实验一 基尔霍夫定律及电位、电压关系的验证指导书.doc

实验一 基尔霍夫定律及电位、电压关系的验证一、实验目的1、验证基尔霍夫电流定律和电压定律，巩固所学的理论知识。2、学习电位的测量方法，加深对电位、电压概念的理解。二、实验原理基尔霍夫定律是电路的基本定律。它包括基尔霍夫电流定律（KCL）和基尔霍夫电压定律（KVL）。1基尔霍夫电流定律对电路中的任一节点，各支路电流的代数和等于零，即。此定律阐述了电路任一节点上各支路电流间的约束关系，且这种约束关系与各支路元件的性质无关，无论元件是线性的或非线性的、含源的或无源的、时变的或非时变的。2基尔霍夫电压定律对任何一个闭合电路，沿闭合回路的电压降的代数和为零，即。此定律阐述了任一闭合电路中各电压间的约束关系，这种关系仅与电路结构有关，而与构成电路的元件性质无关，无论元件是线性的或非线性的、含源的或无源的、时变的或非时变的。 3参考方向KCL、KVL表达式中的电流和电压都是代数量，除具有大小外，还有方向，其方向以量值的正负表示。通常，在电路中要先假定某方向为电流和电压的参考方向。当它们的实际方向与参考方向相同时，取值为正；相反时，取值为负。4电位参考点测量电位首先要选择电位参考点，电路中某点的电位就是该点与参考点之间的电压。电位参考点的选择是任意的，且电路中各点的电位值随所选电位参考点的不同而变，但任意两点间的电位差即电压不因参考点的改变而变化。所以，电位具有相对性，而电压具有绝对性。三、实验仪器和设备1双路直流稳压电源 1台 2直流毫安表 1块 3直流电压表 1块 4直流电路单元板 1块 5导线若干四、预习要求1复习基尔霍夫定律，根据本次实验电路的参数，估算出待测电流、电压。2复习电位、电压的概念及其计算方法，根据本次实验电路的参数，估算出不同参考点时的待测电位值及电压。五、实验内容及步骤1验证基尔霍夫电流定律（KCL）本实验通过直流电路单元板进行。按图1.1接好线路。在接入电源US1、US2之前，应将直流稳压电源输出“细调”旋钮调至最小位置，然后打开电源开关，调整输出“细调”旋钮，使直流稳压电源两路输出分别为US1 = 10V，US2 = 18V，然后将US1和US2接到电路上。图中X1-X2、X3-X4、X5-X6分别为节点B的三条支路电流测量接口。测量某支路电流时，将电流表的两支表笔插入该支路接口上，并将另两个接口用导线短接。实验前先设定三条支路电流的参考方向，可假定流入节点的电流为正（反之亦可），并将表笔负极接在靠近节点的接口上，表笔正极接在远离节点的接口上。若测量时指针正向偏转，则为正值；若反向偏转，则调换表笔正负极，重新读数，其值取负。将测量结果填入表1.1。注：图中X1-X2、X3-X4、X5-X6若为电流插口时，可将电流插头的两个接头与电流表接好，然后再将其插入电流插口，即可从电流表上读数。2 验证基尔霍夫电压定律（KVL）实验电路同图1.1，用导线将三个电流接口短接。取回路ABEFA和回路BCDEB，用电压表依次测量两个回路中的各支路电压UAB、UBE、UEF、UFA和UBC、UCD、UDE、UEB, 将测量结果填入表1.2中。测量时，可选顺时针绕行方向为正方向，并注意电压表的指针偏转方向及取值的正、负。如测量电压UAB，将“正”表笔接在A点，“负”表笔接在B点。若指针正向偏转，则取值为正；若指针反向偏转，则应调换表笔，重新读数，其值取负。3电位、电压的测量实验电路同图1.1，分别以电路的D点、F点为参考点，测量电路中的A、B、C、D、E、F各点电位，将测量结果填入表1.3中。测电位时，应将电压表的“正”表笔接在被测点，“负”表笔接在电位参考点上。若指针正向偏转，则取值为正；若指针反向偏转，则应调换表笔，重新读数，其值取负。测量上述每两点间的电压UAB、UBC、UCD、UBE、UDE、UEF、UFA、UAD，将测量结果填入表1.4中。根据以D、F点为参考点而测量的电位值，分别计算上述电压值，将计算结果也填入表1.4中。FBA510R5330R21kR4510R1510R3+US110V+US218VS1S2EDCI1I2I3图1.1 基尔霍夫定律及电位、电压关系的验证实验电路X1X2X3X4X5X6表1.1计算值测量值I1（mA）I2（mA）I3（mA）I表1.2 单位：伏特UABUBEUEFUFAUUBCUCDUDEUEBU计算值测量值表1.3电位参考点UAUBUCUDUEUFDF表1.4电位参考点UABUBCUCDUBEUEDUFEUAFUAD测量D（计算）F（计算）六、实验报告要求1写明本次实验所用仪器仪表的型号、规格及量程。2利用表1.1和表1.2中的测量结果验证KCL、KVL定律。3根据表1.3和表1.4中的数据，总结电位和电压的关系，分析参考点对电位和电压的影响。实验二 叠加原理和等效电源定理一、实验目的1 验证叠加原理和戴维宁定理。2 熟悉电路的开路和短路情况，掌握测量等效电动势与等效内阻的方法。二、实验原理1叠加定理在线性电路中，有多个电源同时作用时，任一支路的电流或电压都是电路中每个独立电源单独作用时在该支路中所产生的电流或电压的代数和。2等效电源定理任何一个线性有源二端网络，总可以用一个理想电压源和一个等效电阻相串联来代替，其理想电压源的电压等于该网络的开路电压Uoc，等效内阻等于该网络中所有独立源为零时的等效电阻R0。(1) 开路电压的测试方法 一般情况下，把外电路断开，选万用表电压档测其两端电压值，即为开路电压。若电压表内阻远大于被测网络的等效电阻，其测量结果相当精确。若电压表内阻较小，则误差很大，必须采用补偿法。补偿法：如图2.1所示，外加Us和R构成补偿电路，调节R的值，使检测计G指示为零，此时电压表指示的电压值即为开路电压Uoc。（2）等效电阻R0 (内阻)的测试方法用欧姆表测：若电源能与其内阻分开，则可将电源除去后用欧姆表测出电阻值。若电源与其内阻分不开(如干电池)就不能用此法。测量网络两端的开路电压Uoc及短路电流Is。按R0=Uoc/Is计算出等效电阻。此法适用于网络两端可以被短路的情况。(建议该实验用此方法测R0)。外加电压U0，测其端电流I，按R0 = U0I计算，用这种方法时，应先将有源二端网络的电源除去，若不能除去电源，或者网络不允许外加电源，则不能用此法。测量开路电压Uoc及有载电压Uo，如图2.2所示，按计算，若采用一个精密电阻，则此法精度也较高。这种方法适用面广，例如用于测量放大器的输出电阻。GVUs图2.1 补偿法测开路电压AR被测电路VABK被测电路图2.2 等效电阻的测量RL三、实验仪器和设备1. 双路直流稳压电源 1台2. 直流毫安表 1块3. 直流电压表 1块4. 直流电路单元板 1块5. 可调电阻 1只6. 导线 若干四、预习要求1复习叠加原理和等效电源定理。2根据实验电路的参数，计算各支路电流和从C、D两端断开的二端网络的等效电源参数。五、实验内容及步骤1验证叠加原理本实验在直流电路单元板上进行。按图2.3接好线路，US1、US2由直流稳压电源供给，其中US1 = 14V，US2 = 18V。US1、US2是否作用于电路，分别由换路开关S1、S2控制，当开关投向短路一侧时，该电源不作用于电路。（1）接通电源US1，将S2投向短路侧，测量US1单独作用时各支路电流和电压（测量方法可参考实验一中电流和电压的测量），将测量结果填入表2.1和表2.2。测量中注意电流和电压的方向。（2）将S1投向短路侧，接通电源US2，测量US2单独作用时各支路电流和电压，将测量结果填入表2.1和表2.2。（3）接通电源US1和US2，测量US1和US2共同作用下各支路电流和电压，将测量结果填入表2.1和表2.2。FBA510R5330R21kR4510R1510R3+US110V+US218VS1S2EDCI1I2I3图2.3 叠加原理实验电路X1X2X3X4X5X6表2.1电源电流（mA）US1单独作用US2单独作用US1和US2单独作用I1I2I3验证叠加原理表2.2 电源电压（V）US1单独作用US2单独作用US1和US2单独作用U1U2U3验证叠加原理2测量有源二端网络的外部伏安特性本实验仍在直流电路单元板上进行。按图2.4接线，即将图2.3中的 US2去掉，改接RL，并使US1 = 25V，选择C、D两端左侧为有源二端网络。调节有源二端网络外接电阻RL的数值，使其分别为表2.3中所示数值。测量通过R2（即RL）的电流和RL两端电压，将测量结果填入表2.3中。其中，RL = 0时的电流为短路电流IS，RL =时的电压为开路电压UOC。FBA510R5330R21kR4510R1510R3+US110V+RLUS1S2EDCI1I2I3图2.4 等效电源定理实验电路表2.3RL（）05001K1.5K2KI（mA）U（V）3测量等效电源的参数根据步骤2.的测量结果，开路电压UOC = V，短路电流IS = mA，则二端网络的等效电源电压U0 = V，内阻R0 = 。4验证等效电源定理用步骤3.中的等效电源参数U0、R0代替二端网络，计算负载RL不同阻值情况下的I、U值，填入表2.4中。表2.4RL（）05001K1.5K2KI（mA）U（V）六、实验报告要求1. 完成表2.1和表2.2中的计算，验证叠加原理。2. 比较二端网络和等效电源分别作用时，负载RL两端的电压及电流值，即对比表2.3和表2.4中的数据，验证戴维宁定理。3. 能否用叠加原理计算或测量各元件的功率？为什么？4若将图2.3 中的电阻R5换成半导体二极管，能否用叠加原理计算或测量各元件的电流与电压？为什么？实验三 日光灯电路和功率因数的提高一、实验目的1. 进步理解交流电路中电压、电流的相量关系。2. 进一步理解感性负载电路提高功率因数的意义和方法。3. 熟悉日光灯的工作原理，学会联接日光灯电路。4. 学习交流电压表、电流表、功率表的使用。二、实验原理1日光灯电路及工作原理日光灯电路由日光灯灯管、镇流器、启动器等元件组成。电路如图3.1所示。镇流器灯管启动器FUS220V图3.1 日光灯电路URLRLXL图3.2 日光灯等效电路RUUR日光灯管的内壁涂有一层荧光粉，灯管两端各有一组灯丝，灯丝上涂有易使电子发射的金属粉末。管内抽成真空，填充氩气和少量的汞。它的启动电压是400500V，启动后管压降只有80V左右。因此，日光灯灯管不能直接接在220V的电源上使用，而且启动时需要高于220V的电压。镇流器和启动器就是为满足这个要求而设计的。镇流器是个铁心线圈。启动器内有两个电极，一个是双金属片，另一个是固定片，两极之间有一个小容量电容器。一定数值的电压加在启动器两端时，启动器产生辉光放电。双金属片因放电而受热伸直，并与定片接触。而后启动器因动片与定片接触，放电停止，冷却且自动分开。日光灯起辉过程如下：当接通电源后，启动器内双金属动片与定片间的气隙被击穿，连续发生火花，双金属片受热伸长，使动片与定片接触。灯管灯丝接通，灯丝预热而发射电子，此时启动器两端电压下降，双金属片冷却，因而动片与定片分开。镇流器线圈因灯丝电路断电而感应出很高的感应电动势，与电源电压串联加到灯管两端，使管内气体电离产生弧光放电而发光。因此时启动器两端所加电压值等于灯管点燃后的管压降，这个80V左右的电压不再使双金属片打火，故启动器停止工作。所以启动器在电路中的作用相当于一个自动开关，镇流器在灯管启动时产生高压，有启动前预热灯丝及在正常工作时限流的作用。日光灯工作时，灯管可以认为是一电阻负载，镇流器可以认为是一个电感量较大的感性负载，两者串联构成一个R、L串联电路。日光灯工作时的整个电路可用图3.2等效串联电路来表示。2功率因数的提高正弦交流电路中所消耗的平均功率：，其中称作电路的功率因数。功率因数的高低反映了电源容量利用率的大小。电路功率因数低，说明电源容量没有被充分利用。同时，无功电流在输电线路上造成无为的损耗。因此，提高电路的功率因数成为电力系统的重要课题。在实际电路中，负载常为感性。如日光灯电路因串联镇流器，它是一个电感较大的线圈，故日光灯整个电路的功率因数只有0.5左右。感性负载功率因数较低时，可在负载两端并联适当容量的电容器来提高电路的功率因数。三、实验仪器和设备1. 日光灯电路板 1套2. 交流电压表 1块3. 交流电流表 1块4. 电流插口 3只5. 单相功率表 1块6. 电容 若干7导线 若干四、预习要求1预习日光灯的工作原理。2熟悉R、L串联电路中电压与电流的相量关系。3在R、L串联与C并联的电路中，你准备如何求cosj值？4感性负载如何提高功率因数？5在感性负载两端并联适当电容后，电路中哪些量发生了变化，如何变？哪些量不变，为什么？五、实验内容及步骤1按图3.3 接好电路，其中瓦特表电压线圈与电路并联，电流线圈与电路串联，并注意其同名端。合上电源开关S1，断开S2，接通电源，观察日光灯的启动过程。2测量日光灯电路的端电压U、灯管两端电压UD、镇流器两端电压URL、电路电流I即日光灯电流ID和电路总功率P，并计算功率因数cosj，将数据填入表3.1中。220V灯管启动器镇流器CS1ICIDURLUD*图3.3 日光灯并联电容电路S2IUW3合上开关S2，将日光灯电路两端并联电容C。逐渐加大电容量，每改变一次电容量，都要测量端电压U、灯管两端电压UD、镇流器两端电压URL、电路电流I、日光灯电流ID、电容器电流IC和电路总功率P，并计算功率因数cosj，。将测量数据填入表3.1中。 表3.1电容（F）测 量 数 据计算IIDICUUDURLPcosj01.02.24.7六、实验报告要求1选择适当比例，依据表3.1中的数据绘出电压三角形，并由三角形计算出镇流器的电阻压降Ur、电感压降UL各是多少伏？2测得的UD + URL U，为什么？3画出并联电容C后一组数据的电流相量图，分析在感性负载并联适当电容后为何可以提高功率因数。4在并联电容提高电路的功率因数时，电容的选择应考虑哪些原则?5并联电容前后测得P的大小不变，为什么？实验四 三相交流电路一、实验目的1掌握三相负载的正确联接方法。2进一步了解三相电路中相电压与线电压、相电流与线电流的关系。3了解三相四线制电路中中线的作用二、实验原理1三相电源：星形联接的三相四线制电源的线电压和相电压都是对称的，其大小关系为，三相电源的电压值是指线电压的有效值。2负载的联接：三相负载有星形和三角形两种联接方式。星形联接时，根据需要可以联接成三相三线制或三相四线制；三角形联接时只能用三相三线制供电。在电力供电系统中，电源一般均为对称，负载有对称负载和不对称负载两种情况。3负载的星形联接：带中线时，不论负载是否对称，总有下列关系：，无中线时，只有对称负载上述关系才成立。若不对称负载又无中线时，上述电压关系不成立，故中线不能任意断开。4负载的三角形联接：负载作三角形联接时，不论负载是否对称，总有UL=UP。对称负载时 ；不对称负载时，上述电流关系不成立。三、实验仪器和设备1交流电压表 1块2交流电流表 1块3电流插孔 4只4白炽灯 6只5导线 若干四、预习要求l. 复习三相交流电路有关内容。2. 负载作星形或三角形联接，取用同电源时，负载的相、线电量（U、I）有何不同？3. 对称负载作星形联接，无中线的情况下断开一相，其它两相发生什么变化？能否长时间工作于此种状态？五、实验内容及步骤1测量实验台上三相电源的线电压和相电压，将测量数据记于表4.1中。表4.1线 电 压（V）相 电 压（V）UUVUVWUWU平均值UUUVUW平均值2按图4.1，将负载作星形联接接好线路。分别在下列四种情况下，观察灯泡亮度的变化，测量三相线电压、负载相电压、线电流（即相电流）、中线电流和两中点电压，并将测量数据记于表4.2中。（1）负载对称，有中线；（2）负载对称，无中线；（3）负载不对称（将U相两个灯泡全部关掉），有中线；UVWNNIUIVIWIN图4.1 三相负载星形联接电路图SFU（4）负载不对称，无中线。表4.2项目线电压（V）负载相电压（V）线电流（A）IN（A）UNN（V）UUVUVWUWUUUNUVNUWNIUIVIW对称负载有中线无中线负载不对称有中线无中线3将三相电源线电压调成220V，按图4.2，负载作三角形联接接好线路。分别在负载对称和不对称（将U、V相两个灯泡全部关掉）两种情况下，观察灯泡亮度的变化，测量三相线电压（即负载相电压）、负载线电流，并将测量数据记于表4.3中。4按图4.3改线，在上述两种情况下分别测量相电流，并将测量数据记于表4.3中。UVW图4.2 负载三角形联接电路图IUIVIWUVW图4.3 负载三角形联接电路图IUVIVWIWU表4.3项目线电压（V）线电流（A）相电流（A）UUVUVWUWUIUIVIWIUVIVWIWU对称负载不对称负载六、注意事项1本次实验中电压较高，电路改接次数较多，要防止发生短路事故。切记“先接线，再通电；先断电，再拆线”。2实验时，白炽灯发热，要防止烫伤。七、实验报告要求1根据测量数据，验证电源线电压和相电压的关系。2根据测量数据，分别验证星形和三角形联接时，对称和不对称情况下，各相值与线值的关系。3根据实验结果，说明中线的作用。在什么情况下必须有中线，在什么情况下可不要中线。实验五 三相功率的测量一、实验目的1学习应用三表法和两表法测量三相电路的有功功率。2进一步熟悉功率表的使用方法。二、实验原理根据电动式功率表的基本原理，在测量交流电路中负载上的功率时，其读数P决定于 式中：U为加在功率表电压线圈上电压的有效值，I为流过功率表电流线圈的电流有效值，为u、i之间相位差。若测量三相负载所消耗的总功率P，可用功率表分别测量出每一相的功率，然后求其和，即P= P1+P2+P3 。*W*W*WUVWNZUZVZW*WUVW*WW*图5.1 用三表法测量三相功率P1P2P3（a）（b）P1P2P3此方法称为三表法，如图5.1所示。若为对称负载，则可测其中一相功率再乘以3即为三相总功率。*W*WUVW负 载图5.2 用两表法测量三相功率P1P2而在三相三线制电路中，通常用两只功率表测量三相功率，此法称为两表法，如图5.2所示。三相总功率为：。用二瓦特表法测量三相功率时，应注意以下问题：（1）二瓦特表法适用于对称或不对称的三相三线制电路，而对于三相四线制电路一般不适用。（2）两瓦特表法的接法：首先将功率表的电流线圈中带“*”端与电压线圈带“*”端用一短路线连接，然后将两功率表的电流线圈分别串接于任意两火线上，两功率表的电压线圈的另一端(不带“*”端)则须同时接到没有接入电流线圈的火线上。（3）在对称三相电路中，两只功率表的读数与负载功率因数之间的关系如下：负载为纯电阻时，两只功率表的读数相等。负载的功率因数大于0.5时，两只功率表的读数均为正。负载的功率因数等于0.5时，某一只功率的读数为零。负载的功率因数小于0.5时，某一只功率表的指针会反转。为了读数，可将转换开关由“+”转换到“”，此时该表读数应取负值。三、实验仪器和器件1单相功率表 2块2电流插孔 3只3白炽灯 6只4导线 若干四、预习要求1 自学有关三相功率的测量方法。 2 了解用两表法测量功率应注意的有关事项。五、实验内容及步骤1对称负载作星形联接，电源线电压为380V，用三瓦特表法测量带中线时三相对称负载总功率，如图5.1（a）所示，将数据填入表5.1中。2对称负载星形联接，去掉中线，用二表法测量总功率，如图5.2所示，将数据填入表5.1中。3负载作三角形联接，电源电压为220V，分别用三瓦特表法和二瓦特表法测负载对称与不对称时的总功率，如图5.1（b）和5.2所示，将数据填入表5.1中。六、注意事项1三表法测量时，功率表的电压线圈加的是相电压，电流线圈通过的是相电流；2两表法测量时，功率表的电压线圈加的是线电压，电流线圈通过的是线电流；且两次测量时，电压线圈应有一个公共端，该公共端应为没有测过电流的一根火线。表5.1 项目P1(W)P2(W)P3(W)P总(W)P1(W)P2(W)P总(W)星形对称三表法两表法三角形对称三表法两表法不对称三表法两表法七、实验报告要求1对比用三表法测量三相总功率和用两表法测量三相总功率的结果。2说明用两表法测量三相总功率时应注意哪些问题。实验六 单相变压器一、实验目的1 学习测量变压器变比及外特性的方法。2 学习用实验的方法测定变压器绕组的同极性端。3 学习自耦变压器使用。二、实验原理1变压器的空载特性变压器的变比是在空载时测得的，变压比K = U1/U20，其中U20为二次侧空载时的电压。变压器空载时，一次侧电压U1与空载电流I0的关系称为空载特性，其变化曲线和铁心的磁化曲线相似，如图6.1所示。空载特性可以反映变压器磁路的工作状态。磁路的最佳工作状态是空载电压等于额定电压时，工作点在空载特性曲线接近饱和而又没有达到饱和的拐点（边缘）处。如果工作点偏低，空载电流很小，磁路远离饱和状态，可以适当减少铁心的截面积或者适当减少线圈匝数；如果工作点偏高，空载电流太大，则磁路已达到饱和状态，应适当增大铁心的截面积或者增加线圈匝数。2变压器的外特性UNINU1I00图6.1 变压器的空载特性阻性感性U20I2NU2I20图6.2 变压器的外特性变压器的一次、二次绕组都具有内阻抗，即使一次侧电压U1数值不变，二次侧电压U2也将随着负载电流I2的变化而变化。当U1一定，负载功率因数cos2不变时，U2与I2的关系就是变压器的外特性，其变化曲线如图6.2所示。对于电阻性和电感性的负载，U2随着I2的增加而减小。 3变压器绕组的同极性端使用变压器时，有时要注意绕组的正确联接。而正确连接的前提是必须判断出绕组的同极性端。通常在绕组上标以记号“*”表示同极性端。同极性端判断有直流法和交流法。图6.3是直流法测定同极性端的电路。在S闭合瞬间，若电压表正向偏转，则右绕组的3端为正极性端。又因为开关S闭合时，左面绕组的电流由1端流入，所以则1、3端为同极性端。若电流表反偏，则1、4端为同极性端。S-+234R1-US+V图6.3 直流法测定同极性端2341V图6.4 交流法测定同极性端USU2A图6.4是交流法测定同极性端的电路。将两个绕组的任意两端（如2端、4端）连在一起，在其中的一个绕组两端加一个交流电压，用交流电压表分别测出端电压U13、U12和U34。若U13是两个绕组端电压之差，则1、3是同极性端；若U13是两个绕组端电压之和，则1、4是同极性端。三、实验仪器和设备1自耦变压器（在电源箱上） 1台2单相变压器 （220VA，110/220V） 1台 3交流电流表 1块4交流电压表 1块5白炽灯 3只6直流稳压电源 1台7直流电压表 1块8导线 若干四、预习要求1 复习变压器空载及有载工作特性。2 了解同极性端定义及测定方法。3 自耦变压器和普通变压器有什么不同？五、实验内容及步骤1自耦变压器使用练习观察自耦变压器的输出电压随着手柄转动时的变化情况。使用完毕后，将调压器手柄调回零位。2变压器变比的测定按图6.5接线，调节自耦变压器，使变压器一次侧接入额定电压（110V），二次侧不接负载。测量二次侧空载电压U20 = V，计算变比： 。3变压器空载特性测试变压器二次侧仍不接负载，调节自耦变压器，使U1从零开始逐渐增加。U1从30V起每隔20V测一次U1和I0，接近及超过额定电压时每隔10V测一次，直到130V止，将数据记入表6.1中。4变压器外特性测试u1i2i1u2FUFU220V图6.5 变压器电路 保持U1 = 110V不变，二次侧逐个接上白炽灯，每次均测量I1、I1、U2。将测量结果填入表6.2中。 表6.1U1（V）030507090100110120130I0（A） 表6.2测量项目负载I1I2U21个灯泡2个灯泡3个灯泡 5同极性端测定（选做）按图6.3接好线路，用直流法测定同极性端。在合上开关S瞬间观察指针偏转方向，判断同极性端。七、实验报告要求1 计算变压器的变比K和空载电流对额定电流的比I0/IN。2 根据测量数据，作U1 = f (I0)、 U2 = f (I2)曲线，并对曲线进行分析。3 外特性测试实验中若接容性负载，I2将如何变化？实验七 三相异步电动机的基本控制一、实验目的1加深了解基本继电接触控制电路的工作原理。 2熟练掌握电动机起停控制线路的工作原理与接线方法。 3熟练掌握电动机既能点动又能连续运行的控制线路的工作原理与接线方法。4熟练掌握正反转控制线路的工作原理及接线方法。二、实验原理1三相异步电动机的起停控制三相异步电动机的起停控制电路如图7.1所示。其工作原理为：KM动合辅助触头闭合自锁按SB2KM线圈获电 KM动合主触头闭合电动机运转松开按钮SB2，由于接在按钮SB2两端的KM动合辅助触头闭合自锁，控制回路仍保持接通，电动机M继续运转。 KM动合辅助触头断开按SB1 KM线圈断电释放 KM动合主触头断开电动机停止运转2三相异步电动机既能点动又能连续运行的控制三相异步电动机既能点动又能连续运行的控制电路如图7.2所示。（主电路同图7.1）。当SB2按下时，电动机连续运行；若要电动机停转，按下SB1。而当复合按钮SB3按下时，SB3的常闭触点先断开，常开触点后闭合，KM主触点闭合，电动机运行；松开SB3时，SB3的常开触点先断开，常闭触点后闭合，电动机停转，故此时电动机点动运行。3三相异步电动机的正反转控制三相异步电动机的正反转控制电路如图7.3所示。其中（a）为主电路，（b）、（C）为辅助电路。图中采用两个接触器KMF和KMR控制电动机的正、反转。KMF和KMR不能同时通电，否则它们的主触头同时闭合，将造成电源短路，为此在KMF与KMR线圈各自的控制回路中相互串联了对方的一副动断辅助触头，如（b）所示，以保证两接触器不会同时通电吸合，起互锁作用。此控制电路在正（或反）转换反（或正）转时，须先停车，再变换。 控制电路中的三个按钮：SB为停转按钮，SBF为正转起动按钮，SBR为反转起动按钮。 图7.3（C）采用了双重互锁，即接触器互锁和按钮互锁，该电路在电动机正（反）转换反（正）转时，可以不按停止按钮SB而直接按反（正）转按钮进行控制。FRSB1SB2KMFRM3 图7.1 电动机直接起停控制电路KMQFUQ12KM21图7.2 既能点动又能连续运行的控制电路SB111SB2FRKM KM SB3 图7.3 电动机正反转控制电路21SBSBFSBRKMRKMFFRKMFKMR（c）KMFKMR21（a）KMF M3 M3 KMRQFR21SBSBFKMRFRSBRKMFKMFKMR（b）KMRKMF三、实验仪器和设备1三相鼠笼式异步电动机 1台2交流接触器 2只3按钮 3只4导线 若干四、预习要求1分析各电路的控制过程；2分析正、反转控制电路中自锁、互锁的作用；3分析各电路的保护作用。4.设计一个两地控制一台电动机的控制电路，即在任何一地都可以起动和停止电动机。五、实验内容及步骤 1.三相异步电动机的起停控制(1) 按图7.1接好线路（先接主电路，后接控制电路），并按主电路、控制电路仔细查对电路。（本实验不另接熔断器和热继电器，以下同。）(2) 确定电路接线无误后，接通电源开关，操作按钮，检查电动机的工作状况和各电器的工作状态是否正常，如有故障，查找原因，改接电路。2三相异步电动机既能点动又能连续运行的控制(1) 按图7.2连接好线路并仔细检查。(2) 确定电路接线无误后，接通电源开关，操作按钮，分别观察电动机的点动运行和长动运行状态。3三相异步电动机的正反转控制(1) 按图7.3连接好线路并仔细检查。(2) 确定电路接线无误后，接通电源开关，操作按钮，分别观察电动机的正转和反转有无异常，若有异常现象，查找原因，改接电路。4三相异步电动机的异地控制（选做）按预习设计电路连线，并检查是否满足设计要求。六、报告要求1实验中发生过什么故障？简述排除故障的过程。2接触器互锁与接触器和按钮双重互锁的原理、操作有什么不同？ 3假设控制线路中没有接触器常闭互锁触点，当其中一只接触器的触点烧住时，电路将会出现什么故障现象？ 4熔断器和热继电器两者可否只用一种就能起到短路和过载保护的作用？为什么？实验八 三相异步电动机的顺序控制一、实验目的1研究电动机顺序控制环节的电路原理，设计电动机顺序控制的线路。2练习顺序控制线路的接线，操作并观察对两台电动机进行顺序控制的工作过程。二、预习要求1查资料，设计一个对两台电动机进行顺序控制的线路。要求电动机M1、M2均为直接起动，且M1起动后M2才能起动，M2停车后M1才能停车。2查资料，设计一个只用一套起停按钮控制两台电动机顺序控制的线路。要求电动机M1、M2均为直接起动，且M1起动后M2随之起动，M2停车后M1随之停车。3画出有关的设计线路图，选用相应的实验仪器和设备，并设计实验内容和步骤。三、实验内容1根据设计线路选择实验仪器和设备。2按照设计线路接线，并检查线路。3确定电路接线无误后，接通电源开关，开始操作，检察是否达到设计要求。若电动机出现非正常工作状态，查找原因，修改电路。四、注意事项1无设计线路图，未达到预习要求者不能进行实验。2完成电路连接，检查无误后，方可通电；3在连接、检查、改线、拆线的过程中一定要断电。五、报告要求1按预习要求完成电路图、设备选型、实验内容及步骤等。2实验中发生过什么故障？简述排除故障的过程。3写出本次实验的心得体会。实验九 单管交流电压放大电路一、实验目的1学习放大器静态工作点的调试方法以及电压放大倍数、输入电阻、输出电阻的测量方法。2观察改变放大器某些元件参数对静态工作点、电压放大倍数及输出波形的影响。3学习示波器、信号发生器、交流毫伏表等常用仪器的使用方法。二、实验原理图9.1 单管共射电压放大器RPuiRCRE1100+ Ucc（12V）RB1TRLuOC110C2uit0tuO051kKW680KKW5k1KW10KW5k1KWRE21k8CE10R5k1USUiUoABRB224k图9.1为常用的单管共射极放大电路。其偏置电路采用了RB1和RB2组成的分压电路，并在发射极上接有电阻RE，以稳定放大器的静态工作点。当在放大器的输入端加上输入信号ui后，在其输出端便可得到一个与ui相位相反、幅值增大了的输出信号uo，从而实现了电压放大。晶体管为非线性元件，要使放大器不产生非线性失真，就必须建立一个合适的静态工作点，使晶体管工作在放大区，如图9.2所示。Q点合适时，输入大小合适的信号，输出波形不失真。若IB过小，Q2点过低，晶体管进入截止区，输出波形产生截止失真；当 IB 过大， Q1点过高，则晶体管将进入饱和区，输出波形产生饱和失真，如图9.3所示。但要注意，即使Q点合适，若输入信号过大，则饱和截止失真会同时出现。 改变电路参数UCC、RC、RB1、RB2都会引起静态工作点的变化，通常多采用调节RB2的方法来改变静态工作点，如减小RB2，可使静态工作点提高。 调整放大器到合适的静态工作点，加入输入信号ui。在输出电压不失真的情况下，用交流毫伏表测出ui和uo的有效值，则电压放大倍数Au = U o / U i 。 为了测量放大器的输入电阻，在图9.1所示电路的输入端与信号源之间串入一已知电阻R，在放大器正常工作情况下，用交流毫伏表测出US和Ui，则根据输入电阻的定义可得： 在放大器正常工作情况下，用交流毫伏表测出放大器空载时的输出电压UO和接入负载后的输出电压UOL，则根据，可得：。t000ic / mAuCE / VuCE / VtUCE(u o)(ic)(Ic)UCCUCE/RCIB=20 (A)406080Q1Q2(b)Q2Q1iB / mAiB / mA(ib)(IB)802040206020000ttuBE / V(ui)tUBE(a)图9.2 单管共射放大电路Q点合适的工作状态QQtib0Q1Q2IB2IBiCIB1tib0uCE00uCEt0uCEt图9.3 单级共射放大电路中Q点偏高或偏低时失真的状态uotuot饱和失真截止失真三、实验仪器和设备 1. 双踪示波器 1台2. 低频信号发生器 1台3. 数字万用表 1块4. 交流毫伏表 1台5. 模拟电路实验箱 1台6. 导线 若干四、预习要求1共射放大电路的工作原理。2共射放大电路静态工作点的估算及测试，动态性能指标的计算及测试。3截止失真、饱和失真的原因、失真波形、消除失真常采用的办法。4示波器、信号发生器、交流毫伏表等常用仪器的使用方法（见附录）。五、实验内容及步骤1. 在模拟电路实验箱上找出相关的实验模块。按图9.1接线，直流电源 UCC = 12V，输入端短路（ui = 0）。2调整并测量静态工作点调整电位器RP，同时用万用表的直流电压档测量VE ，使VE = 2.3V左右，然后测量VB、VC，将结果填入表