電工學實驗講義2014

1、電 工 學 實 驗 講 義準備實驗 基本電工儀表和電子儀器的使用一實驗目的1. 熟悉實驗臺上儀表的使用及布局；2. 熟悉恒壓源與恒流源的使用及布局；3. 掌握電壓表、電流表內(nèi)電阻的測量方法；4. 初步掌握用雙蹤示波器觀察信號波形和讀取波形參數(shù)的方法。二實驗原理通常，用電壓表和電流表測量電路中的電壓和電流，而電壓表和電流表都具有一定的內(nèi)阻，分別用RV和RA表示。如圖0-1所示，測量電阻R2兩端電壓U2時，電壓表與R2并聯(lián)，只有電壓表內(nèi)阻RV無窮大，才不會改變電路原來的狀態(tài)。如果測量電路的電流I，電流表串入電路，要想不改變電路原來的狀態(tài)，電流表的內(nèi)阻RA必須等于零。但實際使用的電壓表和電流表一般都

2、不能滿足上述要求，即它們的內(nèi)阻不可能為無窮大或者為零，因此，當儀表接入電路時都會使電路原來的狀態(tài)產(chǎn)生變化，使被測的讀數(shù)值與電路原來的實際值之間產(chǎn)生誤差，這種由于儀表內(nèi)阻引入的測量誤差，稱之為方法誤差。顯然，方法誤差值的大小與儀表本身內(nèi)阻值的大小密切相關，我們總是希望電壓表的內(nèi)阻越接近無窮大越好，而電流表的內(nèi)阻越接近零越好?？梢姡瑑x表的內(nèi)阻是一個十分關注的參數(shù)。通常用下列方法測量儀表的內(nèi)阻：1用分流法測量電流表的內(nèi)阻設被測電流表的內(nèi)阻為RA，滿量程電流為I，測試電路如圖0-2所示,首先斷開開關,調(diào)節(jié)恒流源的輸出電流，使電流表指針達到滿偏轉,即IIAI。然后合上開關S, 并保持I值不變,調(diào)節(jié)電阻箱

3、的阻值,使電流表的指針指在1/2滿量程位置，即 則電流表的內(nèi)阻 。2用分壓法測量電壓表的內(nèi)阻設被測電壓表的內(nèi)阻為RV，滿量程電壓為U，測試電路如圖0-3所示,首先閉合開關,調(diào)節(jié)恒壓源的輸出電壓U，使電壓表指針達到滿偏轉,即UUVU。然后斷開開關S, 并保持U值不變,調(diào)節(jié)電阻箱的阻值,使電壓表的指針指在1/2滿量程位置，即則電壓表的內(nèi)阻。圖0-1電路中，由于電壓表的內(nèi)阻RV不為無窮大，在測量電壓時引入的方法誤差計算如下：,R2上的電壓為：,若R1=R2，則U2=U/2現(xiàn)用一內(nèi)阻RV的電壓表來測U2值，當RV與R2并聯(lián)后，以此來代替上式的R2 ,則得絕對誤差為若，則得相對誤差電壓表和電流表在使用中

4、還要注意電表的量程，被測量的特性（直流還是交流）等。在測量交流電路時，不僅需要數(shù)值，有時還需要了解信號的變化，這就需要用到示波器了3雙蹤示波器雙蹤示波器是一種用途很廣的電子測量儀器，它既能直接顯示電信號的波形，又能對電信號進行各種參數(shù)的測量。現(xiàn)著重指出下列幾點：1）、雙蹤示波器一般有五種顯示方式，即“通道1”、“通道2”、“疊加”三種單蹤顯示方式和“交替”“斷續(xù)”二種雙蹤顯示方式。“交替”顯示一般適宜于輸入信號頻率較高時使用。“斷續(xù)”顯示一般適宜于輸入信號頻率較低時使用。2）、觸發(fā)方式開關通常先置于“自動”調(diào)出波形后，若被顯示的波形不穩(wěn)定，可置觸發(fā)方式開關于“常態(tài)”，通過調(diào)節(jié)“觸發(fā)電平”旋鈕找

5、到合適的觸發(fā)電壓，使被測試的波形穩(wěn)定地顯示在示波器屏幕上。有時，由于選擇了較慢的掃描速率，顯示屏上將會出現(xiàn)閃爍的光跡，但被測信號的波形不在X軸方向左右移動，這樣的現(xiàn)象仍屬于穩(wěn)定顯示。3）、適當調(diào)節(jié)“水平位移”開關及“垂直位移”開關使屏幕上顯示一二個周期的被測信號波形。在測量幅值時，應注意將“垂直微調(diào)”旋鈕置于“校準”位置，即順時針旋到底。在測量周期時，應注意將“水平微調(diào)”旋鈕置于“校準”位置，即順時針旋到底。還要注意“擴展”旋鈕的位置。根據(jù)被測波形在屏幕坐標刻度上垂直方向所占的格數(shù)（div或cm）與“Y軸靈敏度（垂直位移）”開關指示值（v/div）的乘積，即可算得信號幅值的實測值。根據(jù)被測信號

6、波形一個周期在屏幕坐標刻度水平方向所占的格數(shù)（div或cm）與“掃速（水平位移）”開關指示值（t/div）的乘積，即可算得信號頻率的實測值。三實驗設備1直流數(shù)字電壓表、直流數(shù)字電流表2恒壓源（雙路030V可調(diào)）3恒流源（0200可調(diào)）4雙蹤示波器5函數(shù)信號發(fā)生器四實驗內(nèi)容1根據(jù)分流法原理測定直流電流表1mA和10mA量程的內(nèi)阻（選做）實驗電路如圖0-2所示，其中R為電阻箱，用100、10、1、三組串聯(lián)，1mA電流表用表頭和電位器RP2串聯(lián)組成，10mA電流表由1mA電流表與分流電阻并聯(lián)而成（具體參數(shù)見實驗一），兩個電流表都需要與直流數(shù)字電流表串聯(lián)（采用20mA量程檔），由可調(diào)恒流源供電，調(diào)節(jié)電

7、位器RP2校準滿量程。實驗電路中的電源用可調(diào)恒流源，測試內(nèi)容見表0-1，并將實驗數(shù)據(jù)記入表中。表0-1 電流表內(nèi)阻測量數(shù)據(jù)被測表量程（mA）S斷開，調(diào)節(jié)恒源，使IIAI（mA）S閉合，調(diào)節(jié)電阻R，使IRIAI/2（mA）R（）計算內(nèi)阻RA（）110 2根據(jù)分壓法原理測定直流電壓表1V和10V量程的內(nèi)阻（選做）實驗電路如圖0-3所示，其中R為電阻箱，用1、100、10、1四組串聯(lián)，1V、10V電壓表分別用表頭、電位器RP1和倍壓電阻串聯(lián)組成（具體參數(shù)見實驗一），兩個電壓表都需要與直流數(shù)字電壓表并聯(lián)，由可調(diào)恒壓源供電，調(diào)節(jié)電位器RP1校準滿量程。實驗電路中的電源用可調(diào)恒壓源，測試內(nèi)容見表0-2，并

8、將實驗數(shù)據(jù)記入表中。表0-2 電壓表內(nèi)阻測量數(shù)據(jù)被測表量程（V）S閉合，調(diào)節(jié)恒壓源，使UUVU（V）S斷開，調(diào)節(jié)電阻R，使URUVU/2（V）R（）計算RV（）1103方法誤差的測量與計算（選做）實驗電路如圖0-1所示，其中R1300，測量出R2兩端的電壓U2之值，并計算測量的絕對誤差和相對誤差，實驗和計算數(shù)據(jù)記入表0-3中。表0-3 方法誤差的測量與計算RV計算值U2實測值U2絕對誤差DU= U0-U2相對誤差DU/ U2´100%4示波器的使用41、用機內(nèi)校正信號對示波器進行自檢。1) 掃描基線調(diào)節(jié)將示波器的顯示方式開關置于“單蹤”顯示（CH1或CH2），輸入耦合方式開關置“GN

9、D”，觸發(fā)方式開關置于“自動”。開啟電源開關后，調(diào)節(jié)“輝度”、“聚焦”等旋鈕，使熒光屏上顯示一條細而且亮度適中的掃描基線。然后調(diào)節(jié)“水平位移”（）和“垂直位移”( )旋鈕，使掃描線位于屏幕中央，并且能上下左右移動自如。2）測試“校正信號”波形的幅度、頻率將示波器的“校正信號”通過專用電纜線引入選定的CH1（或CH2），將Y軸輸入耦合方式開關置于“AC”或“DC”，觸發(fā)源選擇開關置“內(nèi)”，內(nèi)觸發(fā)源選擇開關置“CH1”或“CH2”。調(diào)節(jié)X軸“掃描速率”開關（t/div）和Y軸“輸入靈敏度”開關（V/div），使示波器顯示屏上顯示出一個或數(shù)個周期穩(wěn)定的方波波形。a.校準“校正信號”幅度將“y軸靈敏度

10、微調(diào)”旋鈕置“校準”位置，“y軸靈敏度”開關置適當位置，讀取校正信號幅度，記入表0-4。實 測 值幅 度Up-p(V)頻 率f(KHz)表0-4b. 校準“校正信號”頻率將“掃速微調(diào)”旋鈕置“校準”位置，“掃速”開關置適當位置，讀取校正信號周期，記入表0-1。42、用示波器測量信號參數(shù)調(diào)節(jié)函數(shù)信號發(fā)生器有關旋鈕，使輸出頻率分別為100Hz、1KHz、10KHz、100KHz，有效值均為1V的正弦波信號。改變示波器“掃速”開關及“Y軸靈敏度”開關等位置，測量信號源輸出電壓頻率及峰峰值，記入表0-5。信號電壓頻率示波器測量值周期（ms）頻率（Hz）峰峰值（V）有效值（V）100Hz1KHz10KH

11、z100KHz表0-5改變函數(shù)信號發(fā)生器，是輸出信號分別為不同頻率的三角波、鋸齒波等，觀察輸出波形，并描繪之。五實驗注意事項1實驗臺上的恒壓源、恒流源均可通過粗調(diào)（分段調(diào)）波動開關和細調(diào)（連續(xù)調(diào)）旋鈕調(diào)節(jié)其輸出量，并由該組件上數(shù)字電壓表、數(shù)字毫安表顯示其輸出量的大小。在啟動這二個電源時，先應使其輸出電壓調(diào)節(jié)或電流調(diào)節(jié)旋鈕置零位，待實驗時慢慢增大。2.恒壓源輸出不允許短路，恒流源輸出不允許開路。3.電壓表并聯(lián)測量，電流表串入測量，并且要注意極性與量程的合理選擇。4示波器在使用時要注意探頭的衰減量。六預習與思考題1根據(jù)已知表頭的參數(shù)（1、160），計算出組成1V、10V電壓表的倍壓電阻和1mA、1

12、0mA的分流電阻。2若根據(jù)圖0-2和圖0-3已測量出電流表1mA檔和電壓表1V檔的內(nèi)阻，可否直接計算出10mA檔和10V檔的內(nèi)阻？3用量程為10A的電流表測實際值為8A電流時，儀表讀數(shù)為8.1A，求測量的絕對誤差和相對誤差。4如圖0-4(a)、(b)為伏安法測量電阻的兩種電路，被測電阻的實際值為R，電壓表的內(nèi)阻為RV，電流表的內(nèi)阻為RA,求兩種電路測電阻R的相對誤差。七實驗報告要求1根據(jù)表0-1和表0-2數(shù)據(jù)，計算各被測儀表的內(nèi)阻值，并與實際的內(nèi)阻值相比較；（選做）2根據(jù)表0-3數(shù)據(jù)，計算測量的絕對誤差與相對誤差；（選做）3畫出不同頻率下示波器的波形，列表寫出周期、峰峰值、有效值。4回答思考題

13、。實驗一 克希荷夫定律的驗證和線性電路疊加性的研究一實驗目的1驗證克希荷夫定律，加深對克希荷夫定律的理解；2掌握直流電流表的使用以及學會用電流插頭、插座測量各支路電流的方法；3學習簡單電路分析，初步掌握排除故障的能力；4探究電路疊加性，齊次性的檢驗方法；5探究和理解疊加性，齊次性的應用條件和場合。二原理說明1克希荷夫定律克希荷夫電流定律和電壓定律是電路的基本定律，它們分別用來描述結點電流和回路電壓，即對電路中的任一結點而言，在設定電流的參考方向下，應有I 0，一般流出結點的電流取正號，流入結點的電流取負號；對任何一個閉合回路而言，在設定電壓的參考方向下，繞行一周，應有U 0，一般電壓方向與繞行

14、方向一致的電壓取正號，電壓方向與繞行方向相反的電壓取負號。在實驗前，必須設定電路中所有電流、電壓的參考方向，其中電阻上的電壓方向應與電流方向一致，見圖12所示。2檢查、分析電路的簡單故障電路常見的簡單故障一般出現(xiàn)在連線或元件部分。連線部分的故障通常有連線接錯，接觸不良而造成的斷路等；元件部分的故障通常有接錯元件、元件值錯，電源輸出數(shù)值（電壓或電流）錯等。故障檢查的方法是用用萬用表（電壓檔或電阻檔）或電壓表在通電或斷電狀態(tài)下檢查電路故障。（1）通電檢查法：在接通電源的情況下，用萬用表的電壓檔或電壓表，根據(jù)電路工作原理，如果電路某兩點應該有電壓，電壓表測不出電壓，或某兩點不應該有電壓，而電壓表測出

15、了電壓，或所測電壓值與電路原理不符，則故障必然出現(xiàn)在此兩點間。（2）斷電檢查法：在斷開電源的情況下，用萬用表的電阻檔，根據(jù)電路工作原理，如果電路某兩點應該導通而無電阻（或電阻極?。?，萬用表測出開路（或電阻極大），或某兩點應該開路（或電阻很大），而測得的結果為短路（或電阻極小），則故障必然出現(xiàn)在此兩點間。本實驗用電壓表按通電檢查法檢查、分析電路的簡單故障。3疊加原理指出：在有幾個電源共同作用下的線性電路中，通過每一個元件的電流或其兩端的電壓，可以看成是由每一個電源單獨作用時在該元件上所產(chǎn)生的電流或電壓的代數(shù)和。具體方法是：一個電源單獨作用時，其它的電源必須去掉（電壓源短路，電流源開路）；在求電流

16、或電壓的代數(shù)和時，當電源單獨作用時電流或電壓的參考方向與共同作用時的參考方向一致時，符號取正，否則取負。在圖11中：疊加原理反映了線性電路的疊加性，疊加性只適用于求解線性電路中的電流、電壓。對于非線性電路，疊加性不適用。三實驗設備1直流數(shù)字電壓表、直流數(shù)字毫安表2恒壓源（雙路030V可調(diào)）3實驗組件四實驗內(nèi)容實驗電路如圖11所示，圖中的電源US1用可調(diào)電壓源中的12V輸出端，US2用6V（5V）可調(diào)電壓輸出端（以直流數(shù)字電壓表讀數(shù)為準）。實驗前先設定三條支路的電流參考方向，如圖中的I1、I2、I3所示，并熟悉線路結構，掌握各開關的操作使用方法。1熟悉電流插頭的結構，將電流插頭的紅接線端插入數(shù)字

17、毫安表的紅（正）接線端，電流插頭的黑接線端插入數(shù)字毫安表的黑（負）接線端。2將US1調(diào)到+12V，US2調(diào)到+6V，將開關S3向上。確定各電流、電壓的參考方向。將測得的數(shù)據(jù)填入表1-1。3將US1電源單獨作用（將開關S1向上，開關S2向下），測量各電流、電壓的參考方向。將測得的數(shù)據(jù)填入表1-1。4將US2電源單獨作用（將開關S1向下，開關S2向上），測量各電流、電壓的參考方向。將測得的數(shù)據(jù)填入表1-1。表11實驗數(shù)據(jù) 測量項目實驗內(nèi)容US1(V)US2(V)I1(mA)I2(mA)I3(mA)UAB(V)UBC (V)UCD (V)UAD (V)UDE (V)UEF (V)UFA (V)US1

18、, US2共同作用126US1單獨作用120US2單獨作用06US1單獨作用80US1, US2共同作用845將開關S3向下，重復步驟24。將數(shù)據(jù)填入表1-2中。表12實驗數(shù)據(jù) 測量項目實驗內(nèi)容US1(V)US2(V)I1(mA)I2(mA)I3(mA)UAB(V)UBC (V)UCD (V)UAD (V)UDE (V)UEF (V)UFA (V)US1, US2共同作用126US1單獨作用120US2單獨作用06US1單獨作用80US1, US2共同作用84五實驗注意事項1所有需要測量的電壓值，均以電壓表測量的讀數(shù)為準，不以電源表盤指示值為準。2防止電源兩端碰線短路。3若用指針式電流表進行測

19、量時，要識別電流插頭所接電流表的“、”極性，倘若不換接極性，則電表指針可能反偏（電流為負值時），此時必須調(diào)換電流表極性，重新測量，此時指針正偏，但讀得的電流值必須冠以負號。4注意儀表量程的及時更換；5電源單獨作用時，去掉另一個電壓源，只能在實驗板上用開關或操作，而不能直接將電源短路。六預習與思考題1根據(jù)圖12的電路參數(shù)，計算出待測的電流I1、I2、I3和各電阻上的電壓值，記入表12中，以便實驗測量時，可正確地選定毫安表和電壓表的量程；2在圖12的電路中，A、D兩結點的電流方程是否相同？為什么？3在圖12的電路中可以列幾個電壓方程？它們與繞行方向有無關系？4實驗中，若用指針萬用表直流毫安檔測各支

20、路電流，什么情況下可能出現(xiàn)毫安表指針反偏，應如何處理，在記錄數(shù)據(jù)時應注意什么？若用直流數(shù)字毫安表進行測量時，則會有什么顯示呢？5疊加原理中US1, US2分別單獨作用，在實驗中應如何操作？可否將要去掉的電源（US1或US2）直接短接？七實驗報告要求1回答思考題；2根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，選定實驗電路中的任一個結點，驗證克希荷夫電流定律（KCL）的正確性；3根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，選定實驗電路中的任一個閉合回路，驗證克希荷夫電壓定律（KCL）的正確性；4列出求解電壓UEA和UCA的電壓方程，并根據(jù)實驗數(shù)據(jù)求出它們的數(shù)值；5寫出實驗中檢查、分析電路故障的方法，總結查找故障的體會；（選做）6根據(jù)表14實驗數(shù)據(jù)，通過求各

21、支路電流和各電阻元件兩端電壓，驗證線性電路的疊加性與齊次性；7各電阻元件所消耗的功率能否用疊加原理計算得出？試用上述實驗數(shù)據(jù)計算、說明；8根據(jù)表14實驗數(shù)據(jù)，當US1US212V時，用疊加原理計算各支路電流和各電阻元件兩端電壓。 實驗二 交流串聯(lián)電路和功率因數(shù)的提高一實驗目的1學會使用交流數(shù)字儀表（電壓表、電流表、功率表）和自耦調(diào)壓器；2學習用交流數(shù)字儀表測量交流電路的電壓、電流和功率；3學會用交流數(shù)字儀表測定交流電路參數(shù)的方法；4加深對阻抗、阻抗角及相位差等概念的理解；5掌握提高功率因數(shù)的方法，理解功率因數(shù)的意義。 二原理說明正弦交流電路中各個元件的參數(shù)值，可以用交流電壓表、交流電流表及功率

22、表，分別測量出元件兩端的電壓，流過該元件的電流和它所消耗的功率，然后通過計算得到所求的各值，這種方法稱為三表法，是用來測量Hz交流電路參數(shù)的基本方法。計算的基本公式為：電阻元件的電阻：或電感元件的感抗，電感電容元件的容抗，電容串聯(lián)電路復阻抗的模，阻抗角 其中：等效電阻，等效電抗本次實驗電阻元件用白熾燈（非線性電阻）。電感線圈用鎮(zhèn)流器，由于鎮(zhèn)流器線圈的金屬導線具有一定電阻，因而，鎮(zhèn)流器可以由電感和電阻相串聯(lián)來表示。電容器一般可認為是理想的電容元件。在R、L、C串聯(lián)電路中，各元件電壓之間存在相位差，電源電壓應等于各元件電壓的相量和，而不能用它們的有效值直接相加。電路功率用功率表測量，功率表（又稱為

23、瓦特表）是一種電動式儀表，其中電流線圈與負載串聯(lián)，（具有兩個電流線圈，可串聯(lián)或并聯(lián)，以便得到兩個電流量程），而電壓線圈與電源并聯(lián)，電流線圈和電壓線圈的同名端（標有*號端）必須連在一起，如圖21所示。本實驗使用數(shù)字式功率表，連接方法與電動式功率表相同，電壓、電流量程分別選450V和3A。供電系統(tǒng)由電源（發(fā)電機或變壓器）通過輸電線路向負載供電。負載通常有電阻負載，如白熾燈、電阻加熱器等，也有電感性負載，如電動機、變壓器、線圈等，一般情況下，這兩種負載會同時存在。由于電感性負載有較大的感抗，因而功率因數(shù)較低。若電源向負載傳送的功率，當功率P和供電電壓U一定時，功率因數(shù)越低，線路電流I就越大，從而增加

24、了線路電壓降和線路功率損耗,若線路總電阻為，則線路電壓降和線路功率損耗分別為和；另外，負載的功率因數(shù)越低，表明無功功率就越大，電源就必須用較大的容量和負載電感進行能量交換，電源向負載提供有功功率的能力就必然下降，從而降低了電源容量的利用率。因而，從提高供電系統(tǒng)的經(jīng)濟效益和供電質(zhì)量，必須采取措施提高電感性負載的功率因數(shù)。通常提高電感性負載功率因數(shù)的方法是在負載兩端并聯(lián)適當數(shù)量的電容器，使負載的總無功功率QQLQC減小，在傳送的有功率功率P不變時，使得功率因數(shù)提高，線路電流減小。當并聯(lián)電容器的QCQL時，總無功功率Q0，此時功率因數(shù)1，線路電流I最小。若繼續(xù)并聯(lián)電容器，將導致功率因數(shù)下降，線路電流

25、增大，這種現(xiàn)象稱為過補償。三實驗設備1交流電壓表、電流表、功率表、功率因數(shù)表2自耦調(diào)壓器（輸出可調(diào)的交流電壓）3日光燈組件四實驗內(nèi)容實驗電路如圖22所示，功率表的連接方法見圖21，交流電源經(jīng)調(diào)壓器調(diào)壓后向負載Z供電。1測量鎮(zhèn)流器的參數(shù)將圖22電路中的Z換為鎮(zhèn)流器，將電壓U分別調(diào)到180V和90V附近，測量電壓、電流和功率，記入表2-1的數(shù)據(jù)表格中。表2-1 鎮(zhèn)流器參數(shù)測量數(shù)據(jù)電壓電流功率901802測量日光燈電路日光燈電路如圖23所示，用該電路取代圖22電路中的Z，且C=0F將電壓U調(diào)到220V，使日光燈正常發(fā)光。測量日光燈管兩端電壓UR、鎮(zhèn)流器電壓URL和總電壓U以及電流和功率，并記入表2-

26、2的數(shù)據(jù)表格中；輸入電壓鎮(zhèn)流器電壓燈管兩端電壓電流功率 3用電容器組件，組合出不同的電容值，記錄相應支路的電流和功率因數(shù)。表2-3 電容值與各支路電流及功率因數(shù)的關系C(F)0I總IRLIC五實驗注意事項1通常，功率表不單獨使用，要有電壓表和電流表監(jiān)測，使電壓表和電流表的讀數(shù)不超過功率表電壓和電流的量限；2注意功率表的正確接線，上電前必須經(jīng)指導教師檢查；3自耦調(diào)壓器在接通電源前，應將其手柄置在零位上，調(diào)節(jié)時，使其輸出電壓從零開始逐漸升高。每次改接實驗負載或?qū)嶒炌戤?，都必須先將其旋柄慢慢調(diào)回零位，再斷電源。必須嚴格遵守這一安全操作規(guī)程。4本實驗用電流插頭和插座測量三個支路的電流。5在實驗過程中，

27、一直要保持負載電壓U2等于210V，以便對實驗數(shù)據(jù)進行比較。六預習與思考題1在Hz的交流電路中，測得一只鐵心線圈的、和，如何計算得它的電阻值及電感量？2參閱課外資料，了解日光燈的電路連接和工作原理；3當日光燈上缺少啟輝器時，人們常用一根導線將啟輝器插座的兩端短接一下，然后迅速斷開，使日光燈點亮；或用一只啟輝器去點亮多只同類型的日光燈，這是為什么？4了解功率表和功率因數(shù)表的連接方法；5了解自耦調(diào)壓器的操作方法。6一般的負載為什么功率因數(shù)較低？負載較低的功率因數(shù)對供電系統(tǒng)有何影響？為什么？7為了提高電路的功率因數(shù)，常在感性負載上并聯(lián)電容器，此時增加了一條電流支路，試問電路的總電流是增大還是減??？此

28、時感性負載上的電流和功率是否改變？8提高線路功率因數(shù)為什么只采用并聯(lián)電容器法，而不用串聯(lián)法？所并的電容器是否越大越好？七實驗報告要求1根據(jù)實驗1的數(shù)據(jù)，計算鎮(zhèn)流器的參數(shù)（電阻R和電感L）；2根據(jù)實驗2的數(shù)據(jù)，；計算日光燈的電阻值，畫出各個電壓和電流的相量圖，說明各個電壓之間的關系3根據(jù)實驗3的數(shù)據(jù)，畫出與C之間的關系圖。實驗三 三相電路電壓、電流和功率的測量一實驗目的1學習三相負載的星形連接和三角形連接；2學會三相電路線電壓與相電壓，線電流與相電流的測量；3. 探究線電壓與相電壓，線電流與相電流有何關系；4學習且理解三相四線制供電系統(tǒng)中，中線的作用；5學會功率表測量三相電路的功率。二原理說明電

29、源用三相四線制向負載供電，三相負載可接成星形（又稱形）或三角形（又稱形）。當三相對稱負載作形連接時，線電壓是相電壓的倍，線電流等于相電流，即： ，流過中線的電流N；作形連接時，線電壓等于相電壓，線電流是相電流的倍，即：不對稱三相負載作連接時，必須采用接法，中線必須牢固連接，以保證三相不對稱負載的每相電壓等于電源的相電壓（三相對稱電壓）。若中線斷開，會導致三相負載電壓的不對稱，致使負載輕的那一相的相電壓過高，使負載遭受損壞，負載重的一相相電壓又過低，使負載不能正常工作；對于不對稱負載作 連接時，但只要電源的線電壓對稱，加在三相負載上的電壓仍是對稱的，對各相負載工作沒有影響。三相四線制供電時，對于

30、三相不對稱負載星形連接，用三個單相功率表測量，測量電路如圖31所示，三個單相功率表的讀數(shù)為W1、W2、W3，則三相功率W1W2W3，這種測量方法稱為三瓦特表法；對于三相對稱負載星形連接，用一個單相功率表測量即可，若功率表的讀數(shù)為W ，則三相功率3W，稱為一瓦特表法。三相三線制供電時，三相三線制供電系統(tǒng)中，不論三相負載是否對稱，也不論負載是接還是接，都可用二瓦特表法測量三相負載的有功功率。測量電路如圖3所示，若兩個功率表的讀數(shù)為W1、W2，則三相功率，其中為負載的阻抗角（即功率因數(shù)角），兩個功率表的讀數(shù)與有下列關系：（1）當負載為純電阻，0，W1W2，即兩個功率表讀數(shù)相等；（2）當負載功率因數(shù)，

31、將有一個功率表的讀數(shù)為零；（3）當負載功率因數(shù)，則有一個功率表的讀數(shù)為負值，該功率表指針將反方向偏轉，這時應將功率表電流線圈的兩個端子調(diào)換（不能調(diào)換電壓線圈端子），而讀數(shù)應記為負值。對于數(shù)字式功率表將出現(xiàn)負讀數(shù)。本實驗中，用三相調(diào)壓器調(diào)壓輸出作為三相交流電源，用三組白熾燈作為三相負載，線電流、相電流、中線電流用電流插頭和插座測量。三實驗設備1三相交流電源 2交流電壓表、電流表 3三相電路組件四實驗內(nèi)容（三相線電壓在整個實驗中均為） 1 三相負載星形連接（三相四線制供電）2表31 負載星形連接實驗數(shù)據(jù)中線連接每相燈數(shù) 負載相電壓（）相電流（A）UNN（V）功率（W）A B C UAUBUCIAI

32、BICINP1P2有3333211斷開3無1斷開23213331短路3實驗電路如圖31所示，將白熾燈按圖所示，連接成星形接法。用三相調(diào)壓器調(diào)壓輸出作為三相交流電源，具體操作如下：將三相調(diào)壓器的旋鈕置于三相電壓輸出為的位置（即逆時針旋到底的位置），然后旋轉旋鈕，調(diào)節(jié)調(diào)壓器的輸出，使輸出的三相線電壓為。測量線電壓和相電壓，并記錄數(shù)據(jù)。 (1)在有中線的情況下，測量三相負載對稱和不對稱時的各相電流、中線電流和各相電壓，將數(shù)據(jù)記入表31中，并記錄各燈的亮度。(2)在無中線的情況下，測量三相負載對稱和不對稱時的各相電流、各相電壓和電源中點N到負載中點N的電壓UNN，將數(shù)據(jù)記入表31中，并記錄各燈的亮度。

33、2三相負載三角形連接實驗電路如圖32所示，將白熾燈按圖所示，連接成三角形接法。調(diào)節(jié)三相調(diào)壓器的輸出電壓，使輸出的三相線電壓為。測量三相負載對稱和不對稱時的各相電流、線電流和各相電壓，將數(shù)據(jù)記入表32中，并記錄各燈的亮度。表32 負載三角形連接實驗數(shù)據(jù)每相燈數(shù)相電壓（）線電流(）相電流(）功率（W）A-BB-CC-AUABUBCUCAIAIBICIABIBCICAP1P23331233三相四線制供電，測量負載星形連接（即0接法）的三相功率（1）用一瓦特表法測定三相對稱負載三相功率，實驗電路如圖34所示，線路中的電流表和電壓表用以監(jiān)視三相電流和電壓，不要超過功率表電壓和電流的量程。經(jīng)指導教師檢查后

34、，接通三相電源開關，將調(diào)壓器的輸出由調(diào)到380（線電壓），按表33的要求進行測量及計算，將數(shù)據(jù)記入表中。(2)用三瓦特表法測定三相不對稱負載三相功率，本實驗用一個功率表分別測量每相功率，實驗電路如圖34所示，步驟與（1）相同，將數(shù)據(jù)記入表33中。 4三相三線制供電，測量三相負載功率（1）用二瓦特表法測量三相負載連接的三相功率，實驗電路如圖35(a)所示，圖中三相燈組負載見圖()，經(jīng)指導教師檢查后，接通三相電源，調(diào)節(jié)三相調(diào)壓器的輸出，使線電壓為220，按表31的內(nèi)容進行測量計算，并將數(shù)據(jù)記入表中。（2）將三相燈組負載改成接法，如圖()所示，重復（）的測量步驟，數(shù)據(jù)記入表32中。五實驗注意事項1每

35、次接線完畢，同組同學應自查一遍，然后由指導教師檢查后，方可接通電源，必須嚴格遵守先接線，后通電；先斷電，后抓線的實驗操作原則。2星形負載作短路實驗時，必須首先斷開中線，以免發(fā)生短路事故。3測量、記錄各電壓、電流時，注意分清它們是哪一相、哪一線，防止記錯。六預習與思考題1三相負載根據(jù)什么原則作星形或三角形連接？本實驗為什么將三相電源線電壓設定為220V？2三相負載按星形或三角形連接，它們的線電壓與相電壓、線電流與相電流有何關系？當三相負載對稱時又有何關系？3說明在三相四線制供電系統(tǒng)中中線的作用，中線上能安裝保險絲嗎？為什么？七實驗報告要求1根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，在負載為星形連接時，在什么條件下成立？在三

36、角形連接時，在什么條件下成立？ 2用實驗數(shù)據(jù)和觀察到的現(xiàn)象，總結三相四線制供電系統(tǒng)中中線的作用；3不對稱三角形連接的負載，能否正常工作？實驗是否能證明這一點？根據(jù)不對稱負載三角形連接時的實驗數(shù)據(jù)，畫出各相電壓、相電流和線電流的相量圖，并證實實驗數(shù)據(jù)的正確性。實驗四 單相鐵芯變壓器特性的測試一實驗目的1探究變壓器各項參數(shù)測試的方法；2測繪變壓器的空載特性曲線和外特性曲線；3進一步理解變壓器的工作原理和運行特性。二原理說明變壓器工作原理電路如圖41所示，原邊繞組AX連接交流電源1，副邊繞組兩端電壓為2，經(jīng)開關S與負載阻抗Z2連接。1變壓器空載特性當變壓器副邊開關S斷開時，變壓器處在空載狀態(tài)，原邊電

37、流I1I10，稱為空載電流，其大小和原邊電壓U1有關，兩者之間的關系特性稱為空載特性，用U1（I10）表示。由于空載電流I10（勵磁電流）與磁場強度H成正比，磁感應強度B與電源電壓U1 成正比，因而，空載特性曲線與鐵芯的磁化曲線（曲線）是一致的。空載實驗一般在低壓繞組加電壓，高壓繞組開路，2變壓器外特性當原邊電壓U1不變，隨著副邊電流I2增大（負載增大，阻抗Z2減?。?，原、副邊繞組阻抗電壓降加大，使副邊端電壓U2下降，這種副邊端電壓U2隨著副邊電流I2變化的特性稱為外特性，用U2（I2）表示。4變壓器參數(shù)的測定用電壓表、電流表、功率表測得變壓器原邊的、及副邊的2、，并用萬用表×檔測出

38、原、副繞組的電阻和，即可算得變壓器的各項參數(shù)值： 電壓比 ， 電流比 原邊阻抗 ， 副邊阻抗 阻抗比 負載功率 損耗功率 功率因數(shù)， 原邊線圈銅耗 ， 副邊銅耗 ， 鐵耗三實驗設備1交流電壓表、交流電流表、功率表2變壓器組件（36220）3白熾燈組件4調(diào)壓器（輸出可調(diào)交流電源）四、實驗內(nèi)容 1測量變壓器空載特性實驗電路如圖42所示，將變壓器的高壓繞組（副邊）開路，低壓繞組（原邊）與調(diào)壓器輸出端連接。確認三相調(diào)壓器處在零位（逆時針旋到底位置）后，合上電源開關，調(diào)節(jié)三相調(diào)壓器輸出電壓，使從零逐次上升到1.2倍的額定電壓（1.2×36），總共取五點，分別記下各次測得的、和數(shù)據(jù)，記入下列數(shù)據(jù)

39、表格，繪制變壓器的空載特性曲線。表4-1 空載試驗數(shù)據(jù)U1（V）U2（V）I10（mA）0（附近）8（附近）16（附近）24（附近）32（附近）40（附近）2測繪變壓器外特性并測試變壓器參數(shù)實驗電路如圖43所示，變壓器的高壓繞組與調(diào)壓器輸出端連接，低壓繞組接、40的白熾燈組負載（或可調(diào)電阻）。將調(diào)壓器手柄置于輸出電壓為零的位置，然后合上電源開關，并調(diào)節(jié)調(diào)壓器，使其輸出電壓等于變壓器高壓側的額定電壓220，分別測試負載開路及逐次增加負載（并聯(lián)白熾燈）至額定值（I2.4A），總共取五點，分別記下五個儀表（見圖43）的讀數(shù)，記入自擬的數(shù)據(jù)表格，繪制變壓器外特性曲線。表4-2 外特性試驗數(shù)據(jù)負載0個燈

40、1個燈2個燈3個燈4個燈5個燈6個燈7個燈8個燈9個燈u1u2W1u2I2五實驗注意事項1使用調(diào)壓器時應首先調(diào)至零位，然后才可合上電源。每次測量完數(shù)據(jù)后，要將調(diào)壓器手柄逆時針旋到零位置；2實驗過程中，必須用電壓表監(jiān)視調(diào)壓器的輸出電壓，防止被測變壓器輸出過高電壓而損壞實驗設備，且要注意安全，以防高壓觸電；3空載實驗是將變壓器作為升壓變壓器使用，而外特性實驗是將變壓器作為降壓變壓器使用；4遇異常情況，應立即斷開電源，待處理好故障后，再繼續(xù)實驗。六預習與思考題1為什么空載實驗將低壓繞組作為原邊進行通電實驗？此時，在實驗過程中應注意什么問題？2什么是變壓器的空載特性？如何測繪？從空載特性曲線如何判斷變

41、壓器勵磁性能的好壞？3什么是變壓器的外特性？如何測繪？從外載特性曲線上如何計算變壓器的電壓調(diào)整率？七實驗報告要求1根據(jù)實驗內(nèi)容，自擬數(shù)據(jù)表格，繪出變壓器的空載特性和外特性曲線；2根據(jù)變壓器的外特性曲線，計算變壓器的電壓調(diào)整率；3根據(jù)額定負載時測得的數(shù)據(jù)，計算變壓器的各項參數(shù)。實驗五 三相鼠籠式異步電動機的點動和自鎖控制線路一.概述三相籠式異步電機由于結構簡單、性價比高、維修方便等優(yōu)點獲得了廣泛的應用。在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，經(jīng)常采用繼電接觸控制系統(tǒng)對中小功率籠式異步機進行直接起動，其控制線路大部由繼電器、接觸器、按鈕等有觸頭電器組成。某些生產(chǎn)機械在安裝或維修后常常需要所謂“點動”控制。圖5-1所示為點

42、動控制原理圖，圖中主回路可不接熱繼電器。當按下起動按鈕SB2時，電機轉動；松開按扭后，由于按鈕自動復位，電機停轉。點動起停的時間長短由操作者手動控制。除點動外，電機更多地工作于連續(xù)動轉狀態(tài)，由圖示5-2(A)所示為單向連續(xù)旋轉控制原理圖，此時主回路上應裝設熱繼電器作長期過載保護。當按下起動按鈕SB2時，電機轉動，按下停止按鈕SB1，電機停轉。圖5-2(B)所示控制原理圖可實現(xiàn)點動和連續(xù)旋轉兩種工況SB2為電機連續(xù)工作起動按鈕，SB3為電機點動起動按鈕，SB1為電機停止按鈕。所謂“可逆”控制，就是可同時控制電機正轉或反轉。生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)機械的運動部件往往要求能進行正反兩反向的運動，這就是拖動電機能作正反向旋轉。由電機原理可知，將接至電機的三相電源進線中的任意兩相對調(diào)，即可改變電機的旋轉方向，所以可逆運行控制線路實質(zhì)上是由兩個方向相反的單向運行控制線路構成。但為了避免誤動作引起電源相間短路，往往在這兩個相反方向的單向運行線路中加設必要的機械及電氣互鎖。按照電機可逆運行操作順序的不同，分別有“正停反”和“正反停”兩種控制線路。對于“正停反”控制線路，要實現(xiàn)電機由“正轉反轉”或“反轉正轉”的控制，都必須先按下停止