负载不同连接时，对称和不对称的线电压与相电压、线电流与相电流的关系。
2.充分理解中线在三相四线制供电线路中的作用。
3.观察不对称负载作三角形连接时的工作情况。
二实验设备和器材：
1.交流电压表；交流电流表；自耦调压器；电流测量插头与插座；
2.实验用三相照明灯组负载板。
三实验原理（电路）：
1.测量Y型接法各种负载情况下的电压，电流。
按图1连接实验电路。
即三相灯组负载经三相自耦调压器接通三相对称电源，将三相调压器的旋柄置于输出为0V的位置。
确认电路连接无误后，接通电源。
图1
2.测量△型接法各种负载情况下的电压，电流。
按图2连接电路，确认连接无误后接通电源，并调节调压器，使其输出线电压为220V。
图2
四实验内容（表格）：
如图1所示，按下述内容完成各项实验，分别测量Y型接法三相负载的线电压、相电压、线电流、相电流、中线电流、电源与负载中点间的电压，数据如表1所示。
表1
测量数据
开灯盏数
线电流（A）
线电压（V）
相电压（V）
中线电流（A）
中线电压（V）
实验内容
A
B
C
IA
IB
IC
UAB
UBC
UCA
UA0
UB0
UC0
I0
U0
Y0接平
衡负载
3
3
3
Y接平
衡负载
3
3
3
平衡负载
A相功率
平衡负
载总功率
如图2所示，按表2内容进行测试△型接法各种负载情况下的电压，电流。
表2
测量数据
开灯盏数
线电压＝相电压
线电流（A）
相电流（A）
负载情况
A－B
B－C
C－A
UAB
UBC
UCA
IA
IB
IC
IAB
IBC
ICA
三相平衡
3
3
3
五实验思考题：
1.在三相四线制供电系统中，中性线为什么不允许安装熔断器或开关？
2.在三相负载作三角形连接时，如果负载不对称，对负载本身的运行有无影响，为什么？
实验四继电接触器控制电路的认识及基本操作
一实验目的：
1.熟悉交流接触器、按钮等低压控制电器的结构、规格和型号。
2.掌握实际生产设备中简单控制环节及设计方法，提高运用能力。
3.培养连接、检查和操作简单控制电路的能力，提高实践能力。
二实验设备和器材：
1.三相异步电动机、实验用继电接触控制箱，实验用按扭控制箱；
2.数字万用电表。
三实验原理（电路）：
在工农业生产中，大量存在的是一些简单的中小型生产设备的自动控制。
它们大都广泛采用继电接触控制系统对中小功率异步电动机进行直接起动、正反转控制、顺序控制和Y－△延时起动控制。
这种控制系统主要由交流接触器、按钮、热继电器等组成。
自动生产机械中的控制线路的种类很多，有的甚至较复杂，但它们都是由这些单元线路所组成。
（1）单向控制环节
单向控制环节有单向点动控制和单向长动控制两种基本形式，单向点动环节常用于快速行程及地面操作的行车等场合。
单向长动与单向点动基本相同，常用于单方向直接起动的连续运转的场合。
（2）可逆启动控制环节
可逆起动控制环节有辅助触点作联锁保护，电路如图1所示。
图1可逆控制电路
四实验内容（表格）：
一台电动机正反转控制实验
电动机正反转控制电路如图1所示，其中，按钮SB1和SB2控制电动机的正常正、反转、SB3用于停止控制。
按图连线，操作。
要求如下：
（1）按铭牌要求正确接好电动机的三相定子绕组，接三相220V电源。
（2）仔细观察按钮、交流接触器、热继电器的结构，分清线圈、热元件、各触点的位置。
（3）先接主电路，再接控制电路。
注意互锁点的连接。
接好线后，在断电的情况下，用万用表检查控制电路。
可分别按下常开按钮SB1、SB2，用万用表的欧姆档检查控制电路VW两点间的阻值是否分别等于控制线圈KM1、KM2的阻值，若等于，可合上电源。
（4）分别按正转启动按钮SB1、停止按钮SB3及反转启动按钮SB2，观察各电器工作状态及电动机启动、停止、反转运行情况。
（5）观察互锁点的作用。
1.检查电机绕组表格
A相绕组电阻
B相绕组电阻
C相绕组电阻
2.电动机铭牌数据表格：
3.描述电机运转情况：
五实验思考题：
（1）如何检查控制电路？
控制电路具有哪些保护功能？
（2）试修改并画出实验内容1的控制电路，使其增加一个互锁按扭环节，并分析，增加互锁按扭进行联锁的含意。
实验五可编程序控制器系统的认识和基本操作
一实验目的：
1.了解可编程序控制器系统的组成，熟悉S7-200系列PLC的外部结构和外部接线方法。
2.了解和熟悉STEP7-Micro/win编程软件的使用方法，学会用它写入程序，编辑程序以及对PLC的运行进行监控的方法。
3.熟悉并掌握S7-200系列PLC的基本指令和基本编程方法。
二实验设备和器材：
1.S7－226可编程控制器，编程用计算机及S7－200编程软件，编程通讯电缆。
2.输入输出模块。
三实验原理（电路）：
PLC是专为在工业环境下使用而设计的工业控制器（CPU模块）。
其最小控制系统如图4.3.1所示。
它一般由一个PLC工业控制器、计算机和编程软件、外部设备组成，还可能包括一个或多个I/O扩展模块。
外部输入输出接线是指工业控制器的输入接口、输出接口与外部设备的连线，也称为输入驱动电路、输出驱动电路。
STEP7-MICRO/MIN32软件的基本功能是协助用户完成开发应用软件的任务，如创建用户程序、修改和编写应用程序等。
（1）创建应用程序
（2）编译并下载应用程序。
（3）运行应用程序。
四实验内容（表格）：
1.逻辑指令练习
编写并调试下列梯形图，并观察记录输出结果，操作步骤如下：
（1）用STEP7-Micro/win编程软件分别将下列的梯形图写入计算机，并完成编辑和调试。
（2）检查无误后，保存并下载到可编程序控制器（PLC）上。
（3）用实验连接导线将可编程序控制器（PLC）的输入/输出端子与输入/输出模块连接。
（4）运行写入计算机的梯形图程序，观察输出结果并分别填入对应的表格。
I0.0
ON
OFF
Q0.0
I0.1
ON
OFF
Q0.1
I0.0
ON
ON
OFF
OFF
I0.1
ON
OFF
ON
O
F
Q
.0
I0.0
ON
ON
OFF
OFF
I0.1
ON
OFF
ON
OFF
Q0.0
I0.0
ON
ON
OFF
OFF
I0.1
ON
OFF
ON
OFF
Q0.0
输入I0.0~I0.3
Q0.0
1
I0.0与I0.1同为ON,
IO.2、I0.3任意
2
I0.2与I0.3同为ON,
I0.0、I0.1任意
3
I0.0或I0.1不同时为ON,且I0.2、I0.3不同为ON
输入I0.0~I0.3
Q0.0
1
I0.0与I0.1同为OFF,I0.2、I0.3为ON
2
I0.2与I0.3同为OFF,I0.0、I0.1为ON
3
I0.2或I0.3不同时为OFF,且I0.0、I0.1不同时为ON
2
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