电工实验I指导书10.docx

1、电工实验I指导书10实验二直流电路实验班级： 姓名： 学号： 桌号： 指导教师签字： 实验日期：20 年 月 日 一、实验目的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、验证戴维南定理的正确性，加深对该定理的理解。3、掌握测量有源二端网络等效参数的一般方法。 二、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030V12可调直流恒流源0500mA13直流数字电压表0300V14直流数字毫安表0500mA15万用表1自备6可调电阻箱099999.91HE-197电位器1K/2W1HE-118戴维宁定理实验电路板1HE-129迭加原理实验电路板1HE-

2、12三、实验内容 (1)叠加定理的验证实验实验线路如图1所示，用HE-12挂箱的“基尔夫定律/叠加原理”线路。6V图1叠加原理的实验线路 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1。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1。5. 将U2的数值调

3、至12V，重复上述第3项的测量并记录，数据记入表1。表 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 (2)戴维南定理的验证被测有源二端网络如图2(a)，即HE-12挂箱中“戴维宁定理/诺顿定理”线路。图2(a) 图2 (b)1、用开路电压、短路电流法测定戴维宁等效电路的Uoc和R0。在图2 (a)中，接入稳压电源Us=12V和恒流源Is=10 mA，不接入RL。利用开关K，分别测定UOc和Isc,并计算出R0。（测Uoc时，不接入mA表。）Uoc(

4、v)Isc(mA)R0=Uoc/Isc()2、利用开关K，接入可变电阻RL，改变RL值，测其电压和电流值，在坐标纸上画出伏安特性曲线。U（v）I（mA）3、 验证戴维宁定理：从电阻箱上取得按步骤“1”所得的等效电阻R0之值， 然后令其与直流稳压电源（调到步骤“1”时所测得的开路电压Uoc之值）相串联，如图2(b)所示，在同一坐标下绘出其伏安特性曲线，对戴氏定理进行验证。 U（v）I（mA）四、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，并应正确判断测得值的、号。2、注意仪表量程的及时更换。3、改接线路时，要关掉电源。4、用万用表直接测R0时，网络内

5、的独立源必须先置零，以免损坏万用表。其次，欧姆档必须经调零后再进行测量。五、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？答：2、在求戴维南等效电路时，作短路试验，测Isc的条件是什么？在本实验中可否直接作负载短路实验？请实验前对线路图2(a)预先作好计算，以便调整实验线路及测量时可准确地选取电表的量程。答：六、实验报告1、根据实验数据表格，进行分析、比较，归纳、总结实验结论，即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、验证戴维宁定理的正确性，

6、并分析产生误差的原因。4、心得体会及其他。实验三 RL串联电路及功率因数的提高班级： 姓名： 学号： 桌号： 指导教师签字： 实验日期：20 年 月 日 一、实验目的1. 掌握日光灯线路的接线。图 13. 理解改善电路功率因数的意义并掌握其方法。二、原理说明日光灯线路如图1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（值）。工作原理：灯管在工作时，可以认为是一个电阻负载。镇流器是一个铁心线圈，可认为是一个电感很大的感性负载。两者串联构成一个RL串联电路。当接通电源后，启动器内双金属片与定片间的气隙被击穿，连续发生火花，使双金属片受热伸张而与定

7、片接触，于是灯管的灯丝接通。灯丝预热而发射电子，这时双金属片逐渐冷却而与定片分开。镇流器线圈因灯丝突然断开而感应出很高的感应电动势，它和电源电压串联加到灯管的两端，使管内气体电离产生弧光放电而发光。日光灯发光后，启动器则停止工作。镇流器起降压镇流作用。三、实验设备 1镇流器、启辉器与30W灯管配用各1HE-162日光灯灯管30W1屏内3电容器1F,2.2F,4.7F/500V各1HE-165电流插座3屏上 四、实验内容图 2 电路功率因数的改善利用主屏上的电流插座，按图2组成实验线路。 经指导老师检查后，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

8、个电流插座分别测得三条支路的电流，改变电容值，进行重复测量。电容值测 量 数 值(F)P(W)COSU(V)U L(V)U A(V)I（A）IL(A)IC(A)00.4712.23.24.7五、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，读数时要注意量程和实际读数的折算关系。 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. 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；或用一只启辉器去点亮多只同类型的日光灯，这是为什么？（HE-16实验

9、箱上有短接按钮，可用它代替启辉器做一下试验。）答：2. 为了提高电路的功率因数，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？答：3. 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？答：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。实验四 三相电路班级： 姓名： 学号： 桌号： 指导教师签字： 实验日期：20 年 月

10、日 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、实验设备序号名 称型号与规格数量备注交流电流表0.5/1A12.5/5A12万用表MF-3013灯箱1三、实验内容1. 三相负载星形联接（三相四线制供电）按图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）。经指导教师检查合格后，方可开启实验台电源，然后调节调压器的输出，使输出的三相线电压为220V，并按下述内容完成各项实验，分别测量三相负载的线电压、相电压

11、、线电流、相电流、中线电流、电源与负载中点间的电压。将所测得的数据记入表1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1表1测量数据实验内容（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IAIBICUABUBCUCAUA0UB0UC0Y0接平衡负载333Y接平衡负载333Y0接不平衡负载123Y接不平衡负载123Y0接B相断开13Y接B相断开132. 负载三角形联接（三相三线制供电）按图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，并按表2的内容进行测试。图 2表2测量数据负载

12、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UABUBCUCAIAIBICIABIBCICA三相平衡333三相不平衡123四、实验注意事项1. 本实验采用三相交流市电，线电压为220V， 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.为避免烧坏灯泡，HE-17实验箱内设有过压保护装置。当任一相电压245250V时，即声光报警并跳闸。因此，在做Y接不平衡负载或缺相实验时，所加线

13、电压应以最高相电压240V为宜。五、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？答：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？答：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？答：六、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

14、，然后与实验测得的线电流作比较，分析之。5. 心得体会及其他。实验五 一阶电路的方波响应班级： 姓名： 学号： 桌号： 指导教师签字： 实验日期：20 年 月 日 一、实验目的 1. 测定RC一阶电路的零输入响应、零状态响应及完全响应。 2. 学习电路时间常数的测量方法。 3. 掌握有关微分电路和积分电路的概念。 4. 进一步学会用示波器观测波形。二、原理说明1. 动态网络的过渡过程是十分短暂的单次变化过程。要用普通示波器观察过渡过程和测量有关的参数，就必须使这种单次变化的过程重复出现。为此，我们利用信号发生器输出的方波来模拟阶跃激励信号，即利用方波输出的上升沿作为零状态响应的正阶跃激励信号；

15、利用方波的下降沿作为零输入响应的负阶跃激励信号。只要选择方波的重复周期远大于电路的时间常数，那么电路在这样的方波序列脉冲信号的激励下，它的响应就和直流电接通与断开的过渡过程是基本相同的。2.图1（b）所示的 RC 一阶电路的零输入响应和零状态响应分别按指数规律衰减和增长，其变化的快慢决定于电路的时间常数。3. 时间常数的测定方法: 用示波器测量零输入响应的波形如图1(a)所示。根据一阶微分方程的求解得知ucUme-t/RCUme-t/。当t时，Uc()0.368Um。此时所对应的时间就等于。亦可用零状态响应波形增加到0.632 Um所对应的时间测得，如图1(c)所示。 (a) 零输入响应 (b

16、) RC一阶电路 (c) 零状态响应图 14. 微分电路和积分电路是RC一阶电路中较典型的电路， 它对电路元件参数和输入信号的周期有着特定的要求。一个简单的 RC串联电路， 在方波序列脉冲的重复激励下， 当满足RC条件时，即称为积分电路。因为此时电路的输出信号电压与输入信号电压的积分成正比。利用积分电路可以将方波转变成三角波。从输入输出波形来看，上述两个电路均起着波形变换的作用，请在实验过程仔细观察与记录。三、实验设备序号名 称型号与规格数量备注1脉冲信号发生器12双踪示波器13动态电路实验板1HE-14四、实验内容实验线路板采用HE-14实验挂箱的“一阶、二阶动态电路”，如图3所示，请认清R

17、、C元件的布局及其标称值，各开关的通断位置等等。图3 动态电路、选频电路实验板1. 从电路板上选R10K，C6800pF组成如图1(b)所示的RC充放电电路。u为脉冲信号发生器输出的Um3V、f1KHz的方波电压信号，并通过两根同轴电缆线，将激励源u和响应uc的信号分别连至示波器的两个输入口YA和YB。这时可在示波器的屏幕上观察到激励与响应的变化规律，请测算出时间常数，并用方格纸按1:1 的比例描绘波形。少量地改变电容值或电阻值，定性地观察对响应的影响，记录观察到的现象。2. 令R10K，C0.1F，观察并描绘响应的波形，继续增大C 之值，定性地观察对响应的影响。3. 令C0.01F，R100

18、，组成如图2(a)所示的微分电路。在同样的方波激励信号（Um3V，f1KHz）作用下，观测并描绘激励与响应的波形。 增减R之值，定性地观察对响应的影响，并作记录。当R增至1M时，输入输出波形有何本质上的区别？五、实验注意事项1. 调节电子仪器各旋钮时，动作不要过快、过猛。实验前，需熟读双踪示波器的使用说明书。观察双踪时，要特别注意相应开关、旋钮的操作与调节。2. 信号源的接地端与示波器的接地端要连在一起（称共地）， 以防外界干扰而影响测量的准确性。3. 示波器的辉度不应过亮，尤其是光点长期停留在荧光屏上不动时，应将辉度调暗，以延长示波管的使用寿命。六、预习思考题1. 什么样的电信号可作为RC一

19、阶电路零输入响应、 零状态响应和完全响应的激励信号？2. 已知RC一阶电路R10K，C0.1F，试计算时间常数，并根据值的物理意义，拟定测量的方案。3. 何谓积分电路和微分电路，它们必须具备什么条件？ 它们在方波序列脉冲的激励下，其输出信号波形的变化规律如何？这两种电路有何功用？4. 预习要求：熟读仪器使用说明，回答上述问题，准备方格纸。七、实验报告1. 根据实验观测结果，在方格纸上绘出RC一阶电路充放电时uc的变 化曲线，由曲线测得值，并与参数值的计算结果作比较，分析误差原因。2. 根据实验观测结果，归纳、总结积分电路和微分电路的形成条件，阐明波形变换的特征。3. 心得体会及其他实验六 异步

20、电动机的正反转控制班级： 姓名： 学号： 桌号： 指导教师签字： 实验日期：20 年 月 日 一、实验目的 1、通过对三相鼠笼式异步电动机正反转控制线路的安装接线， 掌握由电气原理图接成实际操作电路的方法。 2、加深对电气控制系统各种保护、自锁、互锁等环节的理解。 3、学会分析、排除继电-接触控制线路故障的方法。二、实验设备序号名 称型号与规格数量备注1三相交流电源220V2三相鼠笼式异步电动机DJ2613交流接触器 JZC4-402HE-514按 钮 3HE-515热继电器D9305d1HE-516交流电压表0450V17万用电表1自备三、实验内容图 1 认识各电器的结构、图形符号、接线方法

21、；抄录电动机及各电器铭牌数据；并用万用电表档检查各电器线圈、触头是否完好。 鼠笼机接成接法；实验线路电源端接三相自耦调压器输出端U、V、W，供电线电压为220V。 1、接触器联锁的正反转控制线路 按图1接线，经指导教师检查后，方可进行通电操作。 (1) 开启控制屏电源总开关，按启动按钮，调节调压器输出，使输出线电压为220V。 (2) 按正向起动按钮SB1，观察并记录电动机的转向和接触器的运行情况。 (3) 按反向起动按钮SB2，观察并记录电动机和接触器的运行情况。 (4) 按停止按钮SB3，观察并记录电动机的转向和接触器的运行情况。 (5) 再按SB2，观察并记录电动机的转向和接触器的运行情

22、况。 (6) 实验完毕，按控制屏停止按钮，切断三相交流电源。 2、接触器和按钮双重联锁的正反转控制线路 按图2接线，经指导教师检查后，方可进行通电操作。图2(1) 按控制屏启动按钮，接通220V三相交流电源。(2) 按正向起动按钮SB1，电动机正向起动，观察电动机的转向及接触器的动作情况。按停止按钮SB3，使电动机停转。 (3) 按反向起动按钮SB2，电动机反向起动，观察电动机的转向及接触器的动作情况。按停止按钮SB3，使电动机停转。 (4) 按正向(或反向)起动按钮，电动机起动后，再去按反向(或正向)起动按钮，观察有何情况发生？ (5) 电动机停稳后，同时按正、反向两只起动按钮，观察有何情况

23、发生？ (6) 失压与欠压保护 a、按起动按钮SB1(或SB2)电动机起动后，按控制屏停止按钮，断开实验线路三相电源，模拟电动机失压(或零压)状态，观察电动机与接触器的动作情况，随后，再按控制屏上启动按钮，接通三相电源，但不按SB1(或SB2)，观察电动机能否自行起动？ b、重新起动电动机后，逐渐减小三相自耦调压器的输出电压，直至接触器释放，观察电动机是否自行停转。 (7) 过载保护 打开热继电器的后盖，当电动机起动后，人为地拨动双金属片模拟电动机过载情况，观察电机、电器动作情况。 注意：此项内容，较难操作且危险，有条件可由指导教师作示范操作。 实验完毕，将自耦调压器调回零位，按控制屏停止按钮

24、，切断实验线路电源。四、故障分析 1、接通电源后，按起动按钮(SB1或SB2)，接触器吸合，但电动机不转，且发出“嗡嗡”声响或电动机能起动，但转速很慢。这种故障来自主回路，大多是一相断线或电源缺相。 2、接通电源后，按起动按钮(SB1或SB2), 若接触器通断频繁，且发出连续的劈啪声或吸合不牢，发出颤动声，此类故障原因可能是： (1) 线路接错，将接触器线圈与自身的动断触头串在一条回路上了。 (2) 自锁触头接触不良，时通时断。 (3) 接触器铁心上的短路环脱落或断裂。(4) 电源电压过低或与接触器线圈电压等级不匹配。五、预习思考题1、在电动机正、反转控制线路中，为什么必须保证两个接触器不能同

25、时工作？采用哪些措施可解决此问题，这些方法有何利弊，最佳方案是什么？答：2、在控制线路中,短路、过载、失、欠压保护等功能是如何实现的? 在实际运行过程中,这几种保护有何意义?答：实验七 异步电动机Y启动控制班级： 姓名： 学号： 桌号： 指导教师签字： 实验日期：20 年 月 日 一、实验目的 1. 进一步提高按图接线的能力。2. 了解时间继电器的结构、使用方法、延时时间的调整及在控制系统中的应用。3. 熟悉异步电动机Y降压启动控制的运行情况和操作方法。二、实验设备序号名 称型号与规格数量备注1三相交流电源 220V12三相鼠笼式异步电动机DJ2613交流接触器 JZC4-402HE-514时

26、间继电器 ST3PA-B1HE-525按 钮 1HE-516热继电器 D9305d1HE-517万用电表 1自备三、实验内容 1. 时间继电器控制Y自动降压启动线路 实验前应了解空气阻尼式时间继电器的结构，并结合HE-52实验箱,认清其电磁线圈和延时动合、动断触头的接线端子。用手推动时间继电器衔铁模拟继电器通电吸合动作，用万用电表档测量触头的通与断，以此来大致判定触头延时动作的时间。通过调节进气孔螺钉，即可整定所需的延时时间。 实验线路电源端接自耦调压器输出端(U、V、W), 供电线电压为220V。 (1) 按图1线路进行接线，先接主回路后接控制回路。要求按图示的节点编号从左到右、从上到下，逐行连接。 (2) 在不通电的情况下，用万用电表档检查线路连接是否正确，特别注意KM2与KM3两个互锁触头KM3(5-7)与KM2(5-11)是否正确接入。经指导教师检查后，方可通电