电工实验报告

PAGEPAGE4实验一电位、电压的测量及基尔霍夫定律的验证一、实验目的1、用实验证明电路中电位的相对性、电压的绝对性。2、验证基尔霍夫定律的正确性，加深对基尔霍夫定律的理解。3、掌握直流电工仪表的使用方法，学会使用电流插头、插座测量支路电流的方法。二、实验线路 实验线路如图1-1所示。图1-1 三、实验步骤将两路直流稳压电源接入电路，令E1=12V，E2=6V（以直流数字电压表读数为准）。1、电压、电位的测量。 1）以图中的A点作为电位的参考点，分别测量B、C、D各点的电位值U及相邻两点之间的电压值UAB、UCD、UAC、UBD，数据记入表1-1中。 2）以C点作为电位的参考点，重复实验内容1）的步骤。2、基尔霍夫定律的验证。 1）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，熟悉电流插头的结构，注意直流毫安表读出电流值的正、负情况。 2）用直流毫安表分别测出三条支路的电流值并记入表1-2中，验证I=0。 3）用直流电压表分别测量两路电源及电阻元件上的电压值并记入表1-1-2中，验证U=0。四、实验数据表1-1电位参考点项目UAUBUCUDUABUCDUACUBD（V）（V）A计算值测量值相对误差C计算值测量值相对误差表1-2被测量I1I2I3∑I＝UABUBCUCAU=（mA）（V）计算值测量值相对误差五、思考题 1、用万用表的直流电压档测量电位时，用负表棒（黑色）接参考电位点，用正表棒（红色）接被测各点，若指针正偏或显示正值，则表明该点电位参考点电位；若指针反向偏转，此时应调换万用表的表棒，表明该点电位参考点电位。A、高于B、低于 2、若以F点作为参考电位点，R1电阻上的电压()A、增大B、减小C、不变六、其他实验线路及数据表格图1-2表1-3电压、电位的测量电位参考点计算测量值UAUBUCUDUEUFUABUBCUCDUDEUEFUFAUAD（V）（V）A计算测量D计算测量表1-4基尔霍夫定律的验证被测量I1I2I3E1E2UFAUABUADUCDUCE（mA）（V）（V）计算值测量值图2-3叠加原理实验电路图2-4戴维南定理实验电路实验三RC－阶线性电路暂态过程实验目的1、学习RC电路在阶跃电压激励下响应的测量方法，了解电路时间常数对暂态过程的影响。2、学习电路时间常数τ=RC的测定方法。*3、观测RC电路在脉冲信号激励下的响应波形，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察和研究电路的响应。实验原理（简述）及线路在具有储能元件（C、L）的电路中，电路由一种稳定状态变化到另一种稳定状态需要有一定的时间，称之为电路的暂态过程。RC－阶电路的零输入和零状态响应分别按指数规律衰减和增长，其变化快慢取决于τ。零输入响应：,τ=RC电路的时间常数。零状态响应：时间常数τ的测定方法：分析可知，当t=τ时，零输入响应有，零状态响应有。因此，当电容上电压为上述所对应数值时，对应的时间就是时间常数τ。图3-1RC电路零输入响应和零状态响应的实验线路图*2、微分电路和积分电路一个RC串联电路，在方波序列脉冲的重复激励下：当τ＝RC<<时（T为方波脉冲的重复周期），此时从电阻R上得到微分输出响应。当τ＝RC>>时，此时从电容C上得到积分输出响应。图3-2RC微分电路与积分电路实验仪器与设备序号名称型号与规格数量备注1示波器YB4320A12直流稳压电源WYK—303B313函数信号发生器EE1021A14数字万用表VC9801A15秒表或手表16暂态实验板+实验箱1+1四、实验内容与步骤测量RC电路的零输入响应和零状态响应：1）观测零输入响应：断开K2、K3，将稳压电源输出调至10V，接通K1，由电阻R1给电容C充电，当Uc=10V时，断开K1，接通K2，电容C对R2放电；同时开始计时，每隔10秒，用数字万用表DC-20V档记录电容电压值，填入表3-1中。2）观测零状态响应：断开K1，接通K3，使电容C电压放电干净，即Uc=0V；稳压电源输出电压保持10V，断开K2、K3，接通K1，R1和C串联后接入10V稳压电源，同时开始计时，记录数据填入表3-1中。表3-1：时间t/S测量值0102030405060708090100110120130140零输入Uc(t)/V计算i(t)值零状态Uc(t)/V计算i(t)值计算τ=RC=s实测τ=s*2、观测微分电路和积分电路在脉冲激励下的响应：调节函数信号发生器，使其输出Upp=5V，f=1KHz的方波信号，并通过信号线，将激励u和响应uR或uc分别接至示波器的两个输入端CH1和CH2，观测激励和响应的变化规律。1）当τ＜＜tp时，选择R=100Ω,C=0.1μF，此时从电阻R上得到微分输出响应。2)当τ＞＞tp时，选择R=10KΩ,C=0.33μF，此时从电容C上得到积分输出响应。观测并描绘u(t)、uR(t)或uc(t)的信号波形。五、实验报告根据实验数据，在图示坐标上绘出RC－阶电路的①零输入响应和②零状态响应曲线，并由曲线测得τ值与计算值作比较。①RC电路的零输入响应②RC电路的零状态响应*2、根据实验观测，总结、归纳微分电路和积分电路的形成条件和主要特点，回答下列问题：（1）微分电路反映变化，∴τ要（）［小or大］；（）上输出[RorＣ]。（2）积分电路反映求和累计，∴τ要（）［小or大］；（）上输出[RorＣ]。注:*2、适用于多学时。实验四R、L、C串联谐振实验目的学习用实验方法测试R、L、C串联谐振电路的频率特性。加深理解电路发生谐振的条件、特点，掌握电路品质因数（电路Q值）的物理意义及其测定方法。实验原理及线路图5-1R、L、C串联谐振电路1、在图5-1所示的R、L、C串联电路中，如果U、R、L、C的大小保持不变，改变电源频率f，则XL、XC、|Z|、、I等都将随着f的变化而改变，它们随频率变化的曲线为频率特性。UR、UL、UC及I随频率变化的曲线如图5-2，5-3所示。随着频率的变化，当XL=XC时，即L=1/C时，电路将出现串联谐振。谐振频率为。uIUCULQ大UURQ小0f00f0 图5-2各电压随f变化曲线图5-3电流随f变化曲线实验步骤图5-4R、L、C串联谐振实验电路按图5-4实验线路接线，取R=510//2.2k,C=2200pF//6800pF。接通信号发生器电源，调节信号源使输出电压为1V的正弦信号，用交流毫伏表测电压，示波器监视信号源的输出。调节信号发生器输出电压的频率（维持Ui=1V不变），用毫伏表分别测得UR、UL、UC，记入表5-1中。令输入信号电压Ui=1V，并在整个实验过程中保持不变。当测得UL=UC时，信号源输出电压U的频率即为谐振频率fO。改变电阻值，重复步骤1），2）的测量过程。四、表格与数据表5-1数据记录与计算Ui=1V,R=510//2.2k,C=2200pF//6800pF,fO=,Q=,I=UR/Rf(kHz)UR(V)UL(V)UC(V)I=根据测量数据，绘出UR、UL、UC及I随f变化的关系曲线。思考题谐振状态时，电路呈()A．电阻性B.电感性C.电容性要提高R、L、C串联电路的品质因数，电路的参数应()A．减小RB．减小LC．增大C谐振时，电路的电流()A．最小B．最大C．不确定如果频率一定，要使电路发生谐振，可以调节()A.电阻.B.电感C.电容D电容或电感六、本实验也可采用空心线性电感实现，实现电路如图1-5-5所示，具体参数详见表1-5-2。图5-5R、L、C串联谐振实验电路表5-2数据记录与计算Ui=2V,R=300,C=0.1F,fO=KHz,Q=,I=UR/Rf(kHz)1.522.42.52.62.73UR(V)UL(V)UC(V)I(mA)实验五交流正弦稳态电路相量的研究实验六单相交流电路——参数测量与功率因数的改善实验目的1、通过对R-L串联电路及其与C并联的单相交流电路的实际测定，查找出它们的电压、电流及功率之间的关系。2、学习电路元件参数的测量方法（间接法测定R、r、L、C等）。3、掌握感性负载并联电容提高功率因数的方法，并进一步理解其实质。4、学习并掌握功率表的使用。R-L串联电路的参数测量及计算方法图4-1R-L串联电路及电压电流相量图图4-1表示了一个R-L串联电路，s是电感线圈，这里用内阻r与理想电感XL串联来代表电感线圈，设其总阻抗为ZS。电源电压U将超前电流I1一个角度，由相量图上的电压三角形，根据余弦定理，得：US2=UR2+U2-2UURcos从而求出，而U（R+r）=UCos，式中U（R+r）=UR+Ur，又因为UL=USin，这样可求得：R=UR/I1；r=Ur/I1；XL=UL/I1；L=XL/ω=XL/2πf实验内容及步骤（◎为电流插座，用来串入电流表测量电流I，I1，IC）图4-2单相交流电路功率因数改善的实验电路按图4-2所示实验线路接线，R=100（实验台上滑线变阻器取1/3处），电感3000匝。实验台三相交流电源的相电压约为220V，如果有自耦调压器，将三相电源的二次侧相电压调至100V做为实验线路的总电压U。如果没有自耦调压器，实验线路使用220V的相电压。1、3000匝电感线圈负载实验1）R-L串联电路实验闭合开关S，断开开关S1，即为R-L电路。用功率表、电压表、电流表量测并读取U，UR，US，I，I1，及P等数据，记入表4-1中。（注意：此时，电容未并入电路，I=I1）2）R-L串联电路并电容C实验闭合开关S，逐步选择并入的电容C的数值，并再次测量U，UR，US，I，I1，IC及P等数据，将不同的电容C值时对应的上述数据值记入表4-1中。2、1500匝电感线圈负载实验*将图4-2中电感改为线性电感（1500匝，40mH），重复1实验步骤。实验数据根据实验所得数据，计算出电路中各元件参数值，填入表中。表4-1数据项目测量值计算值UURUSII1ICPRXLXC∣ZS∣rcosVAWΩ未投CC=μFC=μFC=μFC=μFC=μFC=μFC=μFC=μFC=μFC=μF五、作出电流随电容变化的关系曲线I=f（C）六、问题为什么电感性负载在并联电容器后可以提高功率因数，并联电容越大，功率因数越高？（）A：是B：不一定RL串联电路在并联电容后，电路的总功率P及RL支路中的电流怎样变化？（）A：增大B：不变C：减小电感性负载串联电容后线路的功率因数是否发生变化？()A：变B：不变C：不一定实验七三相交流电路一、实验目的掌握三相负载的星形，三角形联结方法。验证两种接法下，三相负载的线电压与相电压，线电流与相电流之间的关系。充分理解三相四线制供电系统中中线的作用。二、三相负载电路图6-1三相负载星形连接图6-2三相负载三角形连接三、实验设备序号名称型号与规格数量备注1交流电压表0～500V1D332交流电流表0～5A1D323万用表1自备4三相自耦调压器1DG015三相灯组负载220V，15W白炽灯9DG086电流插座3DG09KHDG-1型高性能电工综合实验装置相电压调整到100V。工大自制实验装置相电压为220V。四、实验线路1．将图6-3所示三相负载和元器件连接成星形并且有中线，使用开关接通和断开中线，中线上串联电流表插孔，用来测量中线电流IN。2．将图6-4所示三相负载和元器件连接成三角形，相线上要串联电流表插孔，用来测量线电流IA，IB，IC。图6-3三相负载星形连接线路图6-4三相负载三角形连接线路五、实验步骤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，使输出相电压为100V，并按下述内容完成各项实验。负载星形联接按图6-3所示，连接实验电路，经教师检查合格后方可接通电源。有中线（ＹＮ）令三相负载对称，即闭合所有控灯开关K，使A、B、C三相灯数为3:3:3。测量负载相电压、相电流，线电压、线电流，中线电流及电源与负载间的中点电压，记入表6-1中。令三相负载不对称，即C相去掉两只灯，使A、B、C三相灯数为3:3:1。重复上述步骤。无中线（Ｙ）断电，拆除中线NN’，此时为无中线的三相电路。重复步骤（１）不对称负载的特例Ａ相开路，使三相灯数为3：3：1，分别在有中线、无中线的情况下，重复上述步骤。观察各相灯泡明暗情况，了解不对称负载联接时，若中线断开将对负载工作电压的严重影响。2、负载作三角形（△）联接：按图6-4所示，连接实验电路，经教师检查合格后方可通电实验。在负载对称时，即A、B、C三相灯数为3:3:3，测量线电压、线电流、相电流。负载不对称时，即A、B、C三相灯数为3:3:1，重复上述步骤。将数据记入表6-2中。六、表格与数据表6-1测量数据负载情况线电流（mＡ）线电压（Ｖ）相电压（Ｖ）IN(mA)UNN’(V)IAIBICUABUBCUCAUAN’UBN’UCN’ＹＮ对称不对称Ｙ对称不对称特例有中线无中线表6-2测量数据负载情况线电流（mＡ）相电流（mＡ）相电压＝线电压（Ｖ）IAIBICＩABＩBCＩCAUABUBCUCA△对称不对称七问题1．星形联结实验中，在无中线的情况下，A相去掉2只灯，A相剩下的1只灯是变亮还是变暗？()A变亮B变暗2．星形联结实验中，在无中线负载不对称的情况下，则负载的相电压有无可能超过电源的相电压？()A有可能B不可能3．三角形联结实验中，在负载对称与不对称两种情况下，每只灯的亮度是否有所不同？()A相同B不相同实验八异步电动机点动与自锁控制一实验目的了解接触器、热继电器、按钮、熔断器等常用电气设备的构造、原理和使用。掌握笼型异步电动机的点动和自锁控制电路的实际连接与操作，进一步理解点动控制和自锁控制的特点。二实验线路三实验步骤点动控制按图1接线：主回路：三相电源输出端熔断器FU1接触器KM的主触头热继电器FR的热元件电动机控制回路：三相电源的某输出端常开按钮SB1接触器KM的线圈热继电器FR的常闭触头熔断器FU2三相电源的另一端观察电动机的起、停与运转情况。实验完毕，切断实验线路的三相交流电源。自锁电路按图2接线，经检查合格，才可进