电工学1实验指导书资料.docx
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电工学1实验指导书资料
电工学1实验指导书
机械与车辆学院
2013
目录
电路分析部分
实验一
（一） 电位、电压的测定及电路电位图的绘制…………………………1
实验一
（二） 基尔霍夫定律的验证………………………………………………3实验二 三相交流电路电压、电流的测量…………………………………………5
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……………………………8
实验三相异步电动机点动和自锁的控制线路（选做）…………………………12实验三三相异步电动机的正反转控制线路……………………………………15实验四顺序控制线路……………………………………………………………19
实验三相鼠笼式异步电动机的降压起动控制线路（选做）…………………23
实验一
（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。
实验一
（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。
实验二 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电源插座、四芯黑色航空插座（仪表告警信号线及33V电源）和通讯接口，控制屏两侧设有单相三极220V电源插座、三相四极380V电源插座及通讯接口，为实验组件的供电和通讯、控制屏之间的供电提供了方便。
三、控制屏三相交流电源操作使用
1、开启电源前。
要检查控制屏下面“直流电压电源”的“电枢电源”开关（右下方）及“励磁电源”开关（左下方）都须在关断的位置。
控制屏左侧端面上安装的调压器旋钮必须在零位，即必须将它向逆时针方向旋转到底。
2、检查无误后开启“电源总开关”（空气开关），“停止”按钮指示灯亮（红色），表示实验装置的进线接到电源，但还不能输出电压。
此时在电源输出端进行实验电路接线操作是安全的。
3、按下“启动”按钮，“启动”按钮指示灯亮（绿色），表示三相交流调压电源输出插孔U、V、W及N上已接电。
实验电路所需的不同大小的交流电压，都可适当旋转调压器旋钮用导线从三相四线制插孔中取得。
输出线电压为0~450V可调并由控制屏上方的一只模拟交流电压表指示。
当电压表下方右边的“指示切换”开关拨向“三相电网电压”时，它指示三相电网进线的线电压；当“指示切换”开关拨向“三相调压电压”时，它指示三相四线制插孔U、V、W和N的输出端的线电压。
4、实验中如果需要改接线路，必须按下“停止”按钮以切断交流电源；若出现紧急情况，按下“急停”按钮，即可切断三相交流电输出，保证实验操作安全。
实验完毕，还需关断“电源总开关”（空气开关），并将控制屏左侧端面上安装的调压器旋钮调回到零位。
将“直流电压电源”的“电枢电源”开关及“励磁电源”开关拨回到关断位置。
四、控制屏高压直流电源操作使用
1、直流电源是由交流电源变换而来，开启“直流电压电源”，必须先完成开启交流电源，即开启“电源总开关”并按下“启动”按钮。
2、接通“励磁电源”开关，可获得约为220V、0.5A不可调的直流电压输出。
接通“电枢电源”开关，可获得0~230V、2A可调节的直流电压输出。
励磁电源电压及电枢电源电压由1只直流电压表指示。
当该电压表下方的“指示切换”开关拨向“电枢电压”时，指示电枢电源电压，当将它拨向“励磁电压”时，指示励磁电源电压。
但在电路中使用时，“励磁电源”与“电枢电源”，“直流电压电源”与“交流三相调压电源”都是独立分开的，可单独使用。
3、电枢电源设有过压指示告警保护电路。
当输出电压出现过电压时，会自动切断输出，并告警指示。
此时需要恢复输出，必须先将“电压调节”旋钮逆时针旋转调低电压到正常值（约240V以下），再按“过压复位”按钮，即能输出电压。
当负载电流过大（即负载电阻过小）超过2A时，也会自动切断输出，此时要关断电枢电源开关，查看保险丝是否熔断，更换保险丝，调小负载电流（即调大负载电阻），接通电枢电源开关，即可恢复输出。
4、在做直流电动机实验时，要注意开机时须先开“励磁电源”后开“电枢电源”；在关机时，则要先关“电枢电源”而后关“励磁电源”的次序。
同时要注意在电枢电路中串联启动电阻以防止电源过流保护。
具体操作要严格遵照实验指导书中有关内容的说明。
五、定时器兼报警记录仪操作使用
（一）、上电
1．上电，会听到“嘀”的一声，液晶屏显示时间和日期。
（二）修改密码
1．按【功能】键，液晶屏上面一行显示“→修改密码”，下面一行显示“设置时间”。
2．按【确定】键，液晶屏上面一行显示“验证密码”，下面一行显示“0|000”，其中“|”显示光标，光标前面数据对按键有效。
通过按【数位】键可以改变光标位置，通过按【数据】键可以改变当前数值。
输入初始密码“1234”后按【确定】键，液晶屏上面一行显示“输入密码”，下面一行显示“0|000”，输入要修改密码“4321”后按【确定】键，液晶显示时间。
（三）设置时间
1．按【功能】键，液晶屏上面一行显示“→修改密码”，下面一行显示“设置时间”。
2．再按一下【功能】键，液晶屏上面一行显示“修改密码”，下面一行显示“→设置时间”。
可以连续按【功能】键，改变光标位置。
3．按【确定】键，液晶屏上面一行显示“验证密码”，下面一行显示“0|000”，输入修改密码“4321”后按【确定】键。
液晶屏上面一行显示“输入时间”，下面一行显示“0|0：
00：
00”，通过按键输入“12：
34：
56”，表示输入时间为12点34分56秒。
4．按【确定】键。
液晶屏上面一行显示“输入日期”，下面一行显示“0|0：
00：
00”，通过按键输入“06：
06：
13”，表示输入日期为2006年6月13日。
5．按【确定】键，液晶显示设置的时间和日期。
（四）设置定时
1．按【功能】键，把光标移到“设置定时”的位置。
2．按【确定】键，液晶屏上面一行显示“验证密码”，下面一行显示“0|000”，输入修改密码“4321”后按【确定】键。
液晶屏上面一行显示“输入定时时间”，下面一行显示“0|0：
00”，通过按键输入“12：
40”，表示定时时间为12点40分。
当时间走到12点40分时，液晶显示“时间到，提交报告，2分钟后切断电源”，并发出“滴滴”的连续长鸣声。
（五）查询定时
1．按【功能】键，把光标移到“查询定时”的位置。
2．按【确定】键，液晶屏上面一行显示“定时时间”，下面一行显示“12：
40：
00”。
3．按【复位】键返回。
（六）清除报警
1．按【功能】键，把光标移到“设置定时”的位置。
2．按【确定】键，液晶屏上面一行显示“验证密码”，下面一行显示“0|000”，输入修改密码“4321”后按【确定】键。
液晶显示时间和日期。
（七）查询报警
1．按【功能】键，把光标移到“查询报警”的位置。
2．按【确定】键，液晶屏上面一行显示“过流：
00”，“漏电：
00”，“超量程：
00”。
当控制屏发生漏电告警时，“过流”、“漏电”记录一次；当控制屏发生过流告警时，“过流”、“漏电”记录一次；当控制屏发生超量程告警时，“超量程”记录一次。
3．按【复位】键返回。
实验三相异步电动机点动和自锁的控制线路（选做）
一、实验目的
1、通过对三相异步电动机点动控制和自锁控制线路的实际安装接线，掌握由电气原理图变换成安装接线图的知识。
2、通过实验进一步加深理解点动控制和自锁控制的特点以及在机床控制中的应用。
二、选用组件
1、实验设备
序号
型号
名称
数量
1
DJ16
三相鼠笼异步电动机（△/220V）
1台
2
MRDT10
继电接触控制组件
（一）
1件
2、屏上挂件排列顺序
MRDT10
三、实验方法
实验前要检查控制屏左侧端面上的调压器旋钮须在零位，下面“直流电压电源”的“电枢电源”开关及“励磁电源”开关须在“关”断位置。
打开空气开关，按下启动按钮，旋转控制屏左侧调压器旋钮将三相交流电源输出端U、V、W的线电压调到220V。
再按下控制屏上的“停止”按钮以切断三相交流电源。
以后在实验接线之前都应如此。
1、三相异步电动机点动控制线路：
图6-1点动控制线路
按图6-1接线。
图中SB1、KM1、FU1、FU2、FU3、FU4为挂件MRDT10上的器件，电机选用DJ16（△/220V）。
接线时，先接主电路，它是从220V三相交流电源的输出端U、V、W开始，经熔断器FU1、FU2、FU3、接触器KM1主触点到电动机M的三个线端A、B、C的电路，用导线按顺序串联起来，有三路。
主电路经检查无误后，再接控制线路，从熔断器FU4插孔W开始，经按钮SB1常开、接触器KM1线圈到插孔V。
线接好经指导老师检查无误后，按下面步骤进行实验：
（1）按下控制屏上“启动”按钮，接通三相交流220V电源。
（2）再按下起动按钮SB1，对电动机M进行点动操作，比较按下SB1和松开SB1时电动机M的运转情况。
2、三相异步电动机自锁控制线路：
图6-2自锁控制线路
按下控制屏上的“停止”按钮以切断三相交流电源。
按图2-2接线，图中SB1、SB2、KM1、FR1、FU1、FU2、FU3、FU4为挂件MRDT10上的器件，电机选用DJ16（△/220V）。
检查无误后，启动电源进行实验：
（1）按下控制屏上“启动”按钮，接通三相交流220V电源。
（2）再按下起动按钮SB2，松手后观察电动机M运转情况。
（3）按下停止按钮SB1，松手后观察电动机M运转情况。
3、三相异步电动机既可点动又可自锁控制线路：
图6-3既可点动又可自锁控制线路
按下控制屏上“停止”按钮切断三相交流电源后，按图6-3接线，图中SB1、SB2、SB3、KM1、FR1、FU1、FU2、FU3、FU4为挂件MRDT10上的器件，电机选用DJ16（△
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