电工试验参考指导书.doc

实验一 电路元件伏安特性测绘（结识实验）一、实验目1. 学会辨认惯用电路元件。2. 掌握线性电阻、非线性元件伏安特性测绘。3. 掌握直流电工仪表用法。二、实验任务1任务一：测量线性电阻伏安特性（1）实验设备测量线性电阻伏安特性必要有线性电阻；伏安特性指是电压和电流关系，必要有电压表和电流表；电路中有电压和电流必要要有电源。因而实验设备如下：序号名 称型号与规格数量备注1可调直流稳压电源030V12万 用 表MF-47或其她13数字毫安表0200mA14数字电压表0200V15线性电阻器10K/1W1（2）实验原理要进行线性电阻伏安特性测量，可测量某个电阻上不同电压和电流，如何能得到不同电压和电流？一种办法是把一种线性电阻和一种可调电源相连，每变化一次电源电压，就能变化电阻上电压和电流，如图1；另一种办法是电源固定，在线性电阻电路中再串上一种可变线性电阻器，变化线性电阻器值大小，就可变化电阻上电压、电流大小，如图2。UmAR1KV012VUmAR1KV10K12V图1 测量线性电阻伏安特性办法一 图2 测量线性电阻伏安特性办法二（3）实验过程图1测量图如图3（图中电压表、电流表所示值为电源电压为12V时值），调节稳压电源输出电压U，从0伏开始缓慢地增长，始终到10V，记下相应电压表和电流表读数UR、I，填入表一。思考：如果电源电压调不到0V，如何测量0V电压下电流？最佳办法就是不加电源，是不是很简朴？表一：线性电阻伏安特性测量数据一U(V)0246810I(mA)图3 图1测量图图2测量图如图4（图中电压表、电流表所示值为10K可调电阻处在中间值时值），调节线性可调电阻阻值，从小开始缓慢地增长，始终到最大，记下相应电压表和电流表读数UR、I，记入表2。图4 图2测量图表二 线性电阻伏安特性测量数据二U(V)1246810I(mA)0.982.034.015.968.029.974）结论分析依照各实验数据，找出电压和电流大小之间有什么规律，并得出结论？答：电阻元件两端电压与通过电流成正比，符合欧姆定律，因而电阻元件是线性元件.5）思考题分析实验误差因素.2任务二：测量非线性器件伏安特性（1）实验设备除了任务一所列设备外，还需要哪些器件？任务二中规定测量非线性器件伏安特性，因而必要有非线性器件。咱们所学过器件中哪些是非线性器件？二极管、三极管等，下面咱们测一下二极管伏安特性，为了防止在测量过程中导致二极管损坏，所选用二极管型号为IN4007，此外还需要限流电阻（100/1W，200/1W）。IN4007二极管参数如下：额定正流电流IF1A，反向电流IR5A，反向工作峰值电压VRM1000V。（2）实验原理要进行二极管伏安特性测量，可测量其上不同电压和电流，如何能得到不同电压和电流？先研究一下正向特性测量：一种办法是把一种二极管和一种可调电源相连，每变化一次电源电压，就能变化二极管两端电压和电流，如图5；另一种办法是电源固定，在二极管电路中再串上一种可变线性电阻器，变化线性电阻器值大小，就可变化二极管上电压、电流大小，如图6。如何测量二极管反向特性？其实只需电路中电源或二极管极性反接在电路中，尚有无其她规定呢？由二极管理论知识可知，二极管反向电流非常小，因而测反向电流时可以用微安表（实际做实验时，测量正向和反向电流时有时都用电流表）如图7。UmAR200VVDIN4007012VUmAV10012VVDIN4007200图5 测量二极管正向伏安特性办法一 图6 测量二极管正向伏安特性办法二UmAR200VVDIN4007030V图7 测量二极管反向特性（3）实验过程测量二极管正向特性，按图8接线（图中电压表、电流表所示值为电源电压为12V时参照值），R为限流电阻器（思考：为什么要接电阻R？）。调节输出电压使二极管VD正向施压UD+可在00.75V之间取值，测量出相应电流，填入表三。200图8 图5测量图表三：二极管正向特性实验数据UD+ (V)0.100.300.500.550.600.650.700.75I（mA）00测量二极管反向特性，按图9接线（图中电压表、电流表所示值为电源电压为-30V时参照值），调节输出电压从0-30V，把相应电流值填入表四中。图9 图7测量图表四：二极管反向特性实验数据UD(V)0-5-10-15-20-25-30I（mA）0000000（4）结论分析依照各实验数据：绘制电阻器和二极管伏安特性曲线，找出电压和电流大小之间关系？在测量二极管正反特性时，二极管两端电压为多少时，才有电流，为什么？二极管导通后，继续增大电源电压，其上电压和电流有什么变化？比较正向电流和反向电流大小，阐明什么问题？答：(1)绘制电阻器和二极管伏安特性曲线. 依照此图得到二极管两端电压与通过电流之间成非线性关系. (2) 二极管两端电压不不大于0.3V时才有电流. 由于二极管导通有个死区电压问题. 二极管导通后，继续增大电源电压，其上电流会随着电压增长而迅速增长. (3)实验知当二极管加反向电压时二极管几乎不导通，阐明二极管具备单向导电性. 5）思考题依照实验数据，比较电阻器与二极管伏安特性有何区别？对的理解线性电阻与非线性电阻概念是什么？如何理解用万用表欧姆档测量二极管正反电阻时，所用档位不同，测量阻值不同？如果实验用二极管型号为2AP9，测量时应注意什么？（提示：参照一下2AP二极管关于参数）在测量二极管伏安特性时，为什么要加上限流电阻？实验二 基尔霍夫定律验证一、实验目：1. 验证基尔霍夫定律对的性，加深对基尔霍夫定律理解。2. 进一步练习使用电压表和电流表。3. 对的理解电压、电流实际方向与参照方向关系。二、实验任务1任务一：基尔霍夫电流定律验证（1）实验设备基尔霍夫电流定律简介了某节点中各支路电流之间约束关系，即对电路中任一种节点而言，应有I0。因而实验中要用到电流表，电路中有电流必要有电源，此外还需要电阻（或实验板）等器件，详细如下：序号名称型号与规格数量备注1直流可调稳压电源030V二路2万 用 表MF-471可选用3数字毫安表0200mA14实验电路板510/1W电阻2只，1K/1W电阻1只1（2）实验原理U1R31K12VU2R1R25105106VI1I2I3A实验电路如图1，电流参照方向已在标中标出，对于节点A有I1+I2=I3（依照图，测量时只需测量出三个电流即可。参照方向是为了计算和测量以便，而假设一种方向，如测得物理量（如电压、电流）值为正，表白实际方向和参照方向一致，否则相反。图1验证基尔霍夫电流定律实验电路图（3）实验过程 分别按图2、3、4（电流表所示值为参照值）测量电流I1、I2和I3（依照图1中参照方向，对的连接电流表，两者应保持一致，如I1中电流参照方向由左到右，则连接电流表应为左正右负），填入表一：图2 测量电流I1图3测量电流I2图4测量电流I3表一：基尔霍夫电流定律验证数据被测量I1(mA)I2(mA)I3(mA)计算值测量值相对误差（4）结论分析依照测量数据，分析对于节点A，各支路之间电流关系如何？答：对于节点A，各支路电流代数和为零，即：I1+I2-I3=0，符合KCL.（5）思考题分析实验中误差产生因素。实验中负值阐明电流实际方向如何？如用指针式万用表，如何测量负值电流？2任务二：基尔霍夫电压定律验证（1）实验设备基尔霍夫电压定律简介了任一回路中各元器件电压之间约束关系，即对任何一种闭合回路而言，应有U0。因而实验中除了要用到任务一中些器件和设备外，还需要电压表，这里选0200V数字电压表。（2）实验原理实验电路如图5，对于回路ACD有UAC+UCD+UDA=0（其中下标表达电压方向，如UAC表达电压参照方向由A到C），测量时只需测量出UAC、UCD、UDA三个电压即可。对于回路ABC有UAB+UBC+UCA=0，测量时只需测量出UAB、UBC、UCA三个电压即可。对于回路DABC应如何测量？U1R31K12VU25105106VABCD图5验证基尔霍夫电压定律实验电路图（3）实验过程分别按图6、7、8（电压表中所示值为参照值）接线测量UAC、UCD、UDA，填入表二。图6 测量电压UAC图7测量电压UCD图8测量电压UDA分别按图9、10、11接线测量UAB，UBC，UCA大小也填入表二中。图9测量电压UAB图10测量电压UBC图11测量电压UCA表二：基尔霍夫电压定律验证数据被测量UACUCDUDAUACDAUABUBCUCAUABCAUABCDA计算值（V）测量值（V）相对误差（V）（4）结论分析依照测量数据，分析回路ACDA、ABCA、ABCDA各段电压降代数和如何？答：回路ACDA、ABCA、ABCDA各段电压降代数和为零，符合KVL.（5）思考题分析误差产生因素。实验中负值阐明电压实际方向如何？如用指针式万用表，如何测量负值电压？实验三 戴维南定理有源二端网络等效参数测定一、实验目：1. 掌握测量有源二端网络等效参数普通办法。2. 验证戴维南定理对的性。二、实验任务1任务一：有源二端网络等效参数测量 （1）实验设备戴维南定理指出：任何一种线性有源网络，总可以用一种等效电压源来代替，此电压源电动势Es等于这个有源二端网络开路电压UOC，其等效内阻R0等于该网络中所有独立源均置零（抱负电压源视为短接，抱负电流源视为开路）时等效电阻。UOC和R0称为有源二端网络等效参数。由上可知，要测量有源二端网络等效参数，必要要有有源二端网络，还要有测量仪表，详细设备如下：序号名 称型号与规格数量备 注1可调直流稳压电源010V12直流电压表0200V13直流数字毫安表0200mA14万用电表MF47型1有源二端网络线路板（2）实验原理图1为一有源二端网络，从ab端往左看，可以用UOC和R0两个参数等效，如何求（或测）这两个参数？图1 有源二端网络开路电压测量直接测量法：用电压表直接测量有源二端网络输出端开路电压UOC。 咱们懂得，电压表都是有内阻，抱负状况下，它内阻应趋于无穷大，而实际电压表做不到，这就给测量带来一定误差，如果有源二端网络内阻越大，用电压表直接测量所带来误差就越大。有无更好办法呢？零示测量法：其原理是用一低内阻稳压电源与被测有源二端网络进行比较，当稳压电源输出电压与有源二端网络开路电压相等时，电压表读数将为“0”，然后将电路断开，测量此时稳压电源输出电压， 即为被测有源二端网络开路电压，如图2。图 2 零示测量法测量开路电压等效内阻测量开路电压、短路电流法：在有源二端网络输出端开路时，用电压表直接测其输出端开路电压UOC。然后再将其输出端短路，用电流表测其短路电流ISC，则内阻为 RO= 万用表欧姆档直接测量：测量时先将有源电路化为无源电路，如何进行实验操作？即电压源用短路线置换，电流源用开路置换，然后用万用表直接测量。（3）实验过程开路电压测量按图3（表中电压表所示值为参照值）接线进行测量，并作记录。图3 测量有源二端网络开路电压办法一等效内阻测量按图5（表中电流表所示值为参照值）接线进行测量，并作记录。图5 测量二端网络短路电流依照公式RO=，求出RO。或按图6接线（电源U去掉，用短路线置换）进行测量，并作记录。图6 测量二端网络等效电阻（4）结论分析依照以上分析及测量状况，阐明如何测量有源二端网络等效参数。答：用电压表测量有源二端网络开端电压即为等效电压源源电压；用电流表测量有源二端网络短路电流，用开路电压与此短路电流比即算成等效电压源内电阻.（5）思考题：在有源二端网络等效参数等效电路时，作短路实验，测ISC条件是什么？阐明测有源二端网络开路电压及等效内阻几种办法，并比较其优缺陷。在用零示法测量开路电压时，把电压表换成电流表可以吗？如可以，测量时应注意哪些问题？2任务二：验证戴维南定理（1）实验设备任何一种线性含源网络，如果仅研究其中一条支路电压和电流，则可将电路别的某些看作是一种有源二端网络（或称为含源一端口网络）。在任务一中有源二端网络等效参数测量所需设备基本上，增长一种1K/1W电阻作为其负载。（2）实验原理图7在图1基本上，外接一负载，测出相应电压和电流；依照上面测量出开路电压和等效内阻值，用一等效源代替（电源电压等于开路电压值，内阻等于等效内阻值），如图8，接上负载，测量出其上电压和电流；比较两次所测电压和电流值大小，验证戴维南定理对的。图7 验证戴维南定理电路图图8 图7等效图（3）测量过程按图9（图中电压表、电流表所示值为参照值）接线，测量出RL上电压和电流并作记录。图9 按图10（图中电压表、电流表所示值为参照值）接线（其中UOC、RO值在任务一中已测出），测量出RL上电压和电流并作记录。图104）结论分析依照上面所测数据，验证戴维南定理对的性，并分析产生误差因素。答：通过实验验证了戴维南定理对的性. 误差很小，其误差重要来自系统误差和偶尔误差.5）思考题对于具有有源非线性电路戴维南定理定理成立吗？(不成立)实验五三相交流电路电压、电流测量一、实验目1.掌握三相负载作星形联接、三角形联接办法，验证这两种接法下线、相电压及线、相电流之间关系。2.充分理解三相四线供电系统中中线作用。二、实验任务1任务一：三相负载星形联接（三相四线制供电）电压、电流测量（1）实验设备依照实验任务可知，需要三相负载和交流测量仪表，详细需要实验设备如下：序号名 称型号与规格数量备注1交流电压表0500V12交流电流表05A13万用表MF47型14三相自耦调压器1可自选5三相灯组负载220V，15W白炽灯66电流插座3可选（2）实验原理三相负载星形连接如图1，此时线电压UL（相线之间电压）是相电压Up（相线与中线之间电压）倍。线电流IL（各相线中流过电流）等于相电流Ip（各相负载中流过电流），即UL，ILIp在这种状况下，流过中线电流I00， 因此可以省去中线。不对称三相负载作Y联接时，必要采用三相四线制接法，即YO接法。并且中线必要牢固联接，以保证三相不对称负载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不对称，致使负载轻那一相相电压过高，使负载遭受损坏；负载重一相相电压又过低，使负载不能正常工作。特别是对于三相照明负载，无条件地一律采用Y0接法。（3）实验过程按图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。将三相调压器旋柄置于输出为0V位置（即逆时针旋究竟）。经指引教师检查合格后，方可启动实验台电源，然后调节调压器输出，使输出三相线电压为250V，并按下述内容完毕各项实验，分别测量三相负载线电压、相电压、线电流、相电流、中线电流、电源与负载中点间电压。将所测得数据记入表1中，并观测各相灯组亮暗变化限度，特别要注意观测中线作用。0380380O图1三相负载星形联接表1：三相负载星形连接测量数据测量数据实验内容（负载状况）开灯盏数线电流（A）线电压（V）相电压（V）中线电流I0(A)A相B相C相IAIBICUABUBCUCAUA0UB0UC0Y0接平衡负载2220.0890.0890.0892502502501441441440Y接平衡负载2220.0890.0890.089250250250144144144Y0接不平衡负载1220.0450.0890.0892502502501441441440.037Y接不平衡负载1220.0930.0710.071250250250173132132Y0接B相断开120.0450.0892502502501441440.097（4）结论分析依照测量成果分析线电压和相电压大小之间存在什么关系？答：， 即：250V = 144V用实验数据和观测到现象，总结三相四线供电系统中中线作用。答：三相四线制供电系统三相负载往往不平衡. 当负载不平衡时必要要可靠接入中线. 由于当负载不平衡时如果没有中线或中线断掉会导致有些相负载供电电压局限性不能正常工作，而另某些相负载电压会超过其额定电压而烧毁电器.（5）思考题复习三相交流电路关于内容， 试分析三相星形联接不对称负载在无中线状况下，当某相负载开路或短路时会浮现什么状况？如果接上中线，状况又如何？本次实验中为什么要通过三相调压器将 380V 市电线电压降为220V线电压使用？（6）注意事项 本实验采用三相交流市电，线电压为380V。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。每次接线完毕，同组同窗应自查一遍， 然后由指引教师检查后，方可接通电源，必要严格遵守先断电、再接线、后通电；先断电、后拆线实验操作原则。星形负载作短路实验时，必要一方面断开中线，以免发生短路事故。2任务二：负载三角形联接（三相三线制供电）（1）实验设备同上。（2）实验原理按图1改接线路成图2，即负载三角形联接。当对称三相负载作形联接时，有ILIp，ULUp。当不对称负载作接时，ILIp，但只要电源线电压UL对称，加在三相负载上电压仍是对称，对各相负载工作没有影响。（3）实验过程按图2接好线路，经指引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200V，并按表2内容进行测试。ICAIBCIABABCIAIBIC图2三相负载三角形联接表2负载三角形联接（三相三线制供电）测量数据测量数据负载状况开 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2222002002000.2150.2150.2150.1240.1240.124三相不平衡1222002002000.1640.1240.2150.0620.1240.124（4）数据结论分析对称三角形联接负载，线电流与相电流大小之间关系如何。答：不对称三角形联接负载，能否正常工作？ 实验与否能证明这一点？答：不对称三角形联接负载，能正常工作. 实验能证明这一点.依照不对称负载三角形联接时相电流值作相量图，并求出线电流值，然后与实验测得线电流作比较，分析之。(不要做)（5）思考题三相负载依照什么条件作星形或三角形连接？（6）注意事项同任务一中注意事项。实验六 三相异步电动机直接起动控制一、实验目1、 熟悉接触器、热继电器、按钮等电器构造，观测它们动作状况，理解它们在控制线路中所起作用。2、 学习连接三相鼠笼式异步电动机直接起动控制线路，并进行起动和停车实验。3、 理解三相笼式电动机构造及铭牌数据意义。4、 练习笼式电动机线路连接。5、 熟悉笼式电动机直接起动办法。二、实验内容、实验室关于仪器简介及用法。成套实验设备；万用表；安全用电常识。、布置实验任务实验内容简述：在生产中，中小容量三相鼠笼式异步电动机都采用直接起动，将需用控制电器及保护电器装在一种铁箱内，称为磁力起动器。磁力起动器所用电器元件不多，它具备功能也不多，仅能控制电动机起动及停车，并实现对电动机过载保护和失压保护。依照不同需要它可以接成“点动”或“长动”控制线路。实验设备：名 称数量名 称数量交流接触器1只万用表1块热继电器1只工具1套按钮1组三相鼠笼异步电动机1台组合开关1只 任务一 三相异步电动机直接起动控制电路连接1、 接线前准备工作：观测接触器、按钮、热继电器构造，并记录它们型号、规格。用万用表检查接触器和按钮等常闭、常开触点与否闭合或断开，检查接触器线圈额定电压与否与电源电压相符。用手拨动按钮、接触器等电器可动部件，查看其与否灵活。2、 电动机“起动”和“停止”控制： 按图1线路接成磁力起动器。接线时可先用粗导线连接成主电路、然后用细导线依照图中控制线路各点编号，按先接串联电路，后接并联电路顺序连接控制线路。在每个接点上，接线尽量不超过两根以保证接线牢固可靠。线路接好后，经教师检查确认无误后，便可通电操作。KMKMSBstSBstpFRKMQFUFRM3图1 用磁力起动器控制三相异步电动机线路3、 电动机“点动”控制：拆去图1中自锁触点连接线，再按起动按钮，实现点动控制。4、 模仿当电源突然断开时，观测电路“失压”保护作用：在电动机运营时，断开开关Q，模仿电源突然断电。稍停半晌，闭合Q恢复供电，这时若不按起动按钮，电动机将不会自行起动。讨论题：（1） 你以为实验中所用各种电器规格与否选得适当？依照是什么？如以为选取不当，则应当如何重选？（2）线路中已用了热继电器，为什么还要装熔断器？与否重复了？热继电器、熔断器在线路各起什么作用？（3）为什么凡是用接触器和按钮起控制电动机运营线路，都具备失压保护作用？依照是什么？报告规定：1. 记录电动机铭牌数据。2. 记录实验中使用下列电器技术数据：（1） 接触器主触点额定电流、主触点额定电压与可控制电动机容量、吸引线圈电压、接触器型号。（2） 热继电器整定电流及整定电流调节范畴、热继电器型号。（3） 按钮常开触点及常闭触点数量、触点额定电压、按钮型号。3. 阐明在实验过程中与否发生过故障，是如何检查和解决？实验七 三相异步电动机正反转控制电路一、实验目1、 学习三相异步电动机正、反转控制线路连接和操作。2、 加深理解三相异步电动机正、反转控制线路工作原理，以及线路中“自锁”和“互锁”环节作用。二、实验内容、实验室关于仪器简介及用法。成套实验设备；万用表；安全用电常识。、实验任务布置任务一 电动机正反转电路连接在本实验中，由于没有拖动机械负载，故电动机正、反转方向可任意假定。因而，如果以为接触器KMF吸合使电动机正转，则接触器KMR吸合时应使电动机反转。为了防止两个接触器在工作过程中，发生同步吸合而导致电源短路事故，因而在控制线路中采用了“联锁”环节，就是在正转接触器KMF线圈电路里串接了反转接触器KMR常闭触点，在KMR线圈电路里串接了KMF常闭触点（见图11-1），这样连接成果，使一种接触器通电时候，另一种接触器线圈无法得电，以保证两个接触器不会同步吸合。实验设备：名 称数量名 称数量交流接触器2只万用表1块热继电器1只工具1套按钮1组三相鼠笼异步电动机1台组合开关1只实验内容与环节：1、接线前准备工作：检查各电器元件与否完好，活动部件与否灵活，触点与否接触良好。2、电动机正、反转控制：按图1接线。接线时可先接主电路，后接控制线路。主电路用粗导线从电源端开始逐渐接到负载端，并且先接好正转接触器1KM主触点，然后再并联上2KM主触点。控制线路则可以选接正转控制回路，然后再接反转回路。线路接好后，经教师检查确认无误后，便可通电操作。图1 三相异步电动机正、反转控制线路故障排除练习：接触器KMF和KMR若同步吸合，会发生什么问题？为了防止接触器KMF和KMR同步吸合，在控制线路中采用了哪些办法？答：接触器KMF和KMR若同步吸合，会导致电源三相中两相短路. 为了防止接触器KMF和KMR同步吸合，采用互锁办法，即当电动机正转时切断反转控制电路， 当反转时切断正转控制电路.