北京理工大学珠海学院电工技术实验指导书.docx
《北京理工大学珠海学院电工技术实验指导书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《北京理工大学珠海学院电工技术实验指导书.docx（42页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
北京理工大学珠海学院电工技术实验指导书
电工技术实验指导书
机械与车辆工程学院
2010
电路分析部分
实验一 电位、电压的测定及电路电位图的绘制…………………………………1
实验二 基尔霍夫定律的验证………………………………………………………3实验三 叠加原理的验证……………………………………………………………5实验四 正弦稳态交流电路相量的研究……………………………………………8实验五 三相交流电路电压、电流的测量…………………………………………11
电机与控制部分
THMJK-1型电机拖动及控制技术实验装置操作说明……………………………14
实验六三相异步电动机点动和自锁的控制线路…………………………………18实验七三相异步电动机的正反转控制线路……………………………………21实验八顺序控制线路………………………………………………………………25
实验九三相鼠笼式异步电动机的降压起动控制线路……………………………29
实验一 电位、电压的测定及电路电位图的绘制
一、实验目的
1.验证电路中电位的相对性、电压的绝对性
2.掌握电路电位图的绘制方法
二、原理说明
在一个闭合电路中，各点电位的高低视所选的电位参考点的不同而变，但任意两点间的电位差（即电压）则是绝对的，它不因参考点的变动而改变。
电位图是一种平面坐标一、四两象限内的折线图。
其纵坐标为电位值，横坐标为各被测点。
要制作某一电路的电位图，先以一定的顺序对电路中各被测点编号。
以图4-1的电路为例，如图中的A～F,并在坐标横轴上按顺序、均匀间隔标上A、B、C、D、E、F、A。
再根据测得的各点电位值，在各点所在的垂直线上描点。
用直线依次连接相邻两个电位点，即得该电路的电位图。
在电位图中，任意两个被测点的纵坐标值之差即为该两点之间的电压值。
在电路中电位参考点可任意选定。
对于不同的参考点，所绘出的电位图形是不同的，但其各点电位变化的规律却是一样的。
三、实验设备
序号
名称
型号与规格
数量
备注
1
可调直流稳压电源
0~30V
双路
2
万用表
1
自备
3
直流数字电压表
0~200V
1
4
电位、电压测定实验电路板
1
DVCC-03
四、实验内容
利用DVCC-03实验挂箱上的“基尔霍夫定律/叠加原理”实验电路板，按图1-1接线。
图1-1
1.分别将两路直流稳压电源接入电路，令U1＝6V，U2＝12V。
（先调准输出电压值，再接入实验线路中。
）
2.以图1-1中的A点作为电位的参考点，分别测量B、C、D、E、F各点的电位值φ及相邻两点之间的电压值UAB、UBC、UCD、UDE、UEF及UFA，数据列于表中。
3.以D点作为参考点，重复实验内容2的测量，测得数据列于表中。
电位
参考点
φ与U
φA
φB
φC
φD
φE
φF
UAB
UBC
UCD
UDE
UEF
UFA
A
计算值
测量值
相对误差
D
计算值
测量值
相对误差
五、实验注意事项
1.本实验电路板系多个实验通用，本次实验中不使用电流插头。
DVCC-03上的K3应拨向330Ω侧，三个故障按键均不得按下。
2.测量电位时，用指针式万用表的直流电压档或用直流数字电压表测量时，用负表棒（黑色）接参考电位点，用正表棒（红色）接被测各点。
若指针正向偏转或数显表显示正值，则表明该点电位为正（即高于参考点电位）；若指针反向偏转或数显表显示负值，此时应调换万用表的表棒，然后读出数值，此时在电位值之前应加一负号（表明该点电位低于参考点电位）。
数显表也可不调换表棒，直接读出负值。
六、思考题
若以F点为参考电位点，实验测得各点的电位值；现令E点作为参考电位点，试问此时各点的电位值应有何变化？
七、实验报告
1．根据实验数据，绘制两个电位图形，并对照观察各对应两点间的电压情况。
两个电位图的参考点不同，但各点的相对顺序应一致，以便对照。
2.完成数据表格中的计算，对误差作必要的分析。
3.总结电位相对性和电压绝对性的结论。
实验二 基尔霍夫定律的验证
一、实验目的
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。
二、原理说明
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电流或闭合回路的正方向，此方向可预先任意设定。
三、实验设备
同实验一。
四、实验内容
实验线路与实验四图1-1相同，用DVCC-03挂箱的“基尔霍夫定律/叠加原理”电路板。
1.实验前先任意设定三条支路电流正方向。
如图1-1中的I1、I2、I3的方向已设定。
闭合回路的正方向可任意设定。
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电流表的“＋、－”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.同实验一的注意1，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，但读得电压或电流值必须冠以负号。
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、预习思考题
1.根据图1-1的电路参数，计算出待测的电流I1、I2、I3和各电阻上的电压值，记入表中，以便实验测量时，可正确地选定电流表和电压表的量程。
2.实验中，若用指针式万用表直流毫安档测各支路电流，在什么情况下可能出现指针反偏，应如何处理？
在记录数据时应注意什么？
若用直流数字电流表进行测量时，则会有什么显示呢？
七、实验报告
1.根据实验数据，选定节点A，验证KCL的正确性。
2.根据实验数据，选定实验电路中的任一个闭合回路，验证KVL的正确性。
3.将各支路电流和闭合回路的方向重新设定，重复1、2两项验证。
4.误差原因分析。
实验三 叠加原理的验证
一、实验目的
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。
二、原理说明
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、实验设备
序号
名称
型号与规格
数量
备注
1
可调直流稳压电源
0~30V
双路
2
直流数字电压表
0~200V
1
3
直流数字电流表
0~2000mV
1
4
迭加原理实验电路板
1
DVCC-03
四、实验内容
实验线路如图3-1所示，用DVCC-03挂箱的“基尔夫定律/叠加原理”电路板。
图3-1
1.将两路稳压源的输出分别调节为12V和6V，接入U1和U2处。
开关K3投向R5侧。
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直流数字电流表（接电流插头）测量各支路电流及各电阻元件两端的电压，记录之。
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，记录之。
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，并记录之。
5.将U2的数值调至＋12V，重复上述第3项的测量，记录之。
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，记录之。
7.任意按下某个故障设置按键，重复实验内容4的测量和记录，再根据测量结果判断出故障的性质。
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。
2.注意仪表量程的及时更换。
六、预习思考题
1.在叠加原理实验中，要令U1、U2分别单独作用，应如何操作？
可否直接将不作用的电源（U1或U2）短接置零？
2.实验电路中，若有一个电阻器改为二极管，试问叠加原理的迭加性与齐次性还成立吗？
为什么？
七、实验报告
1.根据实验数据验证线性电路的叠加性与齐次性。
2.各电阻器所消耗的功率能否用叠加原理计算得出？
试用上述实验数据，进行计算并作结论。
3.对实验步骤6进行分析，你能得出什么样的结论？
实验四 正弦稳态交流电路相量的研究
一、实验目的
1．研究正弦稳态交流电路中电压、电流相量之间的关系。
2.掌握日光灯线路的接线。
3.理解改善电路功率因数的意义并掌握其方法。
二、原理说明
1.在单相正弦交流电路中，用交流电流表测得图4-1
各支路的电流值，用交流电压表测得回路各元件两
端的电压值，它们之间的关系满足相量形式的基尔
霍夫定律，即
＝0和
＝0。
2.图4-1所示的RC串联电路，在正弦稳态信
号
的激励下，
与
保持有90º的相位差，即当
R阻值改变时，
R的相量轨迹是一个半园。
图4-2
、
与
三者形成一个直角形的电压三
角形，如图4-2所示。
R值改变时，可改
变φ角的大小，从而达到移相的目的。
3.日光灯线路如图4-3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图4-3
（cosφ值）。
有关日光灯的工作原理请自行翻阅有关资料。
序号
名称
型号与规格
数量
备注
1
可调三相交流电源
0～450V
1
2
交流数字电压表
0～500V
1
3
交流数字电流表
０～5A
1
4
镇流器、启辉器
与30W灯管配用
各1
DVCC-04
5
日光灯灯管
30W
1
屏内
6
电容器
1μF,2.2μF,4.7μF/500V
各1
DVCC-05
7
白炽灯
220V，15W
1~3
DVCC-04
8
电流插座
3
DVCC-04
三、实验设备
四、实验内容
1.按图4-1接线。
R为220V、15W的白炽灯泡，电容器为4.7μF/450V。
经指导教师检查后，接通实验台电源，将自耦调压器输出（即U）调至220V。
记录U、UR、UC值，验证电压三角形关系。
测量值
计算值
U（V）
UR（V）
UC（V）
U’（V）
2.日光灯线路接线与测量。
图4-4
按图4-4接线。
经指导教师检查后接通实验台电源，调节自耦调压器的输出，使其输出电压缓慢增大，直到日光灯刚启辉点亮为止，记下三表的指示值。
然后将电压调至220V，测量功率P，电流I，电压U，UL，UA等值，验证电压、电流相量关系。
P（W）
Cosφ
I（A）
U（V）
UL（V）
UA（V）
启辉值
正常工作值
3．并联电路──电路功率因数的改善。
按图4-5组成实验线路。
经指导教师检查后，接通实验台电源，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，进行三次重复测量并记录。
图4-5
电容值
测量数值
计算值
（μF）
P（W）
COSφ
U（V）
I（A）
IL（A）
IC（A）
I’（A）
Cosφ
0
1
2.2
4.7
4.7+2.2
五、实验注意事项
1.本实验用交流市电220V，务必注意用电和人身安全。
2.功率表要正确接入电路。
3.线路接线正确，日光灯不能启辉时，应检查启辉器及其接触是否良好。
六、预习思考题
1.参阅课外资料，了解日光灯的启辉原理。
2.在日常生活中，当日光灯上缺少了启辉器时，人们常用一根导线将启辉器的两端短接一下，然后迅速断开，使日光灯点亮（DVCC-04实验挂箱上有短接按钮，可用它代替启辉器做试验。
）；或用一只启辉器去点亮多只同类型的日光灯，这是为什么？
3.为了改善电路的功率因数，常在感性负载上并联电容器，此时增加了一条电流支路，试问电路的总电流是增大还是减小，此时感性元件上的电流和功率是否改变？
4.提高线路功率因数为什么只采用并联电容器法，而不用串联法？
所并的电容器是否越大越好？
七、实验报告
1.完成数据表格中的计算，进行必要的误差分析。
2.根据实验数据，分别绘出电压、电流相量图，验证相量形式的基尔霍夫定律。
3.讨论改善电路功率因数的意义和方法。
4.装接日光灯线路的心得体会及其他。
实验五 三相交流电路电压、电流的测量
一、实验目的
1.掌握三相负载作星形联接、三角形联接的方法，验证这两种接法下线、相电压及线、相电流之间的关系。
2.充分理解三相四线供电系统中中线的作用。
二、原理说明
1.三相负载可接成星形（又称“Ｙ”接）或三角形（又称"△"接）。
当三相对称负载作Y形联接时，线电压Ul是相电压Up的
倍。
线电流Il等于相电流Ip，即
Ul＝
Il＝Ip
在这种情况下，流过中线的电流I0＝0，所以可以省去中线。
当对称三相负载作△形联接时，有
Il＝
Ip Ul＝Up
2.不对称三相负载作Y联接时,必须采用三相四线制接法，即Yo接法。
而且中线必须牢固联接，以保证三相不对称负载的每相电压维持对称不变。
倘若中线断开，会导致三相负载电压的不对称，致使负载轻的那一相的相电压过高，使负载遭受损坏；负载重的一相相电压又过低，使负载不能正常工作。
尤其是对于三相照明负载，无条件地一律采用Y0接法。
3.当不对称负载作△接时，Il≠
Ip，但只要电源的线电压Ul对称，加在三相负载上的电压仍是对称的，对各相负载工作没有影响。
三、实验设备
序号
名称
型号与规格
数量
备注
1
可调三相交流电源
0～450V
1
2
交流数字电压表
0～500V
1
3
交流数字电流表
0～5A
1
4
三相灯组负载
220V，15W白炽灯
9
DVCC-04
5
电流插座
3
DVCC-04
四、实验内容
1.三相负载星形联接（三相四线制供电）
按图5-1线路组接实验电路。
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（即逆时针旋到底）。
经指导教师检查后，方可开启实验台三相电源开关，然后调节调压器的输出，使输出的三相线电压为220V，并按数据表格要求的内容完成各项实验，将所测得的数据记入表中，并观察各相灯组亮暗的变化程度，特别要注意观察中线的作用。
图5-1
测量数据
负载情况
开灯盏数
线电流（A）
线电压（V）
相电压（V）
中线电流I0
（A）
中点电压UN0
（V）
A
相
B
相
C
相
IA
IB
IC
UAB
UBC
UCA
UA0
UB0
UC0
Y0接对称负载
3
3
3
Y接对称负载
3
3
3
Y0接不对称负载
1
2
3
Y接不对称负载
1
2
3
Y0接B相断开
1
断
3
Y接B相断开
1
断
3
Y接B相短路
1
短
3
2.负载三角形联接（三相三线制供电）
按图5-2改接线路，经指导教师检查合格后接通三相电源，并调节调压器，使其输出线电压为220V，并按数据表格要求进行测试。
图5-2
测量
数据
负载
情况
开灯盏数
线电压=相电压（V）
线电流（A）
相电流（A）
A-B相
B-C相
C-A相
UAB
UBC
UCA
IA
IB
IC
IAB
IBC
ICA
三相对称
3
3
3
三相不对称
1
2
3
五、实验注意事项
1.本实验采用三相交流市电，线电压为380V，应穿绝缘鞋进实验室。
实验时要注意人身安全，不可触及导电部件，防止意外事故发生。
2.每次接线完毕，同组同学应自查一遍，然后由指导教师检查后，方可接通电源，必须严格遵守先断电、再接线、后通电；先断电、后拆线的实验操作原则。
3.星形负载作短路实验时，必须首先断开中线，以免发生短路事故。
4．为避免烧坏灯泡，DVCC-04实验挂箱内设有过压保护装置。
当任一相电压＞245~250V时，即声光报警并跳闸。
六、预习思考题
1.三相负载根据什么条件作星形或三角形连接？
2.复习三相交流电路有关内容，试分析三相星形联接不对称负载在无中线情况下，当某相负载开路或短路时会出现什么情况？
如果接上中线，情况又如何？
3.本次实验中为什么要通过三相调压器将380V的市电线电压降为220V的线电压使用？
七、实验报告
1.用实验测得的数据验证对称三相电路中的
关系。
2.用实验数据和观察到的现象，总结三相四线供电系统中中线的作用。
3.不对称三角形联接的负载，能否正常工作？
实验是否能证明这一点？
4.根据不对称负载三角形联接时的相电流值作相量图，并求出线电流值，然后与实验测得的线电流作比较，分析之。
THMJK-1型电机拖动及控制技术实验装置
操作说明
一、操作台的技术参数
1、输入电源：
三相四线～380±10%50Hz
2、工作环境：
温度-10℃～+40℃相对湿度＜85%（25℃）海拔＜4000m
3、容量：
≤1.5KVA
4、外形尺寸：
157cm×74cm×155cm
二、控制屏组成及功能
THMJK-1型电机拖动及控制技术实验装置的控制屏由交流电源部分、高压直流电源两路、定时器兼报警记录仪、信号源部分、制动电阻、开关、插座等组成。
1、交流电源部分
提供三相0～450V可调交流电源，同时可得到单相0～250V可调的交流电源，配有一台三相同轴联动自耦调压器（规格：
1.5kVA、0～450V）。
可调交流电源输出处设有过流保护装置，当相间、线间过电流及直接短路均能自动保护，克服了调换保险丝带来的麻烦，并具有过流声光告警。
控制屏的供电由启、停按钮进行控制，具有漏电声光告警、过压保护、过流保护、相序指示、缺相指示等功能，同时配有一只急停按钮，便于切断电源，还配有一只指针式交流电压表，通过切换和转换开关，可方便地指示三相电网和三相调压输出的每一相的线电压。
2、高压直流电源两路
提供220V（0.5A）励磁电源（具有短路保护）及0～250V（2A）连续可调电枢电源（具有过压声光告警及短路保护功能）各一路，并设有一只直流数显电压表用以监测可调直流电枢电源输出。
3、定时器兼报警记录仪
采用蓝屏液晶显示器，中文菜单显示，直观、清晰；通过键控单元完成时间设定、定时报警设定、解除设置等操作、具有切断电源及记录过流、漏电、超量程告警次数等功能。
4、信号源部分
提供0～10V的恒压源一路，4～20mA的恒流源一路，可方便地完成变频器的电压、电流控制等实验；6.3V交流电源一路，作为机床信号指示灯的电源。
5、制动电阻
提供制动电阻10Ω/25W一只，180Ω/25W二只。
6、开关
一只双刀双掷钮子开关，两只三刀三掷钮子开关，三只开关在实验电路中方便灵活地发挥开关器件的作用。
7、控制屏其它设施
控制屏正面大凹槽内，设有两根不锈钢钢管，可挂置实验组件。
凹槽底部设有多个蓝色单相三芯220V电源
升级会员 