电路理论实验指导

目录实验一、基尔霍夫定理验证实验二、戴维南定理有源二端网络等效参数的测定实验三、双口网络的测试实验四、RC一阶电路的响应测试实验五、RLC串联谐振电路的研究实验六、磁滞回线的观测实验七、互感电路的实验实验八、日光灯电路实验、改善功率因素实验实验九、变压器同名端判断实验十、三相交流电路电压、电流及功率的测量实验十一三相交流电路功率的测量实验十二、功率因数及相序的测量实验一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、进一步掌握仪器、仪表的使用方法。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。即对电路中的任一个节点而言，应有I0；对任何一个闭合回路而言，应有U0。运用上述定律时必须注意电流的正方向，此方向可预先任意设定。三、实验设备1、RXDI1电路原理实验箱1台2、万用表1台四、实验内容及步骤实验线路如图A所示图A1、实验前先任意设定三条支路的电流参考方向，如图中的I1、I2、I3所示。2、分别将两路直流稳压电源（如一路U2为12V电源，另一路U1为024V可调直流稳压源）接入电路，令U16V、U212V。3、将电源分别接入三条支路中，记录电流值。4、用电压表分别测量两路电源及电阻元件上的电压值，并记录。五、实验报告1、根据实验数据，选定实验电路中的任一个节点，验证KCL的正确性。2、根据实验数据，选定实验电路中的任一个闭合回路，验证KVL的正确性。3、分析误差原因。4、实验总结。被测量I1MAI2MAI3MAU1VU2VUFAVUABVUADVUCDVUDEV计算值测量值相对误差实验二戴维南定理有源二端网络等效参数的测定一、实验目的1、验证戴维南定理的正确性2、掌握测量有源二端网络等效参数的一般方法二、原理说明1、任何一个线性含源网络，如果仅研究其中一条支路的电压和电流，则可将电路的其余部分看作是一个有源二端网络（或称为含源二端口网络）。戴维南定理指出任何一个线性有源网络，总可以用一个等效电压源来代替，此电压源的电动势ES等于这个有源二端网络的开路电压U0C，其等效内阻R0等于该网络中所有独立源均置零（理想电压源视为短路，理想电流视为开路）时的等效电阻。U0C和R0称为有源二端网络的等效参数。2、有源二端网络等效参数的测量方法（1）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的开路电压U0C，然后将其输出端短路，用电流表测其短路电流ISC，则内阻为R0UOC/ISC（2）伏安法用电压表、电流表测出有源二端网络的外特性如图A所示。根据外特性曲线求出斜率TG，则内阻ROTGU/IUOC/ISC图A图B用伏安法，主要是测量开路电压及电流为额定值IN时的输出端电压值UN，则内阻为ROUOCUN/IN若二端网络的内阻值很低短路电流很大时，则不宜测短路电流。（3）半电压法如图B所示，当负载电压为被测网络开路电压一半时，负载电阻（负载电阻由万用表测量），即为被测有源二端网络的等效内阻值。（4）零示法在测量具有高内阻有源二端网络的开路电压时，用电压表进行直接测量会造成较大的误差，为了消除电压表内阻的影响，往往采用零示测量法，如图C所示。图C零示法测量原理是用一低内阻的稳压电源与被测有源二端网络进行比较，当稳压电源的输出电压与有源二端网络的开路电压相等时，电压表的读数为“0”，然后将电路断开，测量此时稳压电源的输出电压，即为被测有源二端网络的开路电压。图D三、实验设备1、RXDI1电路原理实验箱1台2、万用表1台四、实验内容及步骤被测有源二端网络如图D（A）所示。1、用开路电压、短路电流法测定戴维南等效电路的UOC和RO。按图D（A）电路接入稳压电源ES和恒流源IS及可变电阻RL，测定UOC和RO。UOCVISCMAROUOC/ISCER0VU2、负载实验按图DA改变RL阻值，测量有源二端网络的外特性。3、验证戴维南定理用一只10K的电位器，将其阻值调整到等于按步骤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D（B）所示，仿照步骤“2”测其外特性，对戴维南定理进行验证。RL0U（V）I（MA）4、测定有源二端网络等效电阻（又称入端电阻）的其它方法，将被测有源网络内的所有独立源置零（将电流源断开，短路电压源），然后用伏安法或者直接用万用电表的欧姆档去测定负载RL开路后输出端两点间的电阻，即为被测网络的等效内阻RO或称网络的入端电阻R1。5、用半电压法和零示法测量被测网络的等效内阻R0及其开路电压UOC，电路及数据表格自拟。五、实验注意事项1、注意测量时及时更换电流表量程的。2、步骤“4”中，电源置零时不可将稳压源短接。3、用万用表直接测R0时，网络内的独立源必须先置零，以免损坏万用表。4、改接线路时，需关掉电源。六、实验报告1、根据步骤2和3，分别绘出曲线，验证戴维南定理的正确性，并分析产生误差的原因。2、根据步骤1、4、5，用各种方法测得的UOC、RO和预先的电路计算的结果作比较，你能得出什么结论3、总结实验结果。RL0U（V）I（MA）实验三双口网络测试一、实验目的1、加深理解双口网络的基本理论2、掌握直流双口网络传输参数的测量技术二、原理说明对于任何一个线性网络，我们所关心的往往只是输入端口和输出端口电压和电流间的相互关系，通过实验测定方法求取一个极其简单的等值双口电路来替代原网络，此即“黑盒理论”的基本内容。1、一个双口网络两端口的电压和电流四个变量之间的关系，可以用多种形式的参数方程来表示。本实验采用输出口的电压U2和电流I2作为自变量，以输入口的电压U1和电流I1作为应变量，所得的方程称为双口网络的传输方程，如图A所示的无源线性双口网络（又称为四端网络）的传输方程为图AU1AU2BI2I1CU2DI2式中的A、B、C、D为双口网络的传输参数，其值完全决定于网络的拓扑结构及各支路元件的参数值，这四个参数表征了该双口网络的基本特性，它们的含义是AU1O/U2O（令I20，即输出口开路时）BU1S/I2S（令U20，即输出口短路时）CI1O/U2O（令I20，即输出口开路时）DI1S/I2S（令U20，即输出口短路时）由上可知，只要在网络的输入口加上电压，在两个端口同时测量其电压和电流，即可求出A、B、C、D四个参数，此即为双端口同时测量法。2、若要测量一条远距离输电线构成的双口网络，采用同时测量法就很不方便，这时可采用分别测量法，即先在输入口加电压，而将输出口开路和短路，在输入口测量电压和电流，由传输方程可得R10U10/I10A/C（令I20，即输出口开路时）RISUIS/IISB/D（令U20，即输出口短路时）然后在输出口加电压测量，而将输入口开路和短路，此时可得R20U20/I20D/C（令I10，即输入口开路时）R2SU2S/I2SB/A（令U10，即输入口短路时）R10、R1S、R20、R2S分别表示一个端口开路和短路时另一端口的等效输入电阻，这四个参数中的有三个是独立的（R10/R20R1S/R2SA/D）即ADBC1至此，可求出四个传输参数AR10/R20R2S，BRS5A，CA/R10，DR20C3、双口网络级联后的等效双口网络的传输参数亦可采用前述的方法之一求得。从理论推得两双口网络级联后的传输参数与每一个参加级联的双口网络的传输参数之间有如下的关系AA1A2B1C2BA1B2B1D2CC1A2D1C2DC1B2D1D2三、实验设备1、RXDI1电路原理实验箱1台2、万用表1台四、实验内容及步骤双口网络实验线路如图B示。将直流稳压电源输出电压调至10V，作为双口网络的输入。图B1按同时测量法分别测定两个双口网络的传输参数A1、B1、C1、D1和A2、B2、C2、D2，并列出它们的传输方程。测量值计算值U10VU120VI110MAA1B1输出端开路I120双口网络I输出端短路U120UIIS（V）IIISMAI125MAC1D12、将两个双口网络级联后，用两端口分别测量法测量级联后等效双口网络的传输参数A、B、C、D，并验证等效双口网络传输参数与级联的两个双口网络传输参数之间关系。五、注意事项1、测量电流时，要注意电流表选取适合的量程（根据所给的电路参数，估算电流表量程）。2、两个双口网络级联时，应将一个双口网络I的输出端与另一双口网络II的输入端联接。六、实验报告1、完成对数据表格的测量和计算任务。2、列写参数方程。3、验证级联后等效双口网络的传输参数与级联的两个双口网络传输参数之间的关系。4、总结、归纳双口网络的测试技术。测量值计算值U210VU220VI210MAA2B2输出端开路I120U2ISI2ISMAI225MAC2D2双口网络II输出端短路U120输出端开口I20输出端短路U20U10VI10MAR10KUISVIISMARISK计算传输参数U20VI20MAR20KU25VI25MAR25KABCD实验四RC一阶电路响应测试一、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定方法。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测绘图形。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，对时间常数的较大的电路，可用慢扫描长余辉示波器观察光点移动的轨迹。然而能用一般的双踪示波器观察过渡过程和测量有关的参数，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，即令方波输出的上升沿作为零状态响应的正阶跃激励信号；方波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，电路在这样的方波序列脉冲信号的激励下，它的影响和直流电源接通与断开的过渡过程是基本相同的。2、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图A所示电路图A用示波器测得零输入响应的波形如图AB所示。根据一阶微分方程的求解得知UCEET/RCEET/当T时，U0（）0368E此时所对应的时间就等于。亦可用零状态响应波形增长到0632E所对应的时间测得，如图AC所示。4、微分电路积分电路是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，方波序列脉冲的重复激励下，当满足RCT/2时（T为方波脉冲的重复周期），且由R端作为响应输出，如图B（A）所示。这就构成了一个微分电路，因为此时电路的输出信号电压与输入信号电压的微分成正比。若将图B（A）中的R与C位置调换一个，即由C端作为响应输出，且当电路参数的选择满足RCT/2条件时，如图B（B）所示即构成积分电路，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。从输出波形来看，上述两个电路均起着波形变换的作用，请在实验过程中仔细观察与记录。图B三、实验设备1、RXDI1电路原理实验箱1台2、双踪示波器1台四、实验内容及步骤实验线路板的结构如图C所示，认清R、C元件的布局及其标称值，各开关的通断位置等。图C一阶实验线路板1、选择动态线路板R、C元件，令（1）R10KC3300PF组成如图C（X）所示的RC充放电电路，U为函数信号发生器输出，取UM3V，F1KHZ的方波电压信号，并通过两根同轴电缆，将激励源UI和响应U0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，求测时间常数，并描绘U及UC波形。少量改变电容值或电阻值，定性观察对响应的影响，记录观察到的现象。（2）令R10KC001F，观察并描绘响应波形，继续增大C之值，定性观察对响应的影响。2、选择动态板上R、C元件，组成如图B（A）所示微分电路，令C001F，R1K。在同相的方波激励信号（UM3V，F1KHZ）作用下，观测并描绘激励与响应的波形。增减R之值，定性观察对响应的影响，并记录，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、实验总结。实验五R、L、C串联谐振电路的研究一、实验目的1、学习用实验方法测试R、L、C串联谐振电路的幅频特性曲线。2、加深理解电路发生谐振条件、特点、掌握电路品质因数的物理意义及其测定方法。二、原理说明1、在图A所示的R、L、C串联电路中，当正弦交流信号的频率F改变时，电路中的感抗、容抗随之而变，电路中的电流也随F而变。取电路电流I作为响应，当输入电压UI维持不变时，不同信号频率的激励下，测出电阻R两端电压U0之值，则IU0/R，然后以F为横坐标，以I为纵坐标，绘出光滑的曲线，此即为幅频特性，亦称电流谐振曲线，如图B所示。图A图B2、在FF01/2，处（XTXC），即幅频特性曲线尖峰所在的频率点，称该频率为谐振频率，此时电路呈纯阻性，电路阻抗的模为最小，在输入电压UI为定值时，电路中的电流IO达到最大值，且与输入电压UI同相位，从理论上讲，此时UIUROU0,UL0UCOQUI式中的Q称为电路的品质因数。3、电路品质因数Q值的两种测量方法一是根据公式测量QULO/UIUCO/UI测定，UCO与ULO分别为谐振时电容器C和电感线圈L上的电压；另一方法是通过测量谐振曲线的通频带宽度FFHFE再根据QFO/FHFE求出Q值，式中F0为谐振频率，FH和FE是失谐时，幅度下降到最大值的1/（0707）倍时的上、下频率点。Q值越大，曲线越尖锐，通频带越窄，电路的选择性越好，在恒压源供电时，电路的品质因数，选择性与通频带只决定于电路本身的参数，而与信号源无关。三、实验设备1、RXDI1电路原理实验箱1台2、双踪示波器（XC4320B）1台3、交流毫伏表（XSD1）1台4、频率计（XC3340）1台四、实验内容1、按图C电路接线，取R510，调节信号源输出电压为1V正弦信号并在整个实验过程中保持不变。R（K）F0（KHZ）U0（V）UL0（V）UCO（V）I0（MA）Q0515图C2、找出电路的谐振频率F0，其方法是将交流毫伏表跨接在电阻R两端，令信号源的频率由小逐渐变大（注意要维持信号源的输出幅度不变），当U0的读数为最大时，读得频率计上的频率值即为电路的谐振频率F0，并测量U0、UL0、UC0之值（注意及时更换毫伏表的量限），记入表格中。3、在谐振点两侧，应先测出下限频率FE和上限频率FH及相对应的U0值，然后再逐点测出不同频率下U0值，记入表格中。五、实验注意事项1、测试频率点时选择靠近谐振频率附近多取几个点，在变换频率测试时，应调整信号输出幅度，使其维持在1V输出不变。2、在测量UCO和ULO数值前，应及时更换毫伏表的量限，而且在测量UCO与ULO时，毫伏表的“”端接C与L的公共点，接地端分别触及L和C的近地端N1和N2。六、实验报告1、根据测量数据，绘出不同Q值时两条幅频特性曲线。2、计算出通频带和Q值，说明不同R值时对电路通频带与品质因数的影响。3、对两种不同的测Q值的方法进行比较，分析误差原因。4、通过本次实验，总结、归纳串联谐振电路的特性。R（K）F0F（KHZ）U0（V）051I（MA）F（KHZ）U0（V）15I（MA）实验六磁滞回线的观测一、实验目的1、熟悉磁滞回线的测试，分析并测绘图形。2、更近一步熟悉示波器的使用。二、原理说明当把铁磁性物质放到多变的磁场中，当B随H端起始磁化曲线达到饱和值以后，逐渐减小H的数值，实验表明这时B并不是没起始磁化曲线减小，而是沿另一条在它上面的曲线AB下降，如图A所示，当H减至零时，B值不等于零，而是保留一定的值称为剩磁，用BR表示，为了消除剩磁，必须外加反方向的磁场，随着反方向磁场的增强，铁磁性物质逐渐退磁，当反向磁场增大到一定的值时，B值变为零，剩磁完全消失，BC这一段曲线叫退磁曲线。这时的H值是为克服剩磁所加的磁场强度，称为矫顽磁力，用HC表示，当反向磁场继续增大时，B值就从零起改变方向，并沿曲线CD变化，铁磁质的反向磁化同样能达到饱和点D。此时，若使反向磁场减弱到零，BH曲线将沿DE变化，有E点H0，再逐渐增大到正向磁场，BH曲线将沿EFD变化而完成一个循环。从整个过程看B的变化总是落后于H的变化，这种现象称磁滞现象。经过多次循环，可以得到一个封闭的对称于原点的闭合曲线称为磁滞回线。图A根据磁滞回线的形状，可以用来判断铁磁性物质的性质和作为选择材料的依据。三、实验设备1、RXDI1电路原理实验箱1台2、双踪示波器（XC4320B）1台四、实验步骤实验原理如图B图B1、按图B连接，并检查无误。2、将示波器置XY工作方式，使示波器光点调到示波管中心。3、将低压交流电源AC8V（0接N，8V接L，若显示波形倒相，使0接L，8V接N）。选择合适的偏转，Y偏转，将在示波管上显示如图所示的图形。4、将输入交流电压改为AC12V、AC15V观察回线的形状变化。并将改变输入电压对应H、B数据填入下表五、注意事项1、不允许低压交流短路。2、在改变输入交流电压的同时也要改变示波器X、Y偏转因子，使显示图形置于示波管中心。3、输入电压不可长时间接AC15V。六、实验报告1、将示波器上测得的波形描绘出来，并分析工作原理。2、画出铁磁性物质基本磁滞曲线。3、实验报告。实验七互感电路实验一、实验目的学会判别互感线圈同名端和异名端，互感系数以及耦合系数的测定方法。二、原理说明1、判断互感线圈同名端的方法（1）直流法如图A所示交流AC8VA12VA15VHB图A当A1、B两点接通瞬间，若毫安表指针正偏，则可断定“1”、“3”为同名端；指针反偏，则“1”、“4”为同名端。（2）交流法如图B所示图B如图B所示，将两线圈N1和N2的任意两端（如2、4端）联在一起同，在其中的一个线圈（如N1）两端加一个低压交流电压AC8V，另一线圈开路，（如N2），用交流电压表分别测出分端电压U13、U12、U34，若U13是两个绕组端压之差，则1、3是同名端；若U13是两绕组端压之和，则1、4是同端。2、两线圈互感系数的测定如图B在N1侧加低压交流电压U1、N2侧开路，测出I1及U2，根据互感电势E2MU20WMI1可算出互感系数为MU2/WI13、耦合系数的测定两个互感线圈耦合松紧的程度大来K表示，如图；先在N1侧加低压交流电压U1（AC8V），测出N2侧开路时的电流I1；然后再N2侧加电压U2，测出N1侧开路时的电流，求出各自的L1和L2，算得K值。三、实验设备1、RXDI1电路原理实验箱1台2、万用表1台四、实验步骤1、分别用直流法和交流法测定互感系数的同名端。（1）直流法实验线路如图C所示图C将N1侧串入直流数字电流表（2A档），U为可调直流稳压电源，调至6V然瞬间闭合开关S；观察在开关闭合的瞬间，毫安表正、负读数的变化，来判定N1和N2两线圈的同名端。（2）交流法按实验电路如图D所示图D将N1串接电流表（2A交流电流表）U1接AC8V，N2侧开路，用交流电压表测量U13、U12、U34判定同名端。拆去24连线，并将23相接，重复上述步骤，判定同名端。2、自感系数M的测定拆除2、3连线，测U1、I1、U2，计算出M。3、耦合系数K的测定将低压交流AC8V加在N2侧，N1侧开路，按步骤2测出U2、I2、U1值，用万用表200档分别测出N1和N2线圈的电阻R1、R2，计算K值。五、实验注意事项1、为避免互感线圈因电流过大而损坏，注意N2必须接AC8V。2、不允许低压交流电源短路。六、实验报告1、总结对互感线圈同名端、互感系数、耦合系数的测定方法。2、自拟测试表格完成计算任务。3、实验报告。交流部分一、概述交流电路实验箱是根据“电工基础”“电路原理”“电路分析”等课程所开发设计的强电类典型实验项目而设计的。版面设有Y型和型变化法的三相灯组负载，日光灯实验组件，单相铁心变压器，电流互感器，RLC元件组，三相四线输入接线端子，三相电流插座，三相双掷开关及各种带绝缘护套的连接插头线，数字交流电压表、数字交流电流表、智能型多功能数字功率、功率因数表等。设计合理紧凑，操作方便。二、技术性能指标1、工作电源三相四线AC380V1050HZ180VA2、使用环境条件温度1040湿度803、实验箱外型尺寸520MM390MM180MM4、数字交流电压表三位半LED数码管显示，测量范围AC0450V，精度05级。5、数字交流电流表三位半LED数码管显示，测量范围AC02A，精度05级。6、智能数字功率、功率因数表可测试视在功率、有功功率、无功功率、电流、电压、频率、功率因数，精度05级。61产品的主要性能特点本仪表可应用于交流功率或直流功率的测量与控制。62、五位LED数码管显示，前四位显示测量参数，从0019999W到19999KW，六档量程自动转换，最小分辨力为001W（10MW），末位数码管显示测量参数的单号符号。63、视在功率、有功功率、无功功率、电流、电压、频率、功率因数等参数通过按钮可轮换显示。64、仪表具有上、下限报警控制功能，内置继电器及蜂鸣器；用户可根据需要自行选择设置视在功率、电流、电压报警。主要技术指标功率测量范围0019999W、019999W、19999W、001KW9999KW、01KW9999KW、1KW9999KW电流测量范围1000A9999A任意量程可设置电压测量范围01V9999V单量程基本误差（1量程5个字）环境条件工作温度040相对湿度80RH显示字高LED056红色三、操作方法及说明1、将该仪器三相电源插头插入三相电源插座。插入前，要先检查电源应是三相四线380V。接入后面板上三相电源接线端子带电，方可引出使用。使用时要从保险管右边“U、V、W、N”引出。2、打开仪表部分船形开关，仪表带电工作，方可使用，电压、电流表使用时正确接入即可；功率、功率因数使用说明如下。仪表的面板上设有5个LED指示灯、3个设定控制按狃（分别为K4、K1、K2、K3）、1个蜂鸣器自锁开关K4。HIGH指示灯亮表示上限报警控制信号输出状态。LOW指示灯亮表示下限报警控制信号输出状态。有功指示灯亮表示仪表显示读数以KW（千瓦）为单位。无功指示灯亮表示仪表显示读数为无功功率。K1键为在设定状态下为功能设定键及确认键。K2键在设定状态下为左右移位键（）；在测量状态为视在功率、有功功率、无功功率显示功能选择键。K3在设定状态下为数字设定键和功能转换键（）；在测量状态下为功率、电压、电流、频率、功率因数显示功能选择键。显示部分末位数码管为被测参数符号指示管，“P”表示功率，“H”表示频率，“C”表示功率因数，“A”表示电流，“V”表示电压。1、在功率测量状态下，如果功率值超过9999W，仪表的KW指示灯亮，此时仪表显示读数以KW（千瓦）为单位。2、测量状态下，末位数码管显示“P”，仪表显示值为视在功率；按K2键有功指示灯亮，此时仪表显示值为有功功率值；按K2键无功指示灯亮，此时仪表显示值为无功功率值；再次按下K2键，无功指示灯灭，表示恢复视在功率测量。3、测量状态下，末位数码管显示“P”，仪表显示值为视在功率；按K3键，末尾数码管显示“U”，此时仪表显示值为电压值；按K3键，末位数码管显示“A”，此时仪表显示值为电流值；再按K3键，末位数码管显示“H”，此时仪表显示值为频率值；按K3键，末位数码管显示“C”，此时仪表显示值为功率因数值，按下K3键，末位数码管显示“P”，此时仪表显示值为功率值。4、报警显示到达设置值后，HIGH指示灯亮表示上限报警控制信号输出状态；或LOW指示灯亮表示下限报警控制信号输出状态；蜂鸣器发出报警音，同时表内继电器吸合或断开，输出控制信号。四、使用注意事项1、根据不同的连接方法选择合适的电源（220V或380V）。2、实验时，不使用的仪表可以暂时关掉，减少不必要的损耗。3、接线一定要经过三刀双掷开关，以防出现问题时及时切断电源。4、实验时，若发现异常现象，应立即关断电源查找原因，排除故障，切记不允许在通电的情况下查找原因。5、实验过程中如果需要更改接线时，必须切断电源后才能拆接线，以免触电。6、实验完毕，必须先关掉电源，拔出电源插头，并将仪器设备工具导线等按规定整理好。五、实验项目实验八、日光灯电路实验、改善功率因素实验实验九、变压器同名端判断实验十、三相交流电路电压、电流及功率的测量实验十一三相交流电路功率的测量实验十二、功率因数及相序的测量实验八日光灯电路实验、改善功率因数实验一、实验目的1、熟悉日光灯的电路接线。2、验证提高感性负载功率因数的方法。二、原理说明1、日光灯电路及其原理说明（1）日光灯电路如图21所示，它由日光灯管，镇流器和启辉器主要部件组成。A、灯管是一根玻璃管，其内壁涂有荧光粉，两端各有一个阳极和灯丝，前者为镍丝，后者为钨丝，二者焊在一起，管内充有惰性气体和水银蒸气。B、启辉器又封在充有惰性气体的玻璃泡内的双金属片和静触片组成，双金属片和静触片都具有触头。C、镇流器是一个带铁心的电感线圈。图21（2）工作原理当日光灯刚接通电源时，启辉器的两个触头是断开时，电路中没有电流，电源电压全加在起辉器的两个触头之间产生辉光放电，电流通过起辉器，灯丝和镇流器构成通路，对灯丝加热，灯丝发出大量电子。起辉器放电时产生大量的热量，使双金属片受热膨胀至使触头闭合，导致放电结束。双金属片冷却后两触头断开，通路被切断，在触头被切断的瞬间镇流器产生相当高的自感电动势与电源电压串联加在灯管的两端，启动管内的水银蒸气放电，这时辐射出的紫外线照到管内壁的荧光粉上发出白光。灯管放电后，电源电压大部分加在镇流器上，灯管两端电压（既启辉器两触头之间的电压）较低，不能使起辉器光线光放电，因而其触头不能再接触。在电网交流电的作用下，灯管两端的灯丝和阳极之间电位不断地发生变化，一端为正电位时另一端为负电位。负电位端发射电子，正电位端吸收电子，从而形成为电流通路。2、功率因数的提高（1）功率因数对于一个无源二端网络，如下图22所示，它所吸收的功率PUICOS，其中COS称为功率因数。功率因数的大小决定放电电压和电流之间的相位差，即决定于该二端网络的等值负阻抗的复角。图22WCAC220V（2）提高功率因数的方法提高功率因数，就是设法补偿电路的无功电流分量。对于感性负载，可以并联一个电容器使流过电容的无功电流分量与流过电感负载的电流无功分量互相补偿，以减少电压和电流之间的相位差，从而提高功率因数。3、提高功率因数的实际意义作为动力系统主要用户的工厂，其负载如感应电动机，变压器都是感性的，它们的功率因数较低。低功率因数的负载时动力系统的运行会产生不良的影响。例如不能充分利用电源的容量，同时由于一定的负载功率需要较大的电流，因而增加了输电线的损耗，降低了传输效率。提高功率的功率因数，就克服上述不良影响，具有实际意义。三、实验设备1、交流电压表12、交流电流表13、功率表14、日光灯管（15W）15、电容（1F、22F、47F）各16、镇流器17、启辉器1四、实验内容1、日光灯实验电路。（1）按图22所示连接电路（电容先不接入）。接通电源，观察日光灯发光过程。（2）灯管点燃以后，记录电流I、功率P，并分别测量灯管两端的电压UD和镇流器两端的电压UL。（3）计算视在功率S、无功功率Q和功率因数COS。2、日光灯改善功率因数的电路。（1）并入电容C，接入AC220V，将电容由1F、22F、47F逐渐增大，观察电流I和功率P的变化情况。（2）计算每次的视在功率S、无功功率Q和功率因数COS。五、注意事项1、日光灯启动电流较大，必须使连线正确并牢靠，以保护功率表。2、接好电路，一定要检查无误后才可接通电源，以免损坏日光灯管。六、实验报告1、根据实验数据，完成各项计算。2、提高感性负载的功率因数的方法是什么3、写出实验报告。实验九变压器同名端的判断一、实验目的学会判定变压器同名端的测定方法。二、原理说明判定变压器同名端通常采用下面两种实验方法。1、交流法用交流法测定绕组极性的电路如图51（A）所示。将两个绕组13和24的任意两端（如3和4）联结在一起，在其中一个绕组（如13）两端加一个比较低的便于测量的电压。用伏特计分别测量1、2两端的电压U12和两绕组的电压U13及U24。如果U12的数值是两绕组电压之差，则1和2是同极性端。如果U12是两绕组电压之和，则1和4是同极性端。2、直流法用直流法测定绕组极性的电路如图51（B）所示。当开关S闭合瞬间，如果毫安计的指针正向偏转，则1和2是同极性端；反向偏转时，则1和4是同极性端。图51三、实验设备1、交流电压表12、变压器（36V/220V，50VA）1四、实验内容用交流法判别变压器的同名端。（1）按图52接线，将N1端接入AC220V，然后将1、3连接，用交流电压表测量U23、U24、U34的电压，判别变压器的同名端。图52（2）拆去1、3的连线，将2、3连接，用交流电压表测量U13、U14、U34的电压，判别变压器的同名端。五、注意事项在连接线路时，应严格按照实验规定，严禁将变压器次级输出端短路。六、实验报告VMAS12341234AB1、总结变压器同名端的判定方法。2、写出实验报告实验十三相交流电路电压、电流的测量一、实验目的1、掌握三相负载作星形连接，三角形连接的方法，验证这两种接线下线、相电压，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、原理说明三相电路中的电流有相电流与线电流之分，每相负载中的电流称为相电流表示为IP，每根线中的电流称为线电流表示为IL。1、三相负载接成星形（又称“Y”接法）线电压UL是相电压UP的倍。线电流IL等于相电流IP，3既ULUPILIP3中性线电流，WVNI当三相负载对称时流过中线的电流IO0，所以可以省去中线。2、当对称三相负载作形连接时有ULUP，ILIP。3不对称三相负载作Y连接时，必须采用三相四线制接法，即Y接法。而且中线必须牢固连接，以保证三相不对称负载的每相电压维持不变。倘若中线断开，会导致三相负载电压的不对称，致使负载轻的一相的相电压过高，使负载遭受损坏，负载重的一相的相电压过低，使负载不能正常工作。尤其是对于三相照明负载，无条件的一律采用Y接法。对于不对称负载作接法时，I1IP，但只要电源的线电压UI对称，加在三相负3载上的电压仍是对称的，对各项负载工作没有影响。三、实验设备1、交流电压表12、交流电流表13、白炽灯15W/220V9四、实验内容1、三相负载星形连接（三相四线制供电）按图71连接实验电路，即三相灯组负载接成星形接法。1、三相负载星形连接（三相四线制供电）按图71连接实验电路，即三相灯组负载接成星形接法。（1）三相负载平衡时，每相都接入两盏灯泡，检查无误后接入电源。分别测量三相负载的线电压、相电压、线电流、中线电流，记录数据。2）三相负载不平衡时，一相接入一盏灯泡，其余两相接入两盏灯泡，检查无误后接入电源。分别测量三相负载的线电压、相电压、线电流、中线电流，记录数据。图713、三相负载三角形连接（三相三线制供电）图72按图72连接实验电路，检查无误后接入电源。分别测量三相负载的线电压、相电压、线电流、线电流，记录数据。五、注意事项1、本实验采用三相交流电，线电压为380V，应穿绝缘鞋进入实验室。实验时要注意人身安全，不可触及导电部分，防止意外事故发生。2、每次接线完毕，都应由指导老师检查后，方可接通电源，必须严格遵守先接线，后通电；先断电后拆线的实验操作原则。六、实验报告1、用实验测得的数据验证对称三相电路中的倍关系。32、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、不对称三角形连接的负载，能否正常工作实验是否能证明这一点4、写出实验报告。实验十一三相交流电路功率的测量一、实验目的掌握用一瓦特表法、二瓦特表测量三相电路的有功功率和无功功率的方法。二、原理说明1、对于三相四线制供电的三相星形连接的负载（即Y接法），可用一只功率表测量各相的有功功率PA、PB、PC，三相功率之和PPAPBPC即为三相负载的总有功功率（所谓一瓦特表法就是用一只单相功率表去分别测量各相的有功功率）。实验线路如图81所示。若三相负载是对称的，则只需测量一相的功率即可，该相功率乘以3即得总的有功功率。图图812、三相三线制供电系统中，不论三相负载是否对称，也不论负载是Y接法还是接法，都可以用二瓦特表法测量三相负载的总有功功率。测量线路如图81所示。若负载为感性或容性，且当相位差60时，线路中的一只功率表指针将反偏（对于数字式功率表将出现负读数），这时应将功率表电流线圈的两个端子调换（不能调换电压线圈端子），而读数应记为负值。图82中二瓦特表测量法的接法是（IA、UAC）与（IB、UBC），此外，还有另外两种接法，它们是（IB、UBA）与（IC、UCA）及（IA、UAB）与（IC、UCB）。图823、对于三相三线制供电的三相对称负载，可用一瓦特表法测的三相负载的总无功功率Q，测试原理电路如图83所示。图83图示功率表读数的倍，等于对称三相电路总的无功功率。除了上图给出的一种连3接法（IA，UBC）外，还有另外两种连接法，即接成（IB，UAC）或（IC，UAB）。WWWZCZBZAABCUNVWOWVWUWWVUW三、实验设备1、交流电压表12、交流电流表13、功率表14、白炽灯15W/220V9四、实验内容1、用一瓦特表法测定三相对称Y接法以及不对称Y接法负载的总功率P。按图84连接，线路中的电流表和电压表用以监视三相电流和电压，不得超过功率表电压和电流的量限。经指导老师检查后，接通三相电源，使输出相电压为220V，测量时首先将功率表按图接入某一相（如B相）进行测量，然后分