电工基础实训.docx
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电工基础实训
实训一:
电路连接的基本方式
实训科目：
电工基础
实训时间：
3周
一、实训目标:
1、知识与技能
（1）通过实验了解电路连接的基本方式。
（2）通过探究，知道串联电路和并联电路的基本特点。
（3）了解串联电路、并联电路并能分析实际电路。
2、过程与方法:
通过实验中对电路的连接，探究了解串，并联电路区别。
实训重点:
根据电路图连接实物，根据实物图画电路图。
实训难点:
串联和并联电路的特点，连接串联、并联电路。
3、组织方式：
实训室总有28台实训台，把全班分为小组形式，每组选一个小组长配合老师进行管理实训过程中各组的纪律和安全管理。
4、通关标准：
每个同学都能根据电路图连接实物，能分清串联和并联方能通关。
二、实训器材:
+6V直流稳压电源
电流表一个
电压表一个
电阻值为100欧姆、200欧姆、300欧姆各一个。
三、实训原理:
电路的连接有两种基本方式
1、串联电路：
把用电器逐个顺次连接起来，使得电流只有一条通路的电路。
特点：
各电阻的电流相等，总电压等于各电阻电压之和，总电阻等于个串联电阻之和，各串联电阻对总电压起分压作用，电阻两端电压与电阻的阻值成正比。
2、并联电路：
把两个或两个以上电器并接在两点之间，电阻两端承受同一电压的电路。
特点：
各并联电阻两端的电压相等，总电流等于通过各电阻的分电流之和，电阻并联对总电流有分流作用，并联电路总电阻的倒数等于个并联电阻倒数之和，通过各电阻的电流与各电阻的阻值成反比。
四、实训步骤：
1、先按照电路原理图1.1和1.2，连接实物图。
2、如果是连接串联电路，就按照一定的顺序，从电源的正极出发，个顺次的连接就行。
如果是连接并联电路，就先找一个支路，此支路上电路元件相对多一些，然后逐个顺次的连接。
然后，再把另一个支路上电路元件连接好，找准要并联的两个点，把另一个支路并联上去。
3、在接线过程中，电源始终要断开，检查电路连接无误后，再打开电源。
4、测量串联电路中各电阻两端的电压，流过串联电路的总电流及等效电阻。
测量并联电路中流过各电阻的电流，流过并联电路的总电流及等效电阻。
5、最后将数据交给老师检查后，收拾好实训台方可离开。
五、实训注意事项：
1、实训的电压源，在开启电源开关之前，应将电压源的输出细调旋钮调至最小，接通电源后再根据需要慢慢调节。
2、电压表应与被测电路并联使用，电流表应与被测电路串联使用，并且注意极性及量程的选择。
六、实训总结
实训二日光灯电路的连接与功率因数的提高
实训科目：
电工基础
实训时间：
4周
一、实训目标：
1、
（1）了解日光灯的组成和工作原理并掌握其线路的连接方法。
（2）理解掌握提高功率因数的方法及意义。
（3）、学会用功率表测功率。
2、组织方式：
实训室总有28台实训台，把全班分为小组形式，每组选一个小组长配合老师进行管理实训过程中各组的纪律和安全管理。
3、通关标准：
每个同学都能根据电路图连接实物，能指出我们实训中的器材名字和作用。
二、实训器材：
0~500V交流电压表一个
0~5A交流电流表一个
功率表一个
可调交流电源一个
与30W灯管配用的镇流器、启辉器各一个
30W的日光灯灯管一个
1微发、2.2微发、4.7微发/500V电容器各一个
220V、25W白炽灯及灯座各一个
电流插座
三、实训原理：
1、本次实训所用负载是日光灯。
整个实训电路是由灯管、镇流器和启辉器组成。
如图所示2.1所示。
镇流器是一个感性负载，功率因数较低，我们用并联电容的方法可以提高整个电路的功率因数。
其电路如图2.2所示。
选取适当的电容值使容性电流等于感性的无功电流，从而使整个电路的总电流减小，电路的功率因数将会接近1。
屏上功率因数提高后，能使电源容易得到充分利用，还可以降低线路的损耗，从而提高传输效率。
2、日光灯的组成及工作原理。
组成：
灯管、镇流器、启辉器
工作原理：
日光灯内壁上涂有荧光物质，管内抽成真空，并允许有少量的水银蒸汽，管的两端各有一个灯丝串联在电路中，灯管的起辉电压在400~500V之间，起辉后管降压约为110V左右（40W日光灯的管压降），所以日关灯不能直接在220V的电压上使用。
启辉器相当于一个自动开关，它有两个电极靠的很近，其中一个电极是双金属片制成，使用电源时，两电极之间会产生放电，双金属片电极吸热膨胀后，使两电极接通，此时灯丝也被通电加热。
当两电极接通后，两电极放电现象消失，双金属片因降温后而收缩，是两电极分开。
两电极断的瞬间镇流器将产生很高的自感电压，该自感电压和电源电压一起加到灯管两端，产生紫外线，从而涂在管壁上的荧光粉发出可见的光。
当灯管起辉后，镇流器又起着降压限流的作用。
四、实训步骤：
1、按图2.3接完线，请老师检查后，方可通电实训。
2、接通电源，断开电容，记下此时的P及I值，并用万用表测量U值，记入表中。
3、接通电容，逐渐增大电容分别为1微发、2.2微发、4.7微发时各个电容上的P及I值。
同样用万用表测量不同电容时的UR、UC、UL.
4、做完后，数据交老师检查后，方可整理好实训台，离开教室。
五、实训注意事项：
1、注意日光灯电路的连接方法。
2、实训的电压源，在电路连接好前，必须关闭电源，待老师检查完后再打开电源。
实训三 基尔霍夫定律的验证
实训科目：
电工基础
实训时间：
2周
一、实训目的标：
1.
（1）验证基尔霍夫定律的正确性，加深对基尔霍夫定律的理解。
（2）学会用电流插头、插座测量各支路电流。
2.组织方式：
实训室总有28台实训台，把全班分为小组形式，每组选一个小组长配合老师进行管理实训过程中各组的纪律和安全管理。
3.通关标准：
每个同学都能会用电压表、电流表测量电路中各个点的电压和电流。
同学们必须对其内容有深刻的理解，并会应用本定律于电路物理量的求解。
4．重点：
基尔霍夫电压和电流定律的内容及表达式。
5．难点：
运用基尔霍夫定律分析电路。
二、实训原理：
基尔霍夫定律是电路的基本定律。
测量某电路的各支路电流及每个元件两端的电压，应能分别满足基尔霍夫电流定律（KCL）和电压定律（KVL）。
即对电路中的任一个节点而言，应有ΣI＝0；对任何一个闭合回路而言，应有ΣU＝0。
运用上述定律时必须注意各支路或闭合回路中电流的正方向，此方向可预先任意设定。
支路：
无分支的一段电路，支路中各处电流相等，称为支路电流。
节点：
三条或三条以上支路的连接点。
回路：
由一条或多条支路所组成的闭合电路。
基尔霍夫电流定律（KCL）：
在任一瞬间，流向某一节点的电流之和等于流出该节点的电流之和。
∑I=0
基尔霍夫电压定律（KVL）：
在任一瞬间，沿任一回路循行方向，回路中各段电压的代数和恒等于零。
基尔霍夫定律包括电流定律和电压定律两部分。
电流定律是描述电路中节点电流关系的。
指出任一瞬间，流入节点的电流恒等于流出节点的电流。
同时，电流定律还可推广应用于广义节点。
电压定律是描述回路电压之间的关系的。
它指出，在任一瞬间，沿任一回路循行方向，回路中各段电压的代数和恒等于零。
同时，电压定律也可推广应用于回路的部分电路。
基尔霍夫定律反映的是任何电路，任何元件之间的电压电流关系。
通过列出描述节点电流关系的方程和描述回路电压之间关系的方程，并联解之，就可获得电路中电流电压的相关解答。
它是描述电路中电流电压关系的最基本的定律。
三、实训设备：
序号
名称
型号与规格
数量
备注
1
直流稳压电源
0~30V可调
二路
DG04
2
直流数字电压表
0~200V
1
D31
3
直流数字毫安表
0~200mV
1
D31
4
基尔霍夫定律实验电路板
1
DG05
四、实训内容
图3.1
实验线路用DG05挂箱的“基尔霍夫定律/叠加原理”线路。
1.实验前先任意设定三条支路和三个闭合回路的电流正方向。
图3.1中的I1、I2、I3的方向已设定。
三个闭合回路的电流正方向可设为ADEFA、BADCB和FBCEF。
2.分别将两路直流稳压源接入电路，令U1＝6V，U2＝12V。
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。
4.将电流插头分别插入三条支路的三个电流插座中，读出并记录电流值。
5.用直流数字电压表分别测量两路电源及电阻元件上的电压值，记录之。
被测量
I1
（mA）
I2
（mA）
I3
（mA）
U1
（V）
U2
（V）
UFA
（V）
UAB
（V）
UAD
（V）
UCD
（V）
UDE
（V）
计算值
测量值
相对
误差
五、实验注意事项：
1.用电流插头测量各支路电流时，或者用电压表测量电压降时，应注意仪表的极性，正确判断测得值的＋、－号后，记入数据表格，但需用到电流插座。
2．所有需要测量的电压值，均以电压表测量的读数为准。
U1、U2也需测量，不应取电源本身的显示值。
3.防止稳压电源两个输出端碰线短路。
4.用指针式电压表或电流表测量电压或电流时，如果仪表指针反偏，则必须调换仪表极性，重新测量。
此时指针正偏，可读得电压或电流值。
若用数显电压表或电流表测量，则可直接读出电压或电流值。
但应注意：
所读得的电压或电流值的正确正、负号应根据设定的电流参考方向来判断。
六、实训总结：
实训四 叠加原理的验证
实训科目：
电工基础
实训时间：
1周
一、实验目标：
1、验证线性电路叠加原理的正确性，加深对线性电路的叠加性和齐次性的认识和理解。
2、组织方式：
实训室总有28台实训台，把全班分为小组形式，每组选一个小组长配合老师进行管理实训过程中各组的纪律和安全管理。
3、通关标准：
每个同学都能根据电路图连接实物，正确测出实验数据方能通关。
二、实训原理：
叠加原理指出：
在有多个独立源共同作用下的线性电路中，通过每一个元件的电流或其两端的电压，可以看成是由每一个独立源单独作用时在该元件上所产生的电流或电压的代数和。
线性电路的齐次性是指当激励信号（某独立源的值）增加或减小K倍时，电路的响应（即在电路中各电阻元件上所建立的电流和电压值）也将增加或减小K倍。
三、实训仪器：
序号
名称
型号与规格
数量
备注
1
直流稳压电源
0~30V可调
二路
2
万用表
1
自备
3
直流数字电压表
0~200V
1
4
直流数字毫安表
0~200mV
1
5
叠加原理实验电路板
1
DGJ-03
四、实验步骤：
实验线路如图4-1所示，用DGJ-03挂箱的“基尔夫定律/叠加原理”线路。
图4.1
1.将两路稳压源的输出分别调节为12V和6V，接入U1和U2处。
2.令U1电源单独作用（将开关K1投向U1侧，开关K2投向短路侧）。
用直流数字电压表和毫安表（接电流插头）测量各支路电流及各电阻元件两端的电压，数据记入表4-1。
表4-1
测量项目
实验内容
U1
（V）
U2
（V）
I1
（mA）
I2
（mA）
I3
（mA）
UAB
（V）
UCD
（V）
UAD
（V）
UDE
（V）
UFA
（V）
U1单独作用
U2单独作用
U1、U2共同作用
2U2单独作用
3.令U2电源单独作用（将开关K1投向短路侧，开关K2投向U2侧），重复实验步骤2的测量和记录，数据记入表4-1。
4.令U1和U2共同作用（开关K1和K2分别投向U1和U2侧），重复上述的测量和记录，数据记入表4-1。
5.将U2的数值调至＋12V，重复上述第3项的测量并记录，数据记入表4-1。
6.将R5（330Ω）换成二极管1N4007（即将开关K3投向二极管IN4007侧），重复1～5的测量过程，数据记入表4-2。
7.任意按下某个故障设置按键，重复实验步骤4的测量和记录，再根据测量结果判断出故障的性质。
表4-2
测量项目
实验内容
U1
（V）
U2
（V）
I1
（mA）
I2
（mA）
I3
（mA）
UAB
（V）
UCD
（V）
UAD
（V）
UDE
（V）
UFA
（V）
U1单独作用
U2单独作用
U1、U2共同作用
2U2单独作用
五、实训注意事项：
1.用电流插头测量各支路电流时，或者用电压表测量电压降时，应注意仪表的极性，正确判断测得值的＋、－号后，记入数据表格。
2.注意仪表量程的及时更换。
六、实训总结：
实训五单相交流电路
实训科目：
电工基础、电子测量
实训时间：
2周
一、实验目标：
1.学会判别阻抗的性质。
2.学会用交流电压表、电流表和功率表测量元件的交流等效参数。
3.学会功率表的接法和使用。
4.组织方式：
实训室总有28台实训台，把全班分为小组形式，每组选一个小组长配合老师进行管理实训过程中各组的纪律和安全管理。
5.通关标准：
每个同学都判别阻抗的性质并会功率表的接法和使用。
二、实验原理：
1、正弦交流信号激励下的元件值或阻抗值，可以用交流电压表、交流电流表及功率表分别测量出元件两端的电压U、流过该元件的电流I和它所消耗的功率P，然后通过计算得到所求的各值，这种方法称为三表法，是用以测量50Hz交流电路参数的基本方法。
计算的基本公式为：
阻抗的模
，电路的功率因数cosφ＝
等效电阻R＝
＝│Z│cosφ，等效电抗X＝│Z│sinφ
或X＝XL＝2πfL，X＝Xc＝
2、阻抗性质的判别方法：
可用在被测元件两端并联电容或将被测元件与电容串联的方法来判别。
其原理如下：
（1）在被测元件两端并联一只适当容量的试验电容,若串接在电路中电流表的读数增大，则被测阻抗为容性，电流减小则为感性。
图5-1并联电容测量法
图5-1（a）中，Z为待测定的元件，C'为试验电容器。
（b）图是（a）的等效电路，图中G、B为待测阻抗Z的电导和电纳，B'为并联电容C'的电纳。
在端电压有效值不变的条件下，按下面两种情况进行分析：
①设B＋B'＝B"，若B'增大，B"也增大，则电路中电流I将单调地上升，故可判断B为容性元件。
②设B＋B'＝B"，若B'增大，而B"先减小而后再增大，电流I也是先减小后上升，如图5-2所示，则可判断B为感性元件。
由以上分析可见，当B为容性元件时，对并联电容C'值无特殊要求；而当B为感性元件时，B'<│2B│才有判定为感性的意义。
B'>│2B│时，电流单调上升，与B为容性时相同，并不能说明电路是感性的。
因此B'<│2B│是判断电路性质的可靠条件，由此得判定条件为
＜
感性元件电流变化情况如图5-2.
图5-2
（2）与被测元件串联一个适当容量的试验电容，若被测阻抗的端电压下降，则判为容性，端压上升则为感性，判定条件为
＜│2X│式中X为被测阻抗的电抗值，C'为串联试验电容值，此关系式可自行证明。
判断待测元件的性质，除上述借助于试验电容C'测定法外，还可以利用该元件的电流i与电压u之间的相位关系来判断。
若i超前于u，为容性；i滞后于u，则为感性。
3.本实验所用的功率表为智能交流功率表，其电压接线端应与负载并联，电流接线端应与负载串联。
三、实验仪器：
序号
名称
型号与规格
数量
备注
1
交流电压表
0～500V
1
D33
2
交流电流表
０～5A
1
D32
3
功率表
1
D34
4
自耦调压器
1
DG01
5
镇流器（电感线圈）
与40W日光灯配用
1
DG09
7
电容器
1μF,4.7μF/500V
1
DG09
8
白炽灯
15W/220V
3
DG08
四、实验步骤：
1.按图5-3接线，并经指导教师检查后，方可接通市电电源。
图5-3
2.分别测量15W白炽灯（R）、40W日光灯镇流器（L）和4.7μF电容器（C）的等效参数。
图5-3测量交流参数电路
3.测量L、C串联与并联后的等效参数。
被测阻抗
测量值
计算值
电路等效参数
U
（V）
I
（A）
P
（W）
cosφ
Z
（Ω）
cosφ
R
（Ω）
L
（mH）
C
（μF）
15W白炽灯R
电感线圈L
电容器C
L与C串联
L与C并联
4.验证用串、并试验电容法判别负载性质的正确性。
实验线路同图5-3，但不必接功率表，按下表内容进行测量和记录。
被测元件
串1μF电容
并1μF电容
串前端电压（V）
串后端电压（V）
并前电流（A）
并后电流（A）
R
（三只15W白炽灯）
C（4.7μF）
L（1H）
5.三表法测定无源单口网络的交流参数。
（1）实验电路如图5-4所示。
实验电源取自主控屏50Hz三相交流电源中的一相。
调节自耦调压器，使单相交流最大输出电压为150V。
用本实验单元黑匣子上的六只开关，可变换出8种不同的电路：
1K1合（开关投向上方），其它断。
②K2、K4合，其它断。
黑匣子
③K3、K5合，其它断。
④K2合，其它断。
⑤K3、K6合，其它断。
⑥K2、K3、K6合，其它断。
⑦K2、K3、K4、K5合，其它断。
图5-4测定无源单口网络的交流参数
⑧所有开关合。
测出以上8种电路的U、I、P及cosφ的值，并列表记录。
（2）按图5-5接线。
将自耦调压器的输出电压调为≤30V。
按照第2步中黑匣子的8种开关组合，观察和记录u、I（即r上的电压）的相位关系。
示波器
图5-5测定电压电流相位关系
五、实验注意事项：
1.实验前认真预习电路教材有关章节，30Ω实验中要特别注意人身安全，不可用手直接触摸通电线路的裸露部分，以免触电。
2.自耦调压器在接通电源前，应将其手柄置在零位上，调节时，使其输出电压从零开始逐渐升高。
每次改接实验线路、换拨黑匣子上的开关及实验完毕，都必须先将其旋柄慢慢调回零位，再断电源。
必须严格遵守这一安全操作规程。
3.实验前应详细阅读智能交流功率表的使用说明书，熟悉其使用方法。
六、实训总结：
实训六 三相鼠笼电动机的使用
实训科目：
电工基础
实训时间：
4周
一、实训目标：
1、
（1）学习兆欧表、转速表、钳形表的用法。
（2）练习三相鼠笼电动机的接线、直接启动、反转的方法。
2.组织方式：
实训室总有28台实训台，把全班分为小组形式，每组选一个小组长配合老师进行管理实训过程中各组的纪律和安全管理。
3.通关标准：
每个同学都知道电机的磁极对数并学会分析一些简单的电机故障。
二、实训知识点及原理：
三相异步电动机定子绕组的接法（即△和Ｙ形）。
直接起动鼠笼电动机时，起动电流及其影响。
降低起动电流的方法。
改变鼠笼时机旋转方向的方法。
1、兆欧表的原理和使用方法：
兆欧表又称绝缘摇表或高阻表，是一种专门用来测量绝缘电阻的可携式仪表，在电气安装、检修和试验中，得到广泛的应用。
兆欧表的读数以兆欧（1MΩ=1000000Ω）为单位。
兆欧表的高压电源，是由手摇直流发电机产生的，故兆欧表又称摇表。
手摇发电机所产生的额定电压有500伏、1000伏、2500伏等几种。
本实验用的是ZC25-3型携带式兆欧表，额定电压为500伏。
主要由磁电式比率计和手摇直流发电机两部分组成，可以认为是一种特殊结构的磁电式仪表。
发电机的工作原理是旋转产生的电磁感应电动势，经过整流后从电刷引出，得到直流电压。
使用兆欧表时应注意：
（1）选择：
额定电压为500伏的兆欧表，只能测额定电压500伏以下的电气设备绝缘电阻，测量范围为0-1000MΩ。
（2）检查：
使用兆欧表之前，应将表远离磁场，水平放置平稳，然后使L、E端钮短接，轻轻摇动发电机，这时指针应指在“０”位上，并应立即停摇，说明兆欧表是好的，否则可能损坏。
（3）准备：
绝缘电阻的测量必须在设备的线路停电状态下进行。
测量前，应将被测设备表面擦开净，以免引起误差。
另外应选用单股线作为兆欧表与被测设备之间的连接导，不可用双绝缘导线，否则有可能因导线绝缘不良而引起误差。
（4）接线：
兆欧表有三个测量端钮，（L、E、G），一般测量时，只用L和E端。
L端是线路端钮，应接被测导体E是接地端钮，应接被测设备的“地”端，按G端“保护环”，其作用是减少被测设备表面漏电流对测量值的影响，一般仅在测量电缆对地绝缘电阻时才使用。
（5）测量：
测量时，从慢到快依顺时针方向摇动发电机手柄，并使它的速度保持在规定范围内（一般规定为120转∕分，可以有±20％的变化），切忌忽快忽慢。
由于绝缘电阻加上电压后，其阻值会随时间而有所变化，因此规定以摇测一分钟后的读数为准。
如果在摇测过程中，发现指针指“０”，则不能再继续摇动手柄，以防表内线圈烧毁。
（6）拆线：
测量完毕后，在兆欧表没有停止转动和被设备没有放电之前，不要用手触及被测设备的测量部分或拆除导线。
2、转速表的原理和使用方法
（1）转速表是用来测量各种机器设备的旋转速度或线速度的仪表。
实操中用的是LZ-30型离心式手持转速表。
工作原理：
转速表是利用离心器旋转后，产生惯性离心与起反作用的拉力弹簧相平衡，由转动机构使指针在分度盘上指示出相应的转速。
（2）转速选择：
LZ-30型离心式手持转速范围共分为5档：
Ｉ：
30-120;II:
100-400;III:
300-1200;IV:
1000-4000;V:
3000----12000。
单位是转/分钟。
测量时应首先将调速盘旋转到所要测量的范围内（即将调速盘上的刻度数值转到与分度盘处于同一水平面），便可进行测量。
转速表有两圈标度尺，一条从3-12，一条是从1-4，若调速盘的数值在I、III、V档，则测得的转速以分度盘外圈的数字，分别乘以10、100、1000。
若调速成盘的数值在II、IV档则测出的数值应以分度盘内较的数字分别乘以10、100.
3、钳形电表的使用
概述：
测量电流时，有些场合不能断开电路，这时可以使用钳形电流
表。
下面以MC26型钳形交流电流电压表为例来进行介绍。
这种钳形交流电流电压表由电流互感器和电流表组成，该表只能测量交流和电压，仪表共有二条标度尺，一条供测交流电流用，一条供测交流电压用。
测量范围为：
0-5-25-50A，0-300-600V。
测量交流电压时，只需将二笔的一端插入表上插孔内，另一端
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