电工基础实验项目及内容.doc

成都航空职业技术学院——电工实验指导书
《电工基础》实验项目及内容
实验一 基尔霍夫定律
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的方法。
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多个元件两端的电压，应能分别满足基尔霍夫电流定律和电压定律，即对电路中的任一节点而言，应有∑I=0；对任何一个闭合回路而言，应有∑U=0。
运用上述定律时，必须注意预先设定电流的参考方向和电压的参考极性。
三、实验设备
序号
名称
型号与规格
数量
备注
1
直流可调稳压电源
0-30V
二路

2
万用表

1

3
直流数字电压表
0-200V
1
自备
4
电位、电压测定实验电路板

1
DGJ-03
四、实验内容
利用DGJ-03实验挂箱上的“基尔霍夫定律/叠加原理”线路，天煌实验台按图1-1接线。

图1-1

1、实验前先任意设定三条支路和三个闭合回路的电流正方向。图中的I1、I2、I3的方向已经设定。三个闭合回路的电流正方向可设为ADEFA、BADCB、FBCEF。
2、分别将两路直流稳压电源接入电路，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毫安表的“+、—”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，并记录。
被测量
I1
（mA）
I2
（mA）
I3（mA）
U1（V）
U2（V）
UR1（V）
UR2（V）
UR3（V）
UR4（V）
UR5（V）
计算值

测量值

相对误差

五、实验注意事项
1、本实验线路板系多个实验通用，DGJ-03上的K3应拨向330Ω侧，三个故障按键均不得按下。
2、所有需要测量的电压值，均以电压表测量的读数为准，不以电源指示为准。
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，可读出电压或电流值。若用数字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。
5、注意仪表量程的更换。
六、实验报告
1、根据实验数据，选定实验电路中的任一节点，验证KCL的正确性。
2、根据实验数据，选定实验电路中的任一闭合回路，验证KVL的正确性。
3、将支路和闭合回路的电流方向重新设定，重复1、2两项验证。
4、误差原因分析。
5、心得体会及其它。
实验二 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，用交流电流表测得各支中的电流值,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 和。 
2、如图2-1 所示的RC串联电路，在正弦稳态信号的激励下，与保持有90°的相位差，即当阻值Ｒ改变时，的相量轨迹是一个半圆，、与三者形成一个直角形的电压三角形，如图2-2所示。R值改变时，可改变φ角的大小，从而达到移相的
目的。
图2-1 图2-2
3、日光灯线路如图2-3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（cosφ值）。有关日光灯的工作原理请自行翻阅有关资料。

图2-3
三、实验设备
序号
名称
型号与规格
数量
备注
1
三相自耦调压器

1

2
交流电压表
0-500V
1

3
交流电流表
0-5A
1

4
功率因数表

1
DGJ-07
5
白炽灯组
25W/220V
1-3
DGJ-04
6
镇流器
与30W灯管配用
1
DGJ-04
7
电容器
1uf,2.2uf, 4.7µf/500V
各1
DGJ-04
8
启辉器
与30W灯管配用
1
DGJ-04
9
日光灯灯管
30W
1
屏内
10
电流插座

3
DGJ-04
四、实验内容
1、用两只25W /220V的白炽灯泡和4.7µf/500V电容器组成加图2-1所示的实验电路，经指导老师检查后，接通市电220V电源，将自耦调压器输出调至220V。记录U、UR、UC值 ,验证电压三角形关系。
白炽灯盏数
测量值
计算值
U(V)
UR(V)
UC(V)
U’(V)
φ
2

1

2、日光灯线路接线与测量

图2-4
按图2-4组成线路，经指导教师检查后按下闭合按钮开关，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 等值，验证电压、电流相量关系。
测量值
计算值

P(W)
cosφ
I(A)
U(V)
UL(V)
UA(V)
r(Ω)
cosφ

启 辉 值

正常工作值

3、并联电路——电路功率因数的改善
按图2-5组成实验线路.

图2-5
经指导老师检查后，按下绿色按钮开关调节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取样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。
电容值
测 量 数 值
计 算 值
(mF)
P(W)
U(V)
I(A)
IL(A)
IC(A)
cosφ
I’(A)
cosf
1

2.2

4.7

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、在接通电源前，应将自耦调压器手柄置在零位上。
3、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。
4、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、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。
实验三 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
交流电压表
0～500V
1

2
交流电流表
0～5A
1

3
万用表

1
自备
4
三相自耦调压器

1

5
三相灯组负载
220V，15W白炽灯
9
DGJ-04
6
电门插座

3
DGJ-04
四、实验内容
1、三相负载星形联接（三相四线制供电）
按图3-1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、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3-1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3-1
表3-1
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
IA
IB
IC
UAB
UBC
UCA
UA0
UB0
UC0
Y0接平衡负载
3
3
3

Y接平衡负载
3
3
3

Y0接不平衡负载
1
2
3

Y接不平衡负载
1
2
3

Y0接B相断开
1

3

Y接B相断开
1

3

Y接B相短路
1

3

2、负载三角形联接（三相三线制供电）
按图3-2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3-2的内容进行测试。

图3-2
表3-2
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
三相平衡
3
3
3

三相不平衡
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，DGJ-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。因此，在做Y接不平衡负载或缺相实验时，所加线电压应以最高相电压＜240V为宜。
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 350V 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。
5、心得体会及其他。

8