第9-10章電工儀表及電路實(shí)驗(yàn)技術(shù)資源-馬鑫金

1、21972e第9章綜合型實(shí)驗(yàn)課題第10章電工儀表測量實(shí)驗(yàn)任務(wù)書21972e第9章綜合型實(shí)驗(yàn)課題21972e第9章綜合型實(shí)驗(yàn)課題課題1交流電路的應(yīng)用設(shè)計課題2運(yùn)算放大器(多端元件)的應(yīng)用設(shè)計課題3非線性電阻電路及應(yīng)用的研究21972e課題1交流電路的應(yīng)用設(shè)計專題1RC選頻網(wǎng)絡(luò)及應(yīng)用專題2裂相(分相)電路21972e專題1RC選頻網(wǎng)絡(luò)及應(yīng)用1.設(shè)計要求2.設(shè)計參考21972e1.設(shè)計要求1)設(shè)計一個RC選頻網(wǎng)絡(luò)，分析研究其網(wǎng)絡(luò)函數(shù)KV=/。2)實(shí)驗(yàn)測量該RC選頻網(wǎng)絡(luò)的幅頻傳輸曲線，f0限制在3kHz左右。3)舉一應(yīng)用的實(shí)例電路，詳細(xì)分析其中RC選頻網(wǎng)絡(luò)的各項(xiàng)參數(shù)及作用。21972e2.設(shè)計參考圖9

2、-1文氏電橋RC選頻網(wǎng)絡(luò)和幅頻傳輸曲線a)文氏電橋RC選頻網(wǎng)絡(luò)b)幅頻傳輸曲線21972e專題2裂相(分相)電路1.設(shè)計要求2.設(shè)計參考21972e1.設(shè)計要求1)將單相交流電源(220V/50Hz)分裂成相位差為90的兩相電源。兩相輸出空載時電壓有效值相等，為150(12%)V； 相位差為90(12%)。測量并作電壓負(fù)載(兩負(fù)載相等，且為電阻性)特性曲線，到輸出電壓150(110%)V； 相位差為90(15%)為止。測量證明設(shè)計的電路在空載時功耗最小。2)將單相交流電源(220V/50Hz)分裂成相位差為120對稱的三相電源。兩相輸出空載時電壓有效值相等，為110(12%)V； 相位差為12

3、0(12%)。測量并作電壓負(fù)載(三負(fù)載相等，且為電阻性)特性曲線，到輸出電壓110(110%)V； 相位差為120(15%)為止。測量證明設(shè)計的電路在空載時功耗最小。3)若負(fù)載分別為感性或容性時，討論電壓負(fù)載特性。4)論述分相電路的用途，并舉一例詳細(xì)說明。21972e2.設(shè)計參考(1)將單相電源分裂成兩相將電源US分裂成U1和U2兩個輸出電壓，圖9-2所示為RC橋式分相電路原理的一種，它可將輸入電壓路US分裂成U1和U2兩個輸出電壓，且使U1和U2相位差成90。(2)將單相電源分裂成三相同樣，將單相電源US分裂成三相UOA、UOB、UOC互成120的對稱電壓，其原理如圖9-3所示。21972e

4、(1)將單相電源分裂成兩相圖9-2RC橋式分相電路原理21972e(2)將單相電源分裂成三相圖9-3將單相電源分裂成三相原理21972e課題2運(yùn)算放大器(多端元件)的應(yīng)用設(shè)計專題1運(yùn)算放大器基本電路專題2運(yùn)算放大器電路應(yīng)用(一)負(fù)阻抗變換器和回轉(zhuǎn)器的設(shè)計專題3運(yùn)算放大器電路應(yīng)用(二)旋轉(zhuǎn)器設(shè)計21972e專題1運(yùn)算放大器基本電路1.設(shè)計要求2.設(shè)計參數(shù)21972e1.設(shè)計要求1)設(shè)計運(yùn)算放大器常用基本電路(比例器、積分器、微分器、I/U轉(zhuǎn)換器、加法器等)中的4種，用“節(jié)點(diǎn)法”分析其輸出/輸入的關(guān)系。2)用實(shí)驗(yàn)求證上述關(guān)系式。3)設(shè)計4種基本受控源電路中的兩種，測量并作它們各自空載特性和負(fù)載特性

5、曲線。21972e2.設(shè)計參數(shù)運(yùn)算放大器電源在15V時，為保證運(yùn)算放大器工作在線性區(qū)，凡是電流源，輸出電流為1020mA；凡是電壓源，輸出電壓為1012V為好。21972e專題2運(yùn)算放大器電路應(yīng)用1.設(shè)計要求2.設(shè)計參考21972e1.設(shè)計要求(1)用運(yùn)算放大器設(shè)計一個負(fù)阻抗變換器(NIC)電路(2)用運(yùn)算放大器設(shè)計一個回轉(zhuǎn)器電路21972e(1)用運(yùn)算放大器設(shè)計一個負(fù)阻抗變換器(NIC)電路1)用T參數(shù)研究其端口關(guān)系，求取端口阻抗的關(guān)系式；推導(dǎo)并討論電流反相型負(fù)阻抗變換器(INIC)和電壓反相型負(fù)阻抗變換器(VNIC)的不同矩陣關(guān)系式。2)用實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)上述的設(shè)計，并研究INIC和VNIC接法的

6、開路穩(wěn)定(OCS)及短路穩(wěn)定(SCS)性，用測量數(shù)據(jù)說明。21972e(2)用運(yùn)算放大器設(shè)計一個回轉(zhuǎn)器電路1)推導(dǎo)其基本方程。2)測量其回轉(zhuǎn)參數(shù)g，驗(yàn)證其滿足基本方程。3)將負(fù)載電容“回轉(zhuǎn)”成一個電感量為0.11H的模擬純電感，用實(shí)驗(yàn)的方法驗(yàn)證該模擬量的電感特性及電感量準(zhǔn)確性，并與理論值進(jìn)行比較。21972e2.設(shè)計參考(1)負(fù)阻抗模型負(fù)阻抗按二端口網(wǎng)絡(luò)輸入電壓、電流與輸出電壓和電流的關(guān)系，可分為電流反相型(INIC)和電壓反相型(VNIC)負(fù)阻抗變換器兩種，如圖9-4a、b所示。(2)關(guān)于負(fù)阻抗變換器的開路穩(wěn)定(OCS)和短路穩(wěn)(SCS)性用運(yùn)算放大器設(shè)計的負(fù)阻抗變換器，為了穩(wěn)定工作，必須保

7、證負(fù)反饋強(qiáng)于正反饋。21972e(1)負(fù)阻抗模型圖9-4電流反相型和電壓反相型負(fù)阻抗變換器a)電流反相型負(fù)阻抗變換器b)電壓反相型負(fù)阻抗變換器21972e(2)關(guān)于負(fù)阻抗變換器的開路穩(wěn)定和短路穩(wěn)性用運(yùn)算放大器設(shè)計的負(fù)阻抗變換器，為了穩(wěn)定工作，必須保證負(fù)反饋強(qiáng)于正反饋。21972e專題3運(yùn)算放大器電路應(yīng)用(二)旋轉(zhuǎn)器設(shè)計1.設(shè)計要求2.設(shè)計參考21972e1.設(shè)計要求1)設(shè)計一個旋轉(zhuǎn)角=-15-85(順時針)，定標(biāo)系數(shù)R=1k的旋轉(zhuǎn)器電路。2)用實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)上述的設(shè)計。21972e2.設(shè)計參考圖9-5旋轉(zhuǎn)器符號21972e2.設(shè)計參考圖9-6旋轉(zhuǎn)器“旋轉(zhuǎn)”前后21972e2.設(shè)計參考圖9-形電阻網(wǎng)絡(luò)

8、的旋轉(zhuǎn)器21972e課題3非線性電阻電路及應(yīng)用的研究專題1非線性電阻電路專題2非線性電阻電路的應(yīng)用混沌電路21972e專題1非線性電阻電路1.設(shè)計要求2.設(shè)計參考21972e1.設(shè)計要求1)用二極管、穩(wěn)壓管、穩(wěn)流管等元器件設(shè)計如圖9-8、圖9-9所示伏安特性的非線性電阻電路。2)測量所設(shè)計電路的伏安特性并作曲線，與圖9-8、圖9-9比對。21972e圖9-8伏安特性(一)21972e圖9-9伏安特性(二)21972e2.設(shè)計參考(1)非線性電阻電路的伏安特性(2)非線性元件電路的綜合各種單調(diào)分段線性的非線性元件電路的伏安特性可以用凹電阻和凸電阻作基本積木塊，綜合出各種所需的新元件。21972e

9、(1)非線性電阻電路的伏安特性1)常用元件。2)凹電阻。3)凸電阻。21972e1)常用元件。圖9-10常見的二端電阻元件及伏安特性a)電壓源U=b)電流源i=c)穩(wěn)壓管d)恒流管e)理想二極管f)線性電阻i=Gu21972e2)凹電阻。圖9-11凹電阻21972e3)凸電阻。圖9-12凸電阻21972e(2)非線性元件電路的綜合1)串聯(lián)分解法。2)并聯(lián)分解法。21972e1)串聯(lián)分解法。圖9-13串聯(lián)分解法之一21972e2)并聯(lián)分解法。圖9-14串聯(lián)分解法之二21972e2)并聯(lián)分解法。圖9-15并聯(lián)分解法21972e專題2非線性電阻電路的應(yīng)用混沌電路1.設(shè)計要求2.設(shè)計參數(shù)21972e專

10、題2非線性電阻電路的應(yīng)用混沌電路圖9-16蔡氏電路21972e1.設(shè)計要求1)用列表法測量并作出該伏安特性曲線。2)試用使用示波器觀察該伏安特性曲線。21972e2.設(shè)計參數(shù)1)試用使用示波器觀察該混沌電路的混沌現(xiàn)象(如圖9-18所示，不惟一)。2)改變混沌電路的敏感參數(shù)，觀察記錄混沌現(xiàn)象。3)總結(jié)混沌電路的研究工作。21972e圖9-17非線性負(fù)電阻電路的伏安特性曲線21972e圖9-18混沌現(xiàn)象21972e第10章電工儀表測量實(shí)驗(yàn)任務(wù)書21972e第10章電工儀表測量實(shí)驗(yàn)任務(wù)書實(shí)驗(yàn)1電工儀表測量方法的研究實(shí)驗(yàn)2電路元件參數(shù)測量實(shí)驗(yàn)3指針式儀表的校驗(yàn)實(shí)驗(yàn)4正弦及非正弦電路實(shí)驗(yàn)5三相交流電路功

11、率測量課程設(shè)計指針式萬用表電路設(shè)計和調(diào)試21972e實(shí)驗(yàn)1電工儀表測量方法的研究1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.實(shí)驗(yàn)任務(wù)3.實(shí)驗(yàn)要求21972e1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?)學(xué)習(xí)指針式電流表和電壓表的內(nèi)阻測量方法。2)分析指針式表內(nèi)阻對測量中參數(shù)的影響。3)了解指針式萬用表和數(shù)字式萬用表測量交流電壓的特點(diǎn)。21972e2.實(shí)驗(yàn)任務(wù)1)用“替代法”測量指針式電壓表DC.V 10V量程時的內(nèi)阻。2)用“替代法”測量指針式電壓表DC.A 5mA量程時的內(nèi)阻。3)測量電壓電路如圖10-1所示，用指針式直流電壓表10V量程(RV=10k，0.5級)，分別在用“補(bǔ)償法”和不用“補(bǔ)償法”的情況下測量電壓，分析誤差及原因。4)對指針式萬用

12、表交流電壓擋測量頻率范圍和波形界定。5)對數(shù)字式萬用表交流電壓擋測量頻率范圍和波形界定。21972e圖10-1測量電壓電路21972e3.實(shí)驗(yàn)要求1)“替代法”和“補(bǔ)償法”的測量方法和電路參見第3章3.3節(jié)。2)對于圖10-1所示電路，從理論和測量值兩方面分析誤差，得出正確結(jié)論。3)自擬數(shù)據(jù)表格，測定指針式萬用表交流電壓擋測量頻率及波形的有效范圍。4)自擬數(shù)據(jù)表格，測定數(shù)字式萬用表交流電壓擋測量頻率及波形的有效范圍。21972e實(shí)驗(yàn)2電路元件參數(shù)測量1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.實(shí)驗(yàn)任務(wù)3.實(shí)驗(yàn)要求4.注意事項(xiàng)21972e1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?)學(xué)習(xí)非線性電阻的測量方法。2)學(xué)習(xí)測量電感和電容的一般方法。3)掌握用

13、交流電橋測量電容量和電容的介質(zhì)損耗、電感量及電感在給定頻率下的Q值。21972e2.實(shí)驗(yàn)任務(wù)1)以白熾燈為非線性電阻元件，測量其伏安特性。2)以“伏安法”間接測量電容值。3)使用“諧振法”測量電感值。4)使用交流電橋測量上述的電容量和電容的介質(zhì)損耗、電感量及電感在給定頻率下的Q值。21972e3.實(shí)驗(yàn)要求1)以白熾燈為非線性電阻元件，自擬線路和數(shù)據(jù)表格測量并繪出其伏安特性曲線。2)用伏安法間接測量電容值。3)使用諧振法測量電感值。4)使用交流電橋測量上述的電容、電感值及介質(zhì)損耗等參數(shù)。21972e4.注意事項(xiàng)1)用伏安法間接測量的電容必須是無極性電容。2)使用諧振法測量電感值時，需用頻率可調(diào)的

14、函數(shù)電源。21972e實(shí)驗(yàn)3指針式儀表的校驗(yàn)1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.實(shí)驗(yàn)任務(wù)3.實(shí)驗(yàn)要求21972e1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?)掌握指針式儀表修正曲線的測定方法。2)學(xué)習(xí)指針式直流儀表的校驗(yàn)方法。21972e2.實(shí)驗(yàn)任務(wù)1)作指針式直流電流表的修正曲線，重新確定其準(zhǔn)確度等級。2)作指針式直流電壓表的修正曲線，重新確定其準(zhǔn)確度等級。21972e3.實(shí)驗(yàn)要求1)指針式萬用表的直流電流擋校驗(yàn)：按圖10-2所示萬用表的直流電流擋的校驗(yàn)電路接線，設(shè)X為被校表讀數(shù)(萬用表的直流電流50mA擋，2.5級)，2)指針式萬用表的直流電壓擋校驗(yàn)：參考上述方法，自擬校驗(yàn)指針式萬用表直流電壓擋(10V，2.5級)的電路和測量表格。219

15、72e1)指針式萬用表的直流電流擋校驗(yàn)圖10-2萬用表的直流電流擋的校驗(yàn)電路21972e2)指針式萬用表的直流電壓擋校驗(yàn)表10-1萬用表的直流電流擋測量數(shù)據(jù)表21972e實(shí)驗(yàn)4正弦及非正弦電路1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.實(shí)驗(yàn)任務(wù)3.實(shí)驗(yàn)要求4.實(shí)驗(yàn)原理5.注意事項(xiàng)21972e1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?)加深非正弦周期電路電壓或電流有效值的理解。2)觀察非正弦周期電路中，電感和電容的波形，說明對波形的影響。21972e2.實(shí)驗(yàn)任務(wù)1)利用變壓器產(chǎn)生的3次諧波，如圖10-3a所示，3次諧波的電路簡圖如圖10-3b所示。2)用示波器測量并換算各種波形的有效值、峰值、峰-峰值和平均值。3)非正弦周期電路中，當(dāng)在c、b分別接有

16、RL或RC時，觀察并記錄相關(guān)波形。21972e3.實(shí)驗(yàn)要求1)在非正弦周期電路分析中，測量電路中的電壓并證明關(guān)系式U=。2)用示波器觀察上述波形，測量并換算各種波形的有效值、峰值、峰-峰值和平均值。3)將L或C分別接入，如圖10-3c所示。21972e4.實(shí)驗(yàn)原理1)在非正弦周期電路分析中，常將電路中的電動勢、電壓或電流展開成傅里葉級數(shù)2)在實(shí)驗(yàn)中的3次諧波是利用變壓器產(chǎn)生的線路：將三個單相變壓器的一次側(cè)作星形聯(lián)結(jié)(無中性線)，而二次側(cè)接成開口三角形，如圖10-3a所示。3)當(dāng)在非正弦周期電路中接入電感或電容時，由于感抗與頻率成正比，而容抗與頻率成反比，故接電容使高次諧波削弱，而接電感使高次諧

17、波增加。21972e圖10-3非正弦周期電路分析a)產(chǎn)生3次諧波的電路b)3次諧波的電路簡圖c)接入電感或電容21972e5.注意事項(xiàng)1)電壓較高，注意安全。2)變壓器必須正確接線。21972e實(shí)驗(yàn)5三相交流電路功率測量1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.實(shí)驗(yàn)任務(wù)3.實(shí)驗(yàn)線路及方法4.提示21972e1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?)了解功率表的原理，熟悉功率表的接線方法。2)掌握三相交流電路中功率表的各種測量方法。21972e2.實(shí)驗(yàn)任務(wù)1)“一功率表法”測量三相負(fù)載對稱時的功率。2)“二功率表法”測量三相負(fù)載不對稱時的功率。3)“二功率表法”測量三相負(fù)載對稱(電容性或電感性)負(fù)載功率。4)“一表跨相法”測量三相負(fù)載對稱(電容性

18、或電感性)負(fù)載的無功功率。5)用絕緣電阻表測量電器的絕緣電阻。21972e3.實(shí)驗(yàn)線路及方法(1)有功功率的測量提供三相四線交流電源和負(fù)載。(2)無功功率的測量21972e(1)有功功率的測量提供三相四線交流電源和負(fù)載。負(fù)載為6個白熾燈(220V/40W)和3個電容器(2F/500V)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)任務(wù)中負(fù)載對稱和不對稱的情況，自擬測量電路及數(shù)據(jù)表格，完成測量任務(wù)。21972e(2)無功功率的測量1)負(fù)載在白熾燈并聯(lián)電容和全電容的兩種對稱情況下，在負(fù)載為形或Y形聯(lián)結(jié)時，用“二功率表法”測量并計算無功功率。2)負(fù)載對稱情況同1)，采用“一表跨相法”，在負(fù)載為形或Y形聯(lián)結(jié)時，按“一表跨相法”測量無功功率的數(shù)據(jù)參考表(見表10-