电工学实验教材仁爱化工.docx
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电工学实验教材仁爱化工
实验一叠加定理
一、实验目的
1．验证叠加定理，并进行误差分析
2．正确使用直流稳压电源和万用表
二、实验原理
叠加定理适用于线性交、直流电路，本实验选用直流电路来验证，叠加定理简述如下：
在线性电路中，任一元件的电流或电压，等于电路中各个独立源分别单独作用时该元件上产生的电流或电压的代数和，所谓一个电源单独作用是指除了该电源外其它所有电源的作用都去掉，即理想电压源去掉后原处短路；理想电流源去掉后原处开路，并保留信号源的内阻，其它处电路结构不变。
三、实验设备
1．RA-2电工基础实验箱1台
2．DT9973数字万用表1台
四、实验内容与步骤
电路如图2-1所示，R1=1kΩ，R2=2kΩ，R3=1.5kΩ，直流电源US1=5V、US2=10V。
R3支路的电流I3应等于图2-2中的US1单独作用时的电流I3和图2-3中的US1单独作用时的电流
之和。
用数字万用表分别测量R1、R2、R3的阻值，并将US1调到5V，US2调到10V（用数字万用表电压档监测）。
按图2-1联接，用数字万用表测UR1、UR2、UR3、I3（计算、不测）填入表2-1中。
按图2-2联接电路，US1单独作用时测UR1、UR2、UR3、I3（计算、不测）填入表中。
按图2-3联接电路US2单独作用时测UR1、UR2、UR3、I3（计算、不测）填入表中。
图2-1
图2-2图2-3
表2-1
实验值
计算值
UR1（V）
UR2（V）
UR3（V）
I3（mA）
UR1（V）
UR2（V）
UR3（V）
US1、US2
同时作用
US1单独
作用
US2单独
作用
注意事项：
1．当一个电源单独作用时，另一个电源从电路中取走后留出的空位置用导线联接起来千万注意不允许将另一个电源短路。
2．稳压电源的内阻非常小，可以认为内阻为零。
五、实验报告要求
1．用实验数据验证支路电流I3是否符合叠加定理，并对实验数据进行误差分析。
2．根据电流I3，分别计算三种情况下R3所消耗的功率是多少？
能否直接用叠加原理计算？
试用具体数值说明之。
六、预习思考
1.复习有关叠加定理的有关知识。
2.复习有关系统误差的计算方法。
实验二交流电工仪表的使用
一、实验目的
1.学习使用常用的交流电工仪表和自耦调压器。
2.学习交流电路中的电压、电流、功率各项参数的测量方法。
二、实验说明
1.工频交流电路中的电压和电流的测量方法，除了使用仪表的不同外，其使用的方法和直流电路中的电压、电流的测量方法是相同的。
2.本次实验在交流电路中的被测对象为电阻、电容、电感和电阻、电容和电阻串联电路。
3.为了获得不同大小的交流电压，本次实验中使用单相自耦调压器。
它可以将220V的工频交流电压转换成从0-250V的连续可调的工频交流电压，其接线的方法是原边A--X为电源输入端，应接在220V的工频电源上，副边的a--x为自耦调压器的输出端，通过调节手轮，使电压从0-250V之间变化，而手转盘上的刻度指示，也是一个供参考的数值。
如果要准确的电压数值还要用电压表进行输出端的直接测量。
4.交流低功率因数瓦特表是用来测量交流电路中的有功功率。
它具有电压和电流两组线圈，使用时，应将电流线圈通过电流接线柱与电路串联，而将电压线圈通过电压接线柱与电路并联，其电压、电流线圈的一个公共接线柱标有符号“*”，接线时应将电压线圈和电流线圈的公共端连接在一起。
其接线如图6-1所示。
自耦调压器在线路图中的表示方法如图
6-2所示。
图6－2
三、实验设备
1.L15-V型交流电压表一块。
2.T15-A型交流电流表一块。
3.D34-W型（D56-W-2型）交流低功率因数瓦特表一块。
4.交流电容箱一个，其电容值分别是0-19µF（0-15.47µF）。
5.交流电感线圈一个，用实验台上的日光灯镇流器代替。
6.自耦调压器一台。
四、实验内容
1. 测量电阻参数，用实验台上40瓦灯泡作为电阻。
用自耦调压器使灯泡两端电压UR=220V，测量电流I，有功功率P，再分别由电压，电流及电流，功率计算电阻值。
同理将电压降到110V再测量另外一组数据。
实验线路图和实验表格如图6－3所示。
U（v）
测量
I（A）
测量
P（w）
计算
R（Ω）
220v
110v
图6－3
2. 测量电感线圈（镇流器）的参数：
将被测量的电感线圈的两端电压UL=220V，测量并记录IL、PL的数值，通过计算得出r,L。
实验线路图与实验数据表格如图6－4所示。
UL（V）
IL（A）
PL（W）
r（Ω）
L（mH）
220V
图6－4
3.测量电阻、电容串联电路的参数：
将电阻，电容串联连接，使其成为一个有效负载，取一个40W灯泡作为电阻，电容值C=2
，用自耦调压器使灯泡上的电压为110V，并测量总电压U总，电流I总，功率P总，及分电压UC。
实验线路图与实验数据表格如图6－5所示。
P总（W）
U总（V）
I总（A）
UR（V）
UC（V）
110V
图6－5
五、注意事项
1.本次实验是直接使用工频交流220V电源，为了确保人身和设备的安全，联结和拆改实验线路时必须先切断电源。
2.本次实验所使用的自耦调压器请勿把原边和付边接反，否则会出重大事故。
在每完成一个实验以后，先将自耦调压器调回到零位，等下一个实验时再将自耦调压器调到所需要的电压值。
3.线路接好请指导老师检查线路后，方可进行实验。
六、预习与思考
1.认真阅读实验指导，看懂实验指导书中的每一个实验内容。
2.根据实验指导书中所给出的内容，选对实验所使用的设备，正确使用各仪表的量程范围。
3.写出实验任务中的参数计算公式。
七、总结报告要求
1.根据实验内容1数据计算40W灯泡的电阻值（110V和220V两种情况）。
2.根据实验内容2数据计算镇流器r和L。
3.根据实验内容3所测量的数据画出向量图。
（包括电流，总电压及分电压）
4.根据实验内容3所测量的数据，验证是否有U总=UR+Uc，为什么？
并以实验数据说明。
5.总结功率表及自耦调压器的接法及使用中的注意事项。
实验三三相电路
一、实验目的
1．练习三相负载的星形和三角形联接。
2．验证对称三相电路线电压与相电压以及线电流与相电流的关系。
3．了解三相四线制供电线路中中线的作用。
4．观察故障情况。
二、实验说明
1．对称星形三相四线制电路中，线电压为相电压的
倍，各端线电流分别为该相电流，中线电流为各端线电流的相量和。
电路对称时，中线电流为零，所以中线断开不影响电路工作状态。
当负载不对称时，若中线断开，则负载的中性点与电源中性点之间将有电位差，负载阻抗较小的一相相电压降低，负载阻抗较大的一相相电压将升高，这就使得各负载电器不能正常工作，甚至损坏电器设备。
２．三角形联接的三相负载，当电路对称时，线电流为相电流的
倍。
３．本实验为了使用一只电流表分别测量各线、相及中线电流，采用在欲测电流处串接电流插孔的办法。
在不测电流时，用短路线接通，如图9－1（ａ）所示，在测量电流时，将短路线换成接在电流表上的插头即可，如图9－1（ｂ）所示，每组配备了一块电流插孔板。
（a）（b）
图9－1
４．本实验三相负载为三组白炽灯，每一组由４个２２０Ｖ、４０Ｗ白炽灯组成，每一组为一相负载，每一相负载的变化，以白炽灯并联的个数表示。
如图9－1（ｃ）所示。
图9－1（ｃ）
三、实验设备
1．三相电源：
220V/127V
2．三相负载：
白炽灯板（220V，40W的白炽灯三组）
3．电磁式交流电流表一块：
Ｔ15—A型，0.5A—1A—2A
4．整流式交流电压表一块：
L15—V型，75V—150V—300V
四、实验内容
1.将白炽灯按下图联成星形接法
（１）在有中线情况下分别使负载对称和不对称（对称时按Ａ、Ｂ、Ｃ相的顺序分别接２，２，２个灯。
不对称时分别接１，２，３个灯）。
测量并记录各线电压，负载的相电压，相电流（＝线电流），中线电流。
同时观察各项灯泡的亮度，进行比较。
（２）在无中线情况下分别使负载对称和不对称，（负载接法同上），测量并记录各负载的相
电压，相电流及电源与负载的中性点之间电压。
同时观察各项灯泡的亮度，进行比较。
以上观测的数据表格可采用如下形式：
图9－2
线电压：
UAB＝UBC＝UCA＝
灯 数
负载相电压
电 流
UNN`
比较
亮度
Ａ
Ｂ
Ｃ
Uax
Uby
Ucz
ＩA
ＩＢ
ＩＣ
ＩN
有
中
线
2
2
2
1
2
３
无
中
线
1
2
3
2
2
2
2.按下图将负载白炽灯联接成三角形：
图9－3
（1）使负载对称（按Ａ、Ｂ、Ｃ相的顺序分别接２，２，２个灯）。
测量并纪录各相电压及端线Ａ的线电流ＩA以及ＣＡ相负载的相电流ＩCA，并验证其大小是否符合
关系。
以上观测的数据表格可采用如下形式：
灯数
相电压
线电流
相电流
ab
bc
ca
Uax
Uby
Ucz
IA
Ica
2
2
2
（2）观察当A线断路时，灯泡明暗变化情况。
五、总结报告要求
1．画出负载的星形和三角形联接的电路图。
2．绘制测量数据必要的表格，并认真填写测量的数据。
3．根据测量的数据来验证是否符合实验说明中的情况。
4．回答思考题。
六、思考题
１．根据实验数据，在负载为星形联接时Ｕ线＝
Ｕ相 在什么条件下成立。
２．根据实验结果，说明星形联接照明电路中为什么必须有中线。
实验四异步电动机及继电器接触器的基本控制
一、实验目的
1.练习三相异步电动机的连接方法。
2.了解交流接触器、继电器的结构、动作原理。
3.学习并实践连接基本控制电路，实现点动、自锁、互锁、联锁控制电路。
4.练习读懂控制电路的逻辑功能。
二、实验说明
为了实验的顺利进行，保证人身、设备的安全，减少短路的危险，建议按照如下的方式接线。
1.日常工业用三相电压相电压为220V，线电压为380V。
实验室用电源电压经过变压器降压相电压为127V，线电压为220V（Ｌ1，L2，L3）。
虽然已经做降压处理但仍然对人有危险，所以每一相电源引出时都要先接入熔断器于主电路中。
2.实验的控制电路的电源由试验台上部的220V（L，Ｎ）电源引出。
必要时可先接控制电路，等控制电路连接完毕，经检查全部正确后可先合闸，按下按钮观察继电器动作情形，若继电器动作与预期的结果相同时，此刻再接入主电路。
否则必须先改正控制电路后再接主电路。
3.在较复杂的电路中，接线采用先串联后并联的原则。
即从电路的某一起点开始依次顺序的连接电路图上各个电路元器件，直到连接完这条线路上所有的器件回到这条线路的终点。
然后再连接并联在这条线路上的各个部件。
4.生产厂家将接受电能输入的三个定子绕组的６个端子引到电动机机壳上的接线盒内，图10－1（ａ）中下排三个端子是３个定子绕组的首端。
三相电源就从这里引入，上排三个端子是３个定子绕组的尾端，需要适当的联接已形成Ｙ接如图10－1（b）或接△，如图10－1（ｃ）。
三、实验内容
复习所学知识并预习下面实验内容，画出控制电路与主电路图，实现如下控制。
1.一台电动机点动控制。
如图11－2所示。
2.一台电动机自锁控制。
如图11－3。
3.一台电动机的正反转控制。
如图11－4。
1.两台电动机的联锁控制。
要求MA启动后，MB才能启动；MA停止时，MB必须同时
停止。
四、实验设备
1. ＡE-5614型交流电动机两台。
2.实验板上部提供了ＣJX1-9/22交流接触电器3个、JS7-2A时间继电器1个和两组
4个按钮。
3.含熔断器3个的实验板。
五、注意事项
在整个实验过程中必须严格遵守实验操作规格。
a）在接线前必须检查三相开关是否关闭，接线完毕必须经教师检查后方可合闸通电。
b）严禁将两相电源不经过电机线圈短路连接。
c）严禁站在水泥地上连接导线。
d）短路跳闸后严禁再次合闸通电
e）在电机运动过程中严禁触摸电机上运动部件
六、思考题
1. 控制电路中为实现自锁功能，并联在启动按钮两侧的常开触点错接成常闭触点，电路会发生什么现象。
２.电动机的正反转控制电路中，若接错线使两个接触器线圈同时带电，会造成怎样的后果。
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