电工电子技术实验指导书.docx
《电工电子技术实验指导书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电工电子技术实验指导书.docx（55页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
电工电子技术实验指导书
电工与电子技术实验指导书
实验一万用表的使用…………………………………………………3
实验二叠加定理……………………………………………………5
实验三戴维南定理……………………………………………………7
实验四日光灯电路……………………………………………………10
实验五正弦交流电路认识实验………………………………………12
实验六三相交流电路…………………………………………………16
实验七RC电路的暂态分析…………………………………………19
实验八变压器参数测定及绕组极性判别……………………………21
实验九三相异步电动机的起动与控制……………………………25
实验十可编程控制器PLC及其应用………………………………27
实验十一单管电压放大器………………………………………………30
实验十二集成运算放大器的应用………………………………………32
实验十三直流稳压电源…………………………………………………34
实验十四组合逻辑电路的设计…………………………………………36
实验十五集成JK触发器和计数器………………………………………38
实验十六A/D、D/A转换器………………………………………………40
实验十七555集成定时器及其应用………………………………………43
实验十八移位寄存器及其应用……………………………………………45
实验一万用表的使用
——直流电压、直流电流和电阻的测量
一、实验目的
1.学会对万用表转换开关的使用和标度尺的读法，了解万用表的内部结构；
2.学会较熟练地使用万用表正确测量直流电和直流电流；
3.学会较熟练地使用万用表正确测量电阻。
二、实验器材
1.万用表一块
2.面包板一块
3.恒压电压源一台
4.导线若干根
5.电阻若干只
三、实验内容及步骤
图1-1
1.电阻的测量
（1）未接成电路前分别测量图1-1电路的各个电阻的电阻值，将数据记录在表1；再按图1-1所示连成电路，并将图中各点间电阻的测量和计算数据记录在表2中，注意带上单位。
表1-1电阻测量
测量内容
R1
R2
R3
电阻标称值
万用表量程
测量数据
2.直流电流、电压的测量
开启实训台电源总开关，开启直流电源单元开关，调节电压旋钮，对取得的直流电源进行测量，测量后将数据填入表1-2中。
表1-2直流电压、直流电流测量记录
测量项目
R1=ΩR2=ΩR3=Ω
直流电压
（V）
测量对象
UR1
UR2
UR3
计算数据
万用表量程
测量数据
直流电流
（A）
测量对象
IR1
IR2
IR3
计算数据
万用表量程
测量数据
四、预习与思考
万用表：
主要用来测量交流直流电压、电流、直流电阻及晶体管电流放大位数等。
现在常见的主要有数字式万用表和机械式万用表两种。
（1）数字式万用表
在万用表上会见到转换旋钮，旋钮所指的是测量的档位：
V～：
表示的是测交流电压的档位
V-：
表示的是测直流电压档位
MA：
表示的是测直流电流的档位
Ω（R）：
表示的是测量电阻的档位
HFE：
表示的是测量晶体管电流放大位数
万用表的红笔表示接外电路正极，黑笔表示接外电路负极。
优点：
防磁、读数方便、准确（数字显示）。
（2）机械式万用表
机械式万用表的外观和数字表有一定的区别,但它们俩的转挡旋钮是差不多的,档位也基本相同。
在机械表上会见到有一个表盘，表盘上有八条刻度尺：
标有“Ω”标记的是测电阻时用的刻度尺
标有“～”标记的是测交流电压、电流时用的刻度尺
标有“HFE”标记的是测三极管时用的刻度尺
标有“LI”标记的是测量负载的电流、电压的刻度尺
标有“DB”标记的是测量电平的刻度尺
（3）万用表的使用
数字式万用表：
测量前先打到测量的档位，要注意的是档位上所标的是量程，即最大值；
机械式万用表：
测量电流、电压的方法与数学式相同，但测电阻时，读数要乘以档位上的数值才是测量值。
例如：
现在打的档位是“×100”读数是200，测量值是200×100=20000Ω=20K，表盘上“Ω”尺是从左到右，从大到小，而其它的是从左到右，从小到大。
（4）注意事项
调“零点”（机械表才有），在使用表前，先要看指针是指在左端“零位”上，如果不是，则应小改锥慢慢旋表壳中央的“起点零位”校正螺丝，使指针指在零位上。
万用表使用时应水平放置（机械才有），测试前要确定测量内容，将量程转换旋钮旋到所示测量的相应档位上，以免烧毁表头，如果不知道被测物理量的大小，要先从大量程开始试测。
表笔要正确的插在相应的插口中，测试过程中，不要任意旋转档位变换旋钮，
使用完毕后，一定要将不用表档位变换旋钮调到交流电压的最大量程档位上。
测直流电压电流时，要注意电压的正、负极、电流的流向，与表笔相接（时）正确，千万不能用电流档测电压。
在不明白的情况下测交流电压时，再好先是从大的挡位测起，以防万一。
实验二叠加定理
一、实验目的
1.学习直流电压表、电流表的测量方法，加深对参考方向的理解；
2.通过实验来验证线性电路中的叠加原理以及其适用范围；
3.熟悉电工学实验台的使用以及电路的接线方法。
二、实验器材
1.面包板一块
2.直流稳压电源两台
3.万用表一块
4.电阻三个
5.导线若干根
三、实验原理简述
1.参考方向：
参考方向并非一抽象概念，它有具体的意义。
例如，图2-1为某网络中一条支路AB。
在事先并不知道该支路电压极性的情况，如何测量该支路的电压U呢？
电压表的正负极是分别接在A端和B端，还是相反？
因此，首先假定U方向由A到B，这就是U的参考方向。
那么，电压表正极和负极分别接A和B端，电压表指针若顺时针偏转，则读数为正，说明参考方向与真实方向一致。
反之，读数为负，说明参考方向与真实方向相反。
显然，测量该支路电流时，与测量电压时情况相同。
图2-1
2.叠加定理：
有n个激励源（电压源或电流源）共同作用在线性电路中，它们在电路中任一支路产生的电流（或电压）等于各个激励源单独作用时在该支路所产生的电流（或电压）的代数和。
这一结论称为线性电路的叠加原理。
仅一个激励源作用时，响应正比于激励源——齐性原理。
如果电路是非线性的，叠加原理不适用。
图2-2的电路如果含有一个非线性元件，如非线性电阻、稳压管等，则叠加原理不适用。
图2-2
本实验中，先使电压源和电流源分别单独作用，测量各支路的电压和各支路的电流，然后再使用电压源和电流源共同作用，测量各点间的电压和各支路的电流，验证是否满足叠加原理。
四、实验内容及步骤
1.实验电路连接及参数选择
实验电路如图2-2所示。
电路由R1、R2和R3组成的T型网络实验线路及直流电压源US1和US2构成线性电路。
在面包板上按图2-2所示电路选择电路参数并连接电路。
参数数值及单位填入表2-1。
表2-1实验线路元件参数
R1
R2
R3
Us1
Us2
2.叠加原理的验证
（1）调节稳压电源输出电压US1、US2。
（2）在两个电压源单独作用以及共同作用下分别测试出各支路电流和电压值，填入表2-2（参考方向见图2-1）。
（3）根据实测数据验证叠加原理。
表2-2验证叠加原理（US1=V，US2=V）
I1
I2
I3
Ｕ1
Ｕ２
Ｕ３
US1
单独作用
I1′
I２′
I３′
Ｕ1′
Ｕ２′
Ｕ３′
US2
单独作用
I1″
I２″
I３″
Ｕ1″
Ｕ２″
Ｕ３″
前两项叠加
I1′+I1″
I２′+I２″
I３′+I３″
Ｕ1′+Ｕ1″
Ｕ２′+Ｕ２″
Ｕ３′+Ｕ３″
US1、US2
共同作用
I1
I２
I３
Ｕ1
Ｕ２
Ｕ３
五、预习与思考
1.了解实验内容及实验操作方法（电源单独作用以及共同作用的操作方法，测量值以及正负号问题）。
2.根据给定的T型网络及电源，计算每个理论值。
六、注意事项
1.测量前应正确选择电表量程。
2.实测的电流和电压数据应根据给定的参考方向冠以正号和负号。
实验三戴维南定理
一、实验目的
1.加深对戴维南定理的理解；
2.学习有源二端网络等效电动势和等效内阻的测量方法；
3.熟悉稳压电源、数字万用表的使用；
二、实验器材
1.数字万用表一块
2.直流稳压电源两台
3.电阻若干只
4.导线若干根
5.面包板两块
三、实验原理简述
任何一个线性有源二端网络都可以用一个电动势为E、内阻为R0的等效电压源代替。
如图3-1所示。
等效电压源的电动势E就是有源二端网络的开路电压UOC，如图3-2（a）所示。
等效电压源的内阻RO就是有源二端网络除源后（有源二端网络变为无源二端网络）两端之间的等效电阻，如图3-2（b）所示。
除源是指将原有源二端网络内所有电源的作用视为零，即将理想电压源视为短路、理想电流源视为开路。
（a）原电路（b）戴维南等效电路
图3-1戴维南等效电路
（a）开路电压（b）等效电阻
图3-2等效量的求解
在电路分析中，若只需计算某一支路的电流和电压，应用戴维南定理就十分方便。
只要将该待求支路划出，其余电路变为一个有源二端网络，根据戴维南定理将其等效为一个电压源，如图4-1（b）所示。
只要求出等效电压源的电动势E和内阻RO，则待求支路电流即为
四、实验内容和步骤
1.实验电路连接及参数选择
实验电路如图3-3所示。
由R1、R2和R3组成的T型网络及直流电源US构成线性有源二端网络。
可调电阻箱作为负载电阻RL。
图3-3验证电路
在实验台上按图3-3所示电路选择电路各参数并连接电路。
参数数值及单位填入表3-1中。
表3-1实验线路元件参数
R1
R2
R3
US
RL
2.戴维南等效电路参数理论值的计算
根据图3-3给出的电路及实验步骤1所选择参数计算有源二端网络的开路电压UOC、短路电流ISC及等效电阻RO并记入表3-2中。
图3-4测开路电压UOC图3-5测短路电流ISC
（1）开路电压UOC可以采用电压表直接测量，如图4-4所示。
直接用万用表的电压档测量电路中有源二端网络端口（N-P）的开路电压UOC，见图3-4，结果记入表3-2中。
（2）等效内阻RO的测量可以采用开路电压、短路电流法。
当二端网络内部有源时，测量二端网络的短路电流ISC，电路连接如图4-5所示，计算等效电阻RO=UOC/ISC，结果记入表3-2中。
表3-2开路电压、短路电流及等效电阻RO实验记录
被测量
理论计算值
实验测量值
开路电压UOC（V）
短路电流ISC（A）
等效电阻RO=UOC/ISC（Ω）
4.验证戴维南定理、理解等效的概念
（1）测量原有源二端网络外接负载时的电流、电压
将图3-3的原有源二端网络外接负载RL，测量RL上的电流IL及端电压UL，结果记入表3-3中，并与前一步实验结果进行比较，验证戴维南定理。
（2）测量戴维南等效电路外接同样负载时的电流、电压
①组成戴维南等效电路
根据表3-3的实验数据，调节稳压电源输出电压值E，使E=UOC，调节一个可调电阻箱，使其阻值为RO，查阅表3-1中作为负载RL的阻值，用另一个可调电阻箱作为负载RL，组成如图3-1（b）所示戴维南等效电路。
②测量戴维南等效电路负载电阻RL上的电流IL及端电压UL，结果记入表3-3中。
表3-3验证戴维南定理
被测量
UL（V）
IL（mA）
戴维南等效电路
原有源二端网络
五、预习与思考
1．根据图3-3所示电路及参数，计算UOC、ISC、RO，填入表3-2中。
2．用开路电压、短路电流法测量等效电阻时，能否同时进行开路电压和短路电流的测量？
为什么？
六、注意事项
1.测量电流、电压时都要注意各表的极性、方向和量程。
测量时与各电量的理论计算值进行比较，以保证测量结果的准确。
2.做实验前注意观察实验台面板图，记录有关电源、电阻的参数，并画出本实验所需电路的接线图。
七、实验报告要求
1.根据实验数据，验证戴维南定理。
2.分析产生误差的原因
实验四日光灯电路
一.实验目的
（一）熟悉日光灯电路各元件的作用。
（二）研究串联交流电路中总电压与分电压的关系。
（三）研究并联交流电路中总电流与分电流的关系。
（四）测量电路的电流,电压与功率,计算该电路的等效阻抗。
（五）研究电感性电路的功率因数以及并联电容提高功率因数的方法。
二.实验仪表、设备
序号
名称
型号、规格
数量
1
日光灯电路板
HD-TX053303
1
2
交流电压表（或数字万用表）
1
3
交流电流表
1
4
功率表
1
三.实验内容
（一）电路如下页图,经指导教师检查后再通电。
（二）不接入电容,测量灯管电压UR,镇流器端电压UL和电源电压U,电流I,电路功率P记入下表。
测量值
U
UL
UR
I
P
（三）接入电容,并逐步增加电容,测量总电流I,电容电流IC,灯管电流IRL,及总功率P,填入下表,注意找出I最小时的电容量C。
测量次序
电容量（μF）
U（V）
I（A）
IRL（A）
IC（A）
P（W）
计算cosφ
1
0.47
2
4
3
4.47
4
8
5
12
四.预习内容
（一）复习交流电路（R,L,C）的分析与计算。
（二）已知灯管功率P为40W,试选择电流表、功率表的量程
五.实验步骤
自拟。
六.总结报告要求
（一）计算总等效电阻R,总阻抗Z,镇流器等效感抗XL,等效电感L,电路功率因数cosφ,用表格表示。
（二）总结R,L串联交流电路中,各个电压与总电压的关系。
（三）总结并联交流电路中各分电流与总电流的关系,说明并联电容后哪些量变化,哪些量不变,为什么?
用相量图说明并联C后,为什么总电流随C的增加而变化。
实验五正弦交流电路认识实验
一、实验目的
1.学习交流电流表和电压表的使用。
2.熟悉万用表交流电压档的使用。
3.了解测电笔的用法。
4.练习使用单相调压器。
5.研究同频率正弦量有效值的关系。
二、实验原理
1、调压器
调压器（即实验台开关2控制的自耦调压器），A、X为输入端，a、x为输出端，接负载。
为了安全，电源中性线（地线）应接输入与输出的公共端即X端，这样，当二次侧输出电压为零时，二次侧实验电路各点均与地等电位。
转动手柄时，一次侧匝数Nl不变，二次侧匝数N2改变，输出电压可在0—240V之间调节，其输出电压大小可从电压指示表读出，接入电路时，用万用表的交流电压档准确测量。
每次接通或断开电源前均应将调节手柄旋至零位。
2、试电笔
试电笔主要由氖泡和大于10MΩ的碳电阻构成。
当氖泡两端所加电压达到60—65V时，将产生辉光放电现象，发出红色光亮。
三、实验设备
序号
名称
型号与规格
数量
备注
1
自耦调压器
0~250V
1
屏上
2
交流电压表
0~450V
1
屏上
3
交流电流表
0~5A
1
屏上
4
万用表
2~2000mA
1
外设
5
试电笔
1
外设
6
电阻
25W
7
电容
1μF，2.2μF，4.7μF/500V
HE-16
8
电流插座盒
1
屏上
四、实验内容
1、了解实验室电源
表4-1
被测
电压
接线柱之间
B组低压电源
UUV
UVW
UWU
UUN
UVN
UWN
3V档
15V档
24V档
测量值
2、认识单相调压器
表4-2
被测电压
Umin/V
Umax/V
万用表交流电压档测量
3、同频率正弦量有效值的关系
（1）如图4-1接线
表4-3
Uax/V
UR/V
UC/V
I/A
图4-1
4、同频率正弦量有效值的关系
（2）按图4-2所示
表4-4
Uax/V
I/A
IR/A
IC/A
图4-2
注意事项
1）本实验直接用交流电100V电压，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，实验完毕，必须先将旋柄慢慢调回零位，再断电源。
开始实验
实验六三相交流电路
一.实验目的
（一）学习三相交流电路中负载的星形和三角形连接的方法。
（二）验证三相对称负载星形和三角形连接时负载的相电流、线电压及相电流、线电流的关系。
（三）了解星形连接时中线所起作用。
二.实验仪表、设备
序号
名称
型号、规格
数量
1
三相交流电路实验板
HD-TX053328
1
2
交流电压表（或数字万用表）
1
3
交流电流表
1
4
功率表
1
三.实验内容
（一）连接星形电路如图3.1,测量负载对称Y0连接,Y连接,和负载不对称Y0连接,Y连接时线电压、相电压、中线电流,中点位移并测量三相功率。
（二）连接三角形电路如图3.2,测量负载对称时线电流、相电流,并测量功率
图3.2
四.预习内容
（一）复习星形连接负载对称和不对称电路中线电压和相电压的关系，断开中线的影响。
（二）复习三角形连接负载对称时线电流和相电流的关系，自拟测量表格。
五.实验步骤
（一）按图接线,经教师检查后通电测量
线电压
相电压
线电流
中线电流
中点位移
各相功率
UAB
UBC
UAC
UAO
UBO
UCO
IA
IB
IC
IO
UOO’
PA
PB
PC
负载对称
负载不对称
注:
不对称负载关A相一灯
（二）按图接线,经教师检查后通电测量,表格自拟。
六.总结报告要求
线电压平均值UL
相电压平均值UP
中线电流IO
中点位移UOO’
三相总功率
比值UL/UP
负载对称
YO
Y
负载不对称
YO
Y
（一）整理测量数据填入下表
1.用实验数据说明YO连接时UL与UP的关系
2.说明Y连接时中线的作用,并解释为什么在三相四线制电路中线上不准装保险丝和开关的原因
（二）整理测量数据填入下表
三角形接法
线电流平均值IL
相电流平均值IP
比值IL/IP
三相
总功率
负载对称
1.用实验数据说明三角形连接时IP和IL的关系。
实验七RC电路的暂态分析
一、实验目的
（一）观测RC一阶电路的零输入、零状态响应的波形。
（二）研究矩形脉冲序列激励下的微分电路和积分电路。
二、实验仪器、设备
序号
名称
规格、型号
1
RC暂态分析实验板
HD－TX053305
2
电源板
TX083319
3
示波器
4
信号发生器
三、实验内容
（一）观测RC电路的充、放电波形，粗测时间常数τ，在实验板上按图5.1连线并取用直流电源电压5V，将开关K分别置于“1”位、“2”位，用示波器观察并描绘uC的波形（用方格纸描绘）。
参数选择：
1、R＝10kΩC＝100μF
2、R＝10kΩC＝0.1μF
（二）观察矩形脉冲序列激励下的积分电路的波形，在图5.1中，将直流电源换接为矩形脉冲序列电压ui，调节其输出电压为4V，f设为2.5kHz。
用双踪示波器观察并描绘输入电压ui和输出电压uC的波形。
参数选择：
1、R＝10kΩC＝0.1μF
2、R＝10kΩC＝0.01μF
（三）观测矩形脉冲序列激励下的微分电路的波形，将电路改换为图5.2。
ui的大小、频率不变，用上述方法测绘ui、uR的波形。
参数选择：
1、R＝2.2kΩC＝0.01μF
2、R＝10kΩC＝0.01μF
四、预习内容
（一）阅读附录，了解示波器的使用方法。
根据实验内容
（一）、
（二）、（三）中ui的大小和频率f选择示波器Y1、Y2输入端所需V/div档次和扫描波的t/div档次。
（二）计算实验中所选用各种参数的时间常数τ，并计算实验内容
（二）、（三）中矩形脉冲的脉宽tw和电路时间常数τ之间的比值，判断哪些参数组合符合积分电路和微分电路条件。
五、实验报告要求
（一）用方格纸描绘实验内容
（一）中R＝10kΩ，C＝100μF时uC的波形。
（二）用方格纸描绘实验内容
（二）、（三）中ui、uC、uR的波形，并简要说明。
实验八变压器参数测定及绕组极性判别
一、实验目的
1、学习单相变压器的空载、短路的实验方法。
2、掌握利用单相变压器的空载、短路实验测定单相变压器的参数。
3、掌握变压器同极性端的测试方法。
二、实验主要仪器设备
1、单相小功率变压器一台
2、交流380/220V电源及单相调压器一台
3、交流电流表一块
4、交流电压表、直流电压表各一块
5、单相功率表和数字万用表各一块
6、电流插箱及导线
三、实验原理图及实验步骤
1、单相变压器空载实验原理图
利用空载实验可以测试出变压器的变压比：
。
空载实验应在低压侧进行，即低压端接电源，高压端开路。
2、空载实验步骤
（1）按上图连线，注意单相调压器打在零位上，经检查无误后才能闭合电源开关。
（2）用电压表观察UK读数，调节单相调压器使UK读数逐渐升高到变压器额定电压的50%。
（3）读取变压器U20和U1（UP）电压值，记录在附表一，算出变压器的变比。
（4）继续升高电压至额定值的1.2倍，然后逐渐降低电压，把空载电压（电压表读数）、空载电流（电流表读数）及空载损耗（功率表的读数）记
升级会员 