电工技术实验指导书

J机盲理工学吃

HunanInstituteofScienceandTechnology

<X技术

试验指导善

李锢编著

机械设计制造及控制中心教材

目录

壹基本定理试验（壹）............................

（壹）基尔霍夫定律..............................

（-）叠加原理..................................

二基本定理试验（二）...............................................8

三RLC串联甯路的幅频特性与谐振现象..............................12

四三相重路试验....................................................18

五1；机控制试验....................................................24

试验壹基本定理试验（壹）

一、试验目的

1.验证基尔霍夫甯流、甯压定律，加深封基尔霍夫定律的理解。

2.验证叠加定理

3.加深封富流、甯压参照方向的理解。

4.封的使用直流稳压甯源和篱用能表。

二、试验原理

1、基尔霍夫定律

基尔霍夫定律是集^甯路的基本定律。它包括富

流定律和甯压定律。

基尔霍夫甯流定律（KCL）：在集路中，任

何畤刻，瞿寸任壹节黠，有支路甯流的代数和恒等于零。

图1T节钻ALI=O

11+12-13=0（设I流入节罢占A取正）

基尔霍夫甯压定律（KVL）：在集余息甯路中，任何

畤刻，沿任壹回路所有支路甯压的代数和恒等于零。

图1-1回路A,R3,3,El,C,R1

EU=0

UH+UXUELO（取顺畤针卷甯压参照方向）

2、叠加原理

叠加原理不仅是合用于线性直流甯路，也合用于线性交流重:路，卷了测量

以便，我A1用直流甯流甯路来验证它。叠加原理可简述如下：

在线性雷路中，任壹支路中的甯流（或甯压）等于雷路中各他独立源分别

军独作用畴在该支甯路中产生的重流（或甯压）的代数和，所谓壹种雷源军独作

用是指除了该甯源外其他所有雷源的作用都去掉，即理想重压源所在处用短路替

代，理想甯流源所在处用^路替代，但保留它#号的内阻，甯路构造也不作变化。

由于功率是雷：压或雷:流的二次函数，因此叠加定理不能用来直接计算功率。

例如在图1-2中

4=4+4

显然%工（/：）火+（/：）2与

图1-2

三、仪器设备

1.甯路分析试验箱壹台

2.直流亳安表二只

3.数字iW用表壹台

四、试验内容与环节

（壹）基尔霍夫定律

1.试验前先任意设定三条支路的霓流参照方向，可采用如图示1-1中的L、

I?、L所示。

2.按图1T所示接线。

3.按图17分别将艮、Ez两路直流稳压甯源接入重路，令E尸3V,E2=6V,

R尸1KQ、R2=1KQ、R3=1KQO

4.将直流亳安表串联在L、L、L支路中（注意：直流亳安表的“十、一”

极与'雷流参照方向）

5.确认连线封的彳爰，再通甯，将直流亳安表的值记录在表1T内。

6.用数字篱用表别测量两路甯源及甯阻元件上的重压值，记录在表1-1内。

（二）叠加原理

1.将试验箱甯源接通220V重源，调整输出甯压，使第壹路输出端重压

E.=10V；第二路输出端雷:压E2=6V,（须用篱用表重新测定），断弓月霜源^关待用。

按图1-2接线，L+R,调到1K,教肺检查线路彳爰，再接通霄:源^关。

2.测量口、巳同步作用和分别罩独作用畴的支路甯流L”并将数据记入表

格1-2中出注意：壹种雷:源罩独作用畤，另壹种雷源需甯路中取出，并将空出

的两黠用导线连起来。遢要注意甯流（或雷:压）的正、负性。（注意：用指针

表畤，凡指针反偏的表达此量的实际上方向与参照方向相反，应将表针反遇来

测量，数值取卷负值！）

3.任选壹种回路，测定各元件上的甯压，将数据记入表格1-2中。

五、预习思索题

1、根据图1-1的雷路及试验内容中的参数，计算表1-1,1-2中的计算值，

以便试验测量畤，封的地选定毫安表及重压表的量程。

2、试验中，用指针式直流毫安表（甯:压表）测各支路重流（重压），在什

么状况下也言午出琨反偏，应怎样处理？在记录数据畤应注意什么？用数字式直流

亳安表（甯压表）测各支路重流（甯压），则畲有什么样的显示。

3、在叠加原理试验中，要令El、E2里独作用，应怎样操作？可否直接将不

作用的甯源（E1或E2）短接置零？

六、试验汇报规定

1.选定试验重路中的仕竟种节粘，将测量数据代入基尔霍夫甯流定律加以

验证。

2.选定试验t路中的任壹闭合重路，将测量数据代入基尔霍夫重压定律，

加以验证。

3.将计算值与测量值比较，分析误差原因。

4.用试验数据验数据验证支路的甯:流与否符合叠加原理，并封试验误差暹

行合适分析。

5.用实测重流值、甯阻值计算甯:阻R,所消耗的功率卷多少？能否直接用叠

加原理计算？试用品体数值阐明之

附：试验面板布置图：

oO

注：1、实线悬试验箱内部接通，不用再连线。

2、虚线表达要优外部引入器件。

3、断钻用于连接量路或用于串、并入测量仪表

附：原始数据登记表

表1-1

El=VE2=VRl=QR2=QR3=Q

被测量Ii(mA)I2(mA)la(mA)VRI(v)VF.1(v)VR3(v)

计算量

测量值

相封误差

表1-2

El=VE2=VRl=QR2=QR3=Q

试验直计算值

UR,Ri（V）E.(v)Ri(v)

1.1213Uli2UE113

Ei、E2同步作用

Ei罩独作用

员军独作用

预习：1、试脸原理、试验内容及试验措施，2、试验苑路面板布置，3、数据登记表中

的理论值（计算值）要暹行计算

试验二基本定理试验（二）

一、试验目的

1.验证戴维南定理

2.测定线性有源壹端口网络的外特性和戴维南等效甯路的外特性。

二、试验原理

戴维南定理指出：任何壹种线性有源壹端网络，封于外甯路而言，可以

用壹种理想富压源和甯阳的串联形式来替代，理想电压源的露压等于原壹端口的

^路'南压Ug其甯阻（又称等效内阻）等于网络中所有独立源置零畤的入端等效‘首

阻R〃，见图2-1

被

线性有测

-11£

源二端路

网络

图2-1图2-2

1.^路甯压的测量措施

措施壹：直接测量法。富有源二端网络的等效内阻R约与'雷压表的内阻Rv

相比可以忽视不计畤，可以直接用霓压表测量^路甯压。

措施二：赔偿法.其测量雷路如图2-2所示，高精度的原则‘雷压源，R

卷原则分压甯阻箱，高敏捷度的检流计。调整鼠阳箱的分压比，c、d两端

的重压随之变化，常Ucd=U“b畤，流:0检流计G的甯流检零，因此

式中女=一—卷雷:阻箱的分压比。根据原则甯压E和分压比K就可求

飞+用

得^路甯压U,而由于甯路平衡畤/G=0,不消耗甯能，因此此法测量精度高。

2.等效甯阻R”的测量措施

封于已知的线性有源壹端口网络，其入端等效甯阻可以优原网络计算得

出，也可以通遇试验测出，下面简介几种测量措施：

措施壹：将有源二端网络中的独立源都去掉，在ab端外加壹已知'南压U,

测量壹端口的^甯流I绻，则等效甯阻凡小;。

,总

措施二：测量ab端的弓月路霓压Uoc及短路'首流L则等效霓阻

R=%

造种措施合用于，必端等效甯阻R”较大，而短路甯流不超谩额定值的情形,

否则有损壤’由源的危险。

被

测

走

路

图2-3图2-4

措施三：两次甯压测量法：

测量雷路如图2-3所示，第壹次测岫端的^路U。第二次在岫端接壹已

知'盅阻RL^：

笫三种措施克服了第壹种和第二种措施的缺陷和局限性，在实际测量中常

驻被采用。

3.假如用t压等于^路甯:压U℃,的理想甯压源与等效甯阻R四相串联的重

路(称卷戴维南等效甯路，参见图2-4)来替代原有源二端网络，则它的外特性

U=/(I)应有源二端网络的外特性完全相似。试验原理甯:路见图2-5b。

图2-5(b)

三、仪器设备

1.甯路分析试验箱壹台

2.直流毫安表壹只

3.数字篱用表壹台

四、试验内容与环节

1.用戴维南定理求支路甯流

测定有源二端网络的^路’看压心■,和等效甯阻4s

按图2-5(a)接线，幺监检查辗误彳爰，采用直接测量法测定有源二端网络的

路甯压5.甯压表内阻应逋不小于二端网络的等效甯阻R«

用两种措施测定有源二端网络等效甯阻心。

A.采用原理中简介的措施二测量：

首先运用上面测得的路甯压杀和预习中计算出的服估算网络的适中短

路甯流及大小，在人之值不超谩直流稳压甯源甯流的额定值和毫安表的最大量

限的条件下，呆直接测出短路甯流，并将此短路甯流人数据记入表格2-1中。

B.采川原理中简介的措施三测量：

接通负载甯阻吊，调整重位器的吊，使用二1KQ,使亳安表短接，测出此畤

的负载甯压U,并记入表格2T中。

取A、B两次测量的平均值作卷肥,(//的计算在试验汇报中完毕)

2.测定有源二端网络的外特性

调整富位器此即变化负载霜:阳兄之值，在不登样负载的状况下，测量封应

的负载甯压和流谩负载的隽流,共取6他I钻将数据记入表格2-2中。测量畤注意,

卷了防止甯表内阻的影响，测量重压阴均，应将接在AC间的毫安表短路，测量

甯流I畤，将甯压表A、B端拆除。若采用离用表畤行测量，要尤其注意换档。

3.测定戴维南等效甯路的外特性。

将另壹路直流稳压11源输出甯压调整到等于实测的路重压值，以此作

悬理想重压源，调整重位器幻，使&+&二R“，并保持不变，以此作卷等效内阻,

将两者串联起来构成戴维南等效甯路。按图2-5(b)接线，^检查瓢误彳灸，反复

上述环节出负载甯压和负载重流，并将数据记入表格2-3中。

五、预习内容

1.在图2-5(a)中设Ei=10V,E2=6V,RI=R2=1KQ,根据戴维南定理将

AB以左的甯路化简卷戴维南等效甯路。即计算图示虚线部分的^路甯压及、等

效内阻服及A、B真线短路畴的短路甯流上之值，填入自拟的表格中。

2.在求戴维南等效甯路峙，作短路试验，测L的条件是什么？在本试验中

可否直接作负载短路试验？睛试验前封线路上2-5(a)预先作好计算，以便调

整试验线路驻测量畤可精确地选用重表的量程。

3.阐明测有源二端网络^路重压及等效内阻的几种措施，并比较其优缺陷。

六、试验汇报规定

1.应用戴维南定理，根据试验数据计算以支路的重流/3,并与计算值暹行

比较。

2.在同壹坐襟纸上作出两种状况下的外特曲线，并作合适分析。判断戴维

南定理的卦的性。并分析产生误差的原因。

表2-1

项目R(MV)LU

Uody)U3N)IRe(l(Q)

数值

表2-2

123456

甯压URL(v)

重流lRL（mA）

表2-3

123456

甯压URL(v)

甯流lRL（mA）

试验二RLC串联雷路的幅频特性与谐振琪象

一、试验目的

1.测定R、L、C串联谐谐振重路的频率特性曲线。

2.观测串联谐振琪象，理解雷路参数封谐振特性的影响。

二、试验原理

1.R、L、C串联甯:路（图4-1）的阻抗是甯源频率的函数，即:

2=«+/（g一々）=俳川

coC1

]

常3。=看或九

2TT4LC

上式表明谐振频率仅与元件参数L、C有关，而与'雷阻R辗关。

L

_______rvvAn____

十-产

Us（）1J_C

R

-----1I----

图4-1

2.'雷路处在谐振状态畤的特性：

①复阻抗Z达最小，甯路展现甯阻性，量流与输入甯压同相。

②重感甯压与t容甯压数值相等，相位相反。此畴甯感重压（或甯容甯压）

卷甯:源甯压的。倍，。称悬品质因数，即5

0=区=生=皿=^_=E

UsusR（/CRR'C

在L和C悬定值日寺，Q值仅由回路重阻R的大小来决定。

在鼓励甯压互感器有效值不变畤，回路中的重流达最大值，即：

3.串联谐振t路的频率特性:

①回路的甯流与霓源角频率的关系称卷甯流的幅频特性，表明其关系的图

形称卷串联谐振曲线。甯流与角频率的关系卷:

常L、C壹定期，变化回路的甯阻R值，即可得到不壹样。值下的富流的幅频

特性曲线（图42）。显然。值越大，曲线越锋利。

图4-2

有畤■^了以便，常认卷4■横坐才票，纵坐襟画霓流的幅频特性曲线（道

称检通用幅频特性），图4-3画出了不壹样。值卜•的通用幅频我特性曲线。回路

的品质因数。越大，在壹定的频率偏移下，；下降越厉害，甯路的选择性就越

好。

卷了衡量谐振雷路封不壹样频率的选择能力引迤通频带概念，把通用幅频

特性的幅值优峰值1下降到0.707畤所封应的上、下频率之间的宽度称卷通频带

（以8W表达）即：

8卬=丝=丝

4叫

由图8-3看出Q值越大，通频带越窄，雷：路的选择性越好。

③鼓励霓压与响应'电流的相位差夕角和鼓励重源角频率3的关系称卷相频特性，

即：

（0L-----x

（p（（o）=arctg-------=arctg一

显然,常甯源频率3优目前0变到3。翔重抗＞由-8变到0日寺，。角优一卷变

至1」0,甯路卷容性。常3优%增大到8畤，甯抗才由0增到8,。角彳谊目前起增

到工，11路卷感性。相角0与色的关系称卷通用相频埼性，如图4-4所示。

2%

三、仪器设备

1.甯路分析试验箱壹台

2.信号发生器壹台

3.交流毫伏表壹台

4.（双踪示波器）壹台

四、试验内容及环节

按图4-5连接线路，雀源立卷低频信号发生器。将甯源的输出罐压接示波

器的YA插座，输出重流在R两端取出，接到示波器的YB插座以观测信号波形,

®L=0.1H,

图4-5

1.计算测试重路的谐振频率

]

①A二用L、C之值代入式中计算出.

2TT/LC

②测试：用交流毫伏表接在R两端，观测以的大小，然彳爰调整输入甯源的

频率，使甯路到达串联谐振，常观测到公最在畤甯路即发生谐振，此畤的频率

即悬/o(最佳用数字频率计测试壹下)。

2.测定甯路的幅频特性

①以卷中心，调整输入甯源的频率徙100Hz~Hz,在月附近，应多取些

测试粘。用交流毫伏表测试每他I测试黠的UR值，然彳及计算出量流I的值，记入

表格4-1中。

②保持Us=3V,L=0.1H,C=0.5uF,R=100Q,即变化了回路。值，反复

环节①。

3.测定重路的相频特性。

仍保持Us=3V,L=().1H,C=0.5uF,R=1()()Q。认卷/。中心，调整输入重源的频

率优100Hz~Hz。在/。的两旁各选择几种测试黠，优示波器上显示的重压、量流

波形上测量出每佃测试粘灌压与雷流之间的相位差夕=外-%，数据表格自拟。

五、思索题

1.用哪些试验措施可以判断甯路处在谐振状态？

2.试验中，常R、L、C串联重路发生谐振畤，与否有UC=UL及U『Us?

若关系不成立，试分析其原因。

六、试验汇报规定

1.根据试验数据，在坐襟纸上绘出两条不壹样。值下的幅频特性曲线和相

频特性曲线，并作扼要分析。(计算重流。注意：L不是理想甯感，自身具有重

阻，并且富信号的频率较高畤重感线圈有肌肤效应，甯阻值曾有增晨，可先测量

出的Uc、Us求出。值，然彳菱根据已知的L、C算出^重阻。)

2.通谩试验^L、C串联谐振甯:路的重要特黠。

3.回答思索题2。

试验原始数据

/(Hz)f。

UR(V)

I(mA)

/(Hz)A

UR(V)

/(mA)

试验三三相重路试验

一、试验目的

1.季习将负载作星形和三角形的封的连接措施；

2.掌握三相甯路中甯压和雷:流的线值，即线甯压、线甯流与相‘甯压、相重

流在星形与三角形接法畤的关系；

3.理解三相四线制接线畤中线的作用；

4.理解三相雷:路功率的测量措施。

二、试验原理

1.负载作星形联接

在有中线(三相四线制的)状况下，不管负载封称与否，相线雷:量之间的

关系是：UL=UP,中线中带不封称负载畤起了重要作用：若没有中线，并且负

载又不封称畤，将引起中钻飘移，负载各相之间的相'需压也不平衡，使负载不能

正常工作：若负载封称，曰中线中甯流卷零，中线可以不要，成卷三相三线制甯

路。

2.负载作三角形联接

不管负载封称与否，UL=UP；负载封称畤，各相甯流封称，且IL=IP,负

载不封称畤，各相甯流不封称。

3.三相重路中负载所吸取的有功功率用功率表暹行测量，其测量措施随三

相富路联接方式和负载与否封称而有所不壹样。

(1)、三相四线制有功功率的测量：三相负载不到称畤，宜般用三低I单相功

率表的接图6-1所示的接线方式迤行测量，称之卷三表法。

若负载封称，只需用壹种军相功率即可，由于封称负载各相有功功率相似,

造种措施称悬壹表法：P=3Pa=3Pb=3Pc

(2)、三相三线制甯路不管其封称与否，均可用两只军相功率表暹行测量,

称之卷两表法，其接线方式如图6-2所示

A0

负

B

6

载

C

0-

其原理如下:(卷便于计算将负载化卷Y联接)

三相瞬畴功率卷：

P=PA•PBIPC=UAIA•UBIB।UCIC

出KCL：

IA+IB+IC=O

因此:

P=UAIA+UBIB+UC(-IA-IB)

=(Ua-Uc)ia+(Ub-Uc)ib

=Uacia+Ubcib

而有功功率

P=l/tpdt=l/t(Uacia+Ubcib)dt

=1/tUacisdt+1/tUbcibdt

=U«viaCOS(Uavia)+UbvibCOS(Ubvib)

=pl+p2

显然：pl卷功率表W1的^数

p2卷功率表W2的^数

在实际测量中，按上述规定接线，有畤功率表之壹的指针也^反向偏转，

卷了获得揩数，需将该表的甯流线圈的两他1接^互换，使指针正偏转，但该表的

^数应记卷负值。

三、试验仪器与器件：

I.三相灯板：1块

2.交流雷压表：1只

3.交流雷流表：1只

4.覃相功率表：2只

四.试验内容：

1.负载作星形按法：

卷防止负载不封称，而中线双数年某相偏压通大而烧毁灯泡(220v),应

按图6-3接入负载。

图6-3

测量负载封称（k3.k4闭合）,有中线（k2闭合）和瓢中线（k2断眇,以及负载（k3、

k4断^）,有中线和辗中线畤名甯:量，记入表6-1中。

2.负载作三角形接法：

灯泡（220v）接入380V三相重源畤，卷防止灯泡谩压烧毁，应注意按图6-4暹行接

线。

图6・4

测量负载封称（k5闭合）和不封称（k5断畤各错:量，记入表6-2中。

3.测量三相甯路的功率：

（1）用三相表法测量负载星形联接（三相四线制）三相富路的功率.按图6-1和图

6-3暹行接线，分别测量负载封称（k3k4闭合）和负载不封称（k3k4断1^）畤的三相

甯路功率，将数据记入表63中。

五、试验注意事项与试验汇报规定

1.接续完毕彳灸，应^老肺检查封的彳发，方可接通富源迤行试验，因采用380

发三相'雷源，试验畤应切实注意操作安全；

2.功率表的封的使用；

3.试验汇报中分析三和霓路中相甯压.线甯压及相甯流、线甯流的关系；

4.试验汇报中分析负载封称与否封三相甯路中重压、甯流的影响；

5.试验汇报中分析负载或不封称畴三相四线制重路可否用两表法测功率？

试验数据:

负载封称负载不封称

有中线八密、、中1线有中线辗中线

线重压(V)UAB

UBC

UCA

相甯:压(V)UA

UB

Uc

甯流(A)IA

IB

Ic

Io

表6-1

UABUBCUCAIAIBIcIABIBCICA

封称负载

不封称负载

表6-2

PlP2P

封称负载

不封称负载

表6-3

试验四重机控制试验

一、试验目的:

1.理解交流接触器、热继甯器、按钮等控制甯器的构造及使用措施；

2.明确熔断器的短路保护作用以及热继雷:器的遇载保护作用；

3.完毕甯勃的黠财、单向启停及正反转控制雷:路，并实际操作。

二、试验原理：

1.雷:勒机贴勒控制：分主雷:路和控制雷路。主雷:路优三相雷源^刀^关、熔

断器、交流接触器的主触^到雷勃机三相绕组;控制甯路由雷源A相^控制按钮,

接触器的线圈到甯源C相，图中，Q卷三相闸刀^关，KM卷接触器，SB卷启勤

按钮，M卷甯勤机。按下SB,甯勤机运转，松^SB,重勤机停止。原理接线图

如7-1所示。

2.甯勤单向启停控制：原理接线如图7-2所示，主甯路同图7-1,控制甯路

中,SB1悬停止按钮,别外,if多了壹种并在启勤按钮SB2两端的接触器常^辅

助触^KM,按下SB2重勤机运转，松KJSB2,重勤机继续转，只有按下SB1畤，

重勤机才得以停止。

3.雷:虱J机正、反转控制：原理接线如图7-3所示，KMF悬正转接触器，KMR

卷反转接触器，SBF、SBR分别卷正转、反转启勃按钮，SB1卷停止按钮。控制甯

路中，分别并联于SBF、SBR启勃按钮两端的是正转接触器KMF和反转接触器KMR

的常天辅助触它fll的作用是在甯勤机启勤彳菱，松启勃勃按钮，保持甯勤机继

续运转，称悬“自锁”；两分别串联I^