基本電工儀表的使用及測(cè)量誤差的計(jì)算

1、 2.1基本電工儀表的使用及測(cè)量誤差的計(jì)算 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1. 熟悉實(shí)驗(yàn)臺(tái)上各類電源及各類測(cè)量?jī)x表的布局和使用方法。 2. 掌握指針式電壓表、電流表內(nèi)阻的測(cè)量方法。 3. 熟悉電工儀表測(cè)量誤差的計(jì)算方法。 二、原理說(shuō)明1. 為了準(zhǔn)確地測(cè)量電路中實(shí)際的電壓和電流，必須保證儀表接入電路后不會(huì)改變被測(cè)電路的工作狀態(tài)。這就要求電壓表的內(nèi)阻為無(wú)窮大；電流表的內(nèi)阻為零。而實(shí)際使用的指針式電工儀表都不能滿足上述要求。因此，當(dāng)測(cè)量?jī)x表一旦接入電路，就會(huì)改變電路原有的工作狀態(tài)，這就導(dǎo)致儀表的讀數(shù)值與電路原有的實(shí)際值之間出現(xiàn)誤差。誤差的大小與儀表本身內(nèi)阻的大小密切相關(guān)。只要測(cè)出儀表的內(nèi)阻，即可計(jì)算出由其產(chǎn)生的測(cè)量

2、誤差。以下介紹幾種測(cè)量指針式儀表內(nèi)阻的方法?？烧{(diào)電流源R1ISIASARARB2. 用“分流法”測(cè)量電流表的內(nèi)阻 如圖1-1所示。A為被測(cè)內(nèi)阻(RA)的直流電流表。測(cè)量時(shí)先斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，調(diào)節(jié)電流源的輸出電流I使A表指針滿偏轉(zhuǎn)。然后合上開(kāi)關(guān)S，并保持 I 值不變，調(diào)節(jié)電阻箱RB 的阻值，使電流表的指針指在1/2滿偏轉(zhuǎn)位置，此時(shí)有 IAISI/2 RARBR1 R1為固定電阻器之值，RB可由電阻箱的刻度盤上讀得。3. 用分壓法測(cè)量電壓表的內(nèi)阻。 如圖1-2所示。 V為被測(cè)內(nèi)阻(RV)的電壓表。測(cè)量時(shí)先將開(kāi)關(guān)S閉合，調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓電源的輸出電壓，使電壓表V的指針為滿偏轉(zhuǎn)。然后斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，調(diào)節(jié)RB使電壓表

3、V的指示值減半。此時(shí)有：RVRBR1電壓表的靈敏度為：SRV/U (/V) 。 式中U為電壓表滿偏時(shí)的電壓值。VRRVBSR1可調(diào)穩(wěn)壓源 圖 1-2U24. 儀表內(nèi)阻引起的測(cè)量誤差的計(jì)算通常稱之為方法誤差， 而儀表本身結(jié)構(gòu)引起的誤差稱為儀表的基本誤差。RRAVBRU21 圖 1-3 （1）以圖1-3所示電路為例，R1上的電壓為 UR1 V，若R1R2，則 UR1 V。 R1 1 R1R2 2現(xiàn)用一內(nèi)阻為RV的電壓表來(lái)測(cè)量UR1值，當(dāng)RV與R1并聯(lián)后，RAB，以此來(lái)替代RV R1RVR1上式中的R1，則得UR1 V RVR1RV R1RV R1 R2RVR1 若 R1R2RV，則得U U6 相對(duì)

4、誤差 : U100 10033.3% -U/6UR1UR1UR1U/2由此可見(jiàn)，當(dāng)電壓表的內(nèi)阻與被測(cè)電路的電阻相近時(shí)，測(cè)量的誤差是非常大的。（2）伏安法測(cè)量電阻的原理為：測(cè)出流過(guò)被測(cè)電阻RX的電流IR及其兩端的電壓降UR，則其阻值RX=UR/IR。實(shí)際測(cè)量時(shí)，有兩種測(cè)量線路，即：相對(duì)于電源而言， 電流表A（內(nèi)阻為RA）接在電壓表V（內(nèi)阻為RV）的內(nèi)側(cè)；A接在V的外測(cè)。兩種線路見(jiàn)圖1-4（a）、（b）。 （a） (b)圖1-4由線路(b)可知，只有當(dāng)RXRA時(shí)，RA的分壓作用才可忽略不計(jì)，V的讀數(shù)接近于RX兩端的電壓值。圖（b）的接法稱為電流表的外接法。 （a） (b)舉一實(shí)例。 設(shè)：U=20V

5、，RA=100，RV=20K。假定RX的實(shí)際值為10K。如果采用線路(a)測(cè)量，經(jīng)計(jì)算，A、V 的讀數(shù)分別為: 2.96mA和19.73V，故: RX=19.732.96=6.667(K) 相對(duì)誤差為： （6.66710）10100 =33.3 %由線路(b)可知，只有當(dāng)RXRA時(shí)，RA的分壓作用才可忽略不計(jì)，V的讀數(shù)接近于RX兩端的電壓值。圖（b）的接法稱為電流表的外接法。(b) 如果采用線路(b)測(cè)量，經(jīng)計(jì)算，A、V的讀數(shù)分別為1.98mA和20V，故 RX=201.98=10.1K相對(duì)誤差為：（10.110）10100=1 %三、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號(hào)名稱型號(hào)與規(guī)格數(shù)量備注1可調(diào)直流穩(wěn)壓電源03

6、0V二路2可調(diào)恒流源0200mA13指針式萬(wàn)用表MF-500或其他1 自 備4可調(diào)電阻箱09999.91DGJ-055電阻器按需選擇DGJ-05四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 根據(jù)“分流法”原理測(cè)定指針式萬(wàn)用表（MF-500型或其他型號(hào)）直流電10mA和100mA檔量限的內(nèi)阻。線路如圖1-1所示。RB可選用DGJ-05中的電阻箱（下同）。被測(cè)電流表量限S斷開(kāi)時(shí)的表讀數(shù)（mA）S閉合時(shí)的表讀數(shù)（mA）RB(470)R1(510)計(jì)算內(nèi)阻RA（）10 mA100mA2. 根據(jù)“分壓法”原理按圖1-2接線，測(cè)定指針式萬(wàn)用表直流電2.5和 10V檔量限的內(nèi)阻。被測(cè)電壓表量 限S閉合時(shí)表讀數(shù)（V）S斷開(kāi)時(shí)表讀數(shù)（V）RB

7、(100K)R1(510)計(jì)算內(nèi)阻RV（K）2.5V被測(cè)電壓表量 限S閉合時(shí)表讀數(shù)（V）S斷開(kāi)時(shí)表讀數(shù)（V）RB(1.5M)R1(6.2K)計(jì)算內(nèi)阻RV（K）10V3. 用指針式萬(wàn)用表直流電壓10V檔量程測(cè)量圖1-3電路中R1上的電壓UR1之值，并計(jì)算測(cè)量的絕對(duì)誤差與相對(duì)誤差。 UR2R1用量限為10V的電壓表計(jì)算值UR1（V）實(shí)測(cè)值UR1(V)絕對(duì)誤差U相對(duì)誤差(U/U)100%12V10K50K五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1. 在開(kāi)啟DG04掛箱的電源開(kāi)關(guān)前，應(yīng)將兩路電壓源的輸出調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)至最小（逆時(shí)針旋到厎），并將恒流源的輸出粗調(diào)旋鈕撥到10mA檔，輸出細(xì)調(diào)旋鈕應(yīng)調(diào)至最小。接通電源后，再根據(jù)需要緩慢

8、調(diào)節(jié)。2. 當(dāng)恒流源輸出端接有負(fù)載時(shí)，如果需要將其粗調(diào)旋鈕由低檔位向高檔位切換時(shí)，必須先將其細(xì)調(diào)旋鈕調(diào)至最小。否則輸出電流會(huì)突增，可能會(huì)損壞外接器件。3. 電壓表應(yīng)與被測(cè)電路并接，電流表應(yīng)與被測(cè)電路串接， 并且都要注意正、負(fù)極性與量程的合理選擇。4. 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、2中，R1的取值應(yīng)與RB相近。5. 本實(shí)驗(yàn)僅測(cè)試指針式儀表的內(nèi)阻。由于所選指針表的型號(hào)不同，本實(shí)驗(yàn)中所列的電流、電壓量程及選用的RB、R1等均會(huì)不同。實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)按選定的表型自行確定。六、思考題 1. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1和2，若已求出10mA檔和2.5V檔的內(nèi)阻， 是否可以直接計(jì)算出100mA檔和10V檔的內(nèi)阻? 2. 用量程為10A的電流表

9、測(cè)實(shí)際值為8A的電流時(shí)，實(shí)際讀數(shù) 為8.1A，求測(cè)量的絕對(duì)誤差和相對(duì)差。七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 1. 列表記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并計(jì)算各被測(cè)儀表的內(nèi)阻值。 2. 分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，總結(jié)應(yīng)用場(chǎng)合。 3. 對(duì)思考題的計(jì)算。 4. 其他（包括實(shí)驗(yàn)的心得、體會(huì)及意見(jiàn)等）。 在集總電路中，任何時(shí)刻，流入任一節(jié)點(diǎn)的支路電流必等于流出該節(jié)點(diǎn)的支路電流。 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1驗(yàn)證基爾霍夫定律； 2加深對(duì)參考方向的理解；2.2 基爾霍夫定律二、實(shí)驗(yàn)原理與說(shuō)明即 i0 在集總電路中，任何時(shí)刻，沿任一回路所有支路電壓的代數(shù)和恒等于零。 即： U0 上式表明任一閉合回路中各支路電壓降所必遵守的規(guī)律 它是電壓與路徑無(wú)關(guān)性質(zhì)的反映同樣，這一結(jié)論只

10、與電路的結(jié)構(gòu)有關(guān)，而與支路元件中元件的性質(zhì)無(wú)關(guān)，不論這些元件是線性的或非線性的含源的或無(wú)源的，時(shí)變的或時(shí)不變的等等都是適用的。 參考方向： 參考方向并不是一個(gè)抽象的概念，它有具體的意義。 例如，圖1-1為某網(wǎng)絡(luò)中的一條支路AB。+_ABv三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序 號(hào)名 稱型號(hào)與規(guī)格數(shù) 量備注1可調(diào)直流穩(wěn)壓電源030V12可調(diào)直流穩(wěn)壓電源6V、12V13萬(wàn)用表14直流數(shù)字電壓表15直流數(shù)字毫安表16電位、電壓測(cè)定實(shí)驗(yàn)線路版1DGJ-03四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟6VU1R3R235105103301KBCDEFU212vI1I2I510AR1圖 12 1基爾霍夫電流定律實(shí)驗(yàn)AAAR4R5 按圖1-2接好電路，從直

11、流穩(wěn)壓電源用導(dǎo)線引入 6V和12V電壓分別連接到電路的F.E與B.C中。（1）將電流表指示數(shù)值I1、I2、 I3、，填入表11中。（2）計(jì)算理論值與實(shí)驗(yàn)測(cè)量之間的誤差,填入表11中。表11電流計(jì)算值測(cè)量值誤差%I1（mA）I2（mA）I3（mA）2 基爾霍夫電壓定律實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)電路如圖12所示（1）按圖1-2接好線路，接入U(xiǎn)1 = 6V U2 = 12V的直流電源， （2）用直流電壓表（20V），依次測(cè)量回路ABCDA的支路電壓 UAB、UBC、UCD、UDA）以及BCDB回路的支路電壓 （UBC、UCD、UDB），將測(cè)量結(jié)果記入表12中。 若電壓表指示為負(fù)時(shí)，電壓為負(fù)值，記錄數(shù)據(jù)。表12電壓UA

12、B (V)UBC (V)UCD (V)UDA (V)UDB (V)U1U2U=0U=0測(cè)量值A(chǔ)BCDABCDB計(jì)算值誤差五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 1、利用測(cè)量結(jié)果驗(yàn)證基爾霍夫定律。 2、計(jì)算各支路的電壓及電流，并計(jì)算各值的相對(duì) 誤差，分析產(chǎn)生誤差的原因。電位和電壓區(qū)別一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1驗(yàn)證線性電路疊加原理的正確性 2從而加深對(duì)線性電路的疊加性和 齊次性的認(rèn)識(shí)和理解。2.3、疊 加 原 理 的 驗(yàn) 證 一個(gè)獨(dú)立源單獨(dú)作用時(shí)在該元件上所產(chǎn)生的電流或電壓的代數(shù)和。 線性電路的齊次性是指當(dāng)激勵(lì)信號(hào)（某獨(dú)立源的值）增加或減小K倍時(shí)的響應(yīng)（即在電路其他各電阻元件上所建立的電流和電壓值）也將增加或減小K倍。 在有幾個(gè)獨(dú)立

13、源共同作用下的線性電路中，通過(guò)二、實(shí)驗(yàn)原理與說(shuō)明元件的電流或其兩端的電壓，可以看成是由每三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號(hào)名 稱型號(hào)與規(guī)格數(shù)量備 注1可調(diào)直流穩(wěn)壓電源 030V12可調(diào)直流穩(wěn)壓電源 6V、12V13萬(wàn)用表14直流數(shù)字電壓表15直流數(shù)字毫安表16疊加原理實(shí)驗(yàn)線路版1DGJ-03四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟U2實(shí)驗(yàn)電路如圖2-1所示 U1R3R11KCFI1I2510A6VR4R23510330BCDE12vI510AAAR51、按圖2-1電路接線，E1、 E2為可調(diào)電源， 取E1 = +12V, E2 = +6V.2、令E1電源單獨(dú)作用時(shí) （將開(kāi)關(guān)S1投向E1側(cè)，開(kāi)關(guān)S2投向短路側(cè)）， 用直流數(shù)字電壓表和毫

14、安表（接電流表插頭） 測(cè)量各支路電流及各電阻元件兩端電壓， 數(shù)據(jù)記入表2-1 3、令E2電源單獨(dú)作用時(shí) （將開(kāi)關(guān)S1投向短路側(cè)，開(kāi)關(guān)S2投向E2側(cè)）， 重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟2的測(cè)量和記錄 4、令E1和E2共同作用時(shí)（開(kāi)關(guān)S1和S2分別投向 E1和E2側(cè)），重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟2的測(cè)量和記錄。5、將E2的數(shù)值調(diào)至+12V，重復(fù)上述第3項(xiàng) 的測(cè)量并記錄。 6、將R5換成一只二級(jí)管IN4007（即將開(kāi)關(guān)S3投 向二極管D側(cè)）重復(fù)15的測(cè)量過(guò)程表2-1 測(cè)量項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 E1(V) E2(V)I1(mA)I2(mA)I3(mA)UAB(V)UCD(V)UAD(V)UDE(V)UFA(V)E1單獨(dú)作用E2單獨(dú)作用 E1

15、、E2共同作用 2E2單獨(dú) 作用表2-2 測(cè)量項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 E1(V)E2(V)I1(mA)I2(mA)I3(mA)UAB(V)UCD(V)UAD(V)UDE(V)UFA(V)E1單獨(dú)作用E2單獨(dú)作用 E1、E2共同作用2 E2單獨(dú)作用五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng) 六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 1. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證線性電路的疊加性與齊次性。 2. 各電阻器所消耗的功率能否用疊加原理計(jì)算出？ 試用上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行計(jì)算并作結(jié)論。電流插頭測(cè)量各用支路電流時(shí)，應(yīng)注意儀表 的極性及數(shù)據(jù)表格中“+、-”號(hào)的記錄。 2. 注意儀表量程的及時(shí)更換。 3. 通過(guò)實(shí)驗(yàn)步驟6及分析表格中數(shù)據(jù)你能得出什 么樣的結(jié)論？一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?. 驗(yàn)證

16、戴維南定理的正確性，加深對(duì)該定理的理解。2. 掌握有源一端口網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)的測(cè)量方法。2.4 戴維南定理的驗(yàn)證二、實(shí)驗(yàn)原理RL1KvmAAB+-圖 1UOC+-R0圖 2 1.根據(jù)戴維南定理，任何線性含源一端口網(wǎng)絡(luò)對(duì)于外部電路來(lái)說(shuō)，都可以用一個(gè)電壓源來(lái)替代。等效條件為其電壓源的電壓等于原一端口網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓，其內(nèi)阻等于原一端口網(wǎng)絡(luò)變?yōu)闊o(wú)源一端口網(wǎng)絡(luò)后的入端電阻。 這里所謂的等效，是指含源一端口網(wǎng)絡(luò)被等效電路替代后，對(duì)端口的外電路沒(méi)有影響，即外電路中的電流和電壓仍保持替代前的數(shù)值不變。 Uoc和R0稱為有源二端網(wǎng)絡(luò)的等效參數(shù)。vmARL2.有源一端口網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)的測(cè)量方法 (1) 開(kāi)路電壓Uoc

17、A、直接測(cè)量 B、零示法：零示法測(cè)量原理是用一低內(nèi)阻的穩(wěn)壓電源與被測(cè)有源二端網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行比較（如圖3所示），當(dāng)穩(wěn)壓電源的輸出電壓與有源二端網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓相等時(shí)，電壓表的讀數(shù)將為“0”。然后將電路斷開(kāi)，測(cè)量此時(shí)穩(wěn)壓電源的輸出電壓，即為被測(cè)有源二端網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓。 圖 3圖 4（2）等效內(nèi)阻R0 A、開(kāi)路電壓、短路電流法：在有源二端網(wǎng)絡(luò)輸出端開(kāi)路時(shí)，用電壓表直接測(cè)其輸出端的開(kāi)路電壓Uoc，然后再將其輸出端短路，用電流表測(cè)其短路電流Isc，則等效內(nèi)阻為 B、伏安法：用電壓表、電流表測(cè)出有源二端網(wǎng)絡(luò)特性曲線（如圖4所示），根據(jù)外特性曲線求出斜率，則內(nèi)阻為三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號(hào)名 稱型號(hào)與規(guī)格數(shù)量備注1可調(diào)直流穩(wěn)

18、壓電源030V12可調(diào)直流恒流源0500mA13直流數(shù)字電壓表0200V14直流數(shù)字毫安表0200mA15萬(wàn)用表1自備6可調(diào)電阻箱099999.91DGJ-057電位器1K/2W1DGJ-058戴維南定理實(shí)驗(yàn)電路板1DGJ-05四、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1.測(cè)量開(kāi)路電壓Uoc、等效內(nèi)阻R02.測(cè)量有源網(wǎng)絡(luò)的外特性3.等效電路的外特性Uoc(v)Isc(mA)R0=Uoc/Isc()U（v）I（mA）1015202530U（v）I（mA）1015202530 五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1. 測(cè)量時(shí)應(yīng)注意電流表量程的更換。2. 電壓源置零時(shí)不可將穩(wěn)壓源短接。3. 改接線路時(shí)，要關(guān)掉電源。2.5、日光燈電路及其功率

19、因數(shù)提高一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握日光燈線路的接線。2. 理解改善電路功率因數(shù)的意義并掌握其方法。二、原理說(shuō)明 日光燈線路如圖2-1所示，圖中A是日光燈管，L是鎮(zhèn)流器， S是啟輝器， C是補(bǔ)償電容器，用以改善電路的功率因數(shù)（cos值）。有關(guān)日光燈的工作原理請(qǐng)自行翻閱有關(guān)資料。 三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備 序號(hào)名稱型號(hào)與規(guī)格數(shù)量備注1交流電壓表0500V12交流電流表5A13功率表1（DGJ-07）4自耦調(diào)壓器15鎮(zhèn)流器、啟輝器與40W燈管配用各1DGJ-046日光燈燈管40W1屏內(nèi)7電容器1F,2.2F,4.7F/500V各1DGJ-058白熾燈及燈座220V，15W13DGJ-049電流插座3DGJ-04四、

20、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容并聯(lián)電路電路功率因數(shù)的改善。按圖2-1組成實(shí)驗(yàn)線路。經(jīng)指導(dǎo)老師檢查后，接通實(shí)驗(yàn)臺(tái)電源，將自耦調(diào)壓器的輸出調(diào)至220V，記錄功率表、電壓表讀數(shù)。通過(guò)一只電流表和三個(gè)電流插座分別測(cè)得三條支路的電流，改變電容值，進(jìn)行三次重復(fù)測(cè)量。數(shù)據(jù)記入表2-1中。U2表2-1電容值 測(cè) 量 數(shù) 值計(jì) 算 值(F)P(W)COSU(V)I (A)IL(A)IC(A)I(A)Cos 012.24.7日光燈線路原理圖VwAAASLC1C2C3A*iiCiL1. 本實(shí)驗(yàn)用交流市電220V，務(wù)必注意用電和人身安全。 五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)2. 功率表要正確接入電路。 3. 線路接線正確，日光燈不能啟輝時(shí)， 應(yīng)檢查啟輝器

21、及其接觸是否良好。 六、預(yù)習(xí)思考題 1. 參閱課外資料，了解日光燈的啟輝原理。2. 在日常生活中，當(dāng)日光燈上缺少了啟輝器時(shí)， 人們常用一根導(dǎo)線將啟輝器的兩端短接一下， 然后迅速斷開(kāi)，使日光燈點(diǎn)亮（DGJ-04實(shí)驗(yàn) 掛箱上有短接按鈕，可用它代替啟輝器做試驗(yàn)。 或用一只啟輝器去點(diǎn)亮多只同類型的日光燈， 這是為什么？ 3. 為了改善電路的功率因數(shù)，常在感性負(fù)載上并聯(lián)電容器， 此時(shí)增加了一條電流支路，試問(wèn)電路的總電流是增大還 是減小，此時(shí)感性元件上的電流和功率是否改變？4. 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(shí)驗(yàn)報(bào)告1. 完成數(shù)據(jù)表格中的計(jì)算，進(jìn)

22、行必要的誤差分析。 2. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分別繪出電壓、電流相量圖， 驗(yàn)證相量形式的基爾霍夫定律。 3. 討論改善電路功率因數(shù)的意義和方法。 4. 裝接日光燈線路的心得體會(huì)及其他。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1學(xué)習(xí)用實(shí)驗(yàn)方法繪制R、L、C串聯(lián)電路的幅頻特性曲線。 2加深理解電路發(fā)生諧振的條件、特點(diǎn)，掌握電路品質(zhì)因數(shù)（電路Q值）的物理意義及其測(cè)定方法。2.6、R L C 串聯(lián)諧振電路當(dāng)正弦交流信號(hào)源的頻率 f 改變時(shí)電路中的感抗、容抗隨之而變，電路中的電流也隨f而變。 取電阻R上的電壓uo作為響應(yīng)，當(dāng)輸入電壓ui的幅值維持不變時(shí)， 在不同頻率的信號(hào)激勵(lì)下，測(cè)出UO之值，然后以f為橫坐標(biāo)，以UO/Ui為縱坐標(biāo)（因

23、Ui不變，故也可直接以UO為縱坐標(biāo)），繪出光滑的曲線，此即為幅頻特性曲線，亦稱諧振曲線，RCoLiuu二、實(shí)驗(yàn)原理與說(shuō)明Uomax2UomaxU0f1Ff0f2f幅頻特性曲線2. 在ff0處，即幅頻特性曲線尖峰所在的頻率點(diǎn)稱為諧振頻率。此時(shí)XLXc，電路呈純阻性，電路阻抗的模為最小。在輸入電壓Ui為定值時(shí)，電路中的電流達(dá)到最大值，且與輸入電壓ui同相位。從理論上講，此時(shí) UiURUO，ULUcQUi，式中的Q 稱為電路的品質(zhì)因數(shù)。 3. 電路品質(zhì)因數(shù)Q值的兩種測(cè)量方法一是根據(jù)公式Q 測(cè)定， UC與UL分別為諧振時(shí)電容器C和電感線圈L上的電壓；另一方法是通過(guò)測(cè)量諧振曲線的通頻帶寬度f(wàn)f2f1，再

24、根據(jù)Q求出Q值。式中f0為諧振頻率，f2和f1是失諧時(shí)， 亦即輸出電壓的幅度下降到最大值的 (0.707)倍時(shí)的上、下頻率點(diǎn)。Q值越大，曲線越尖銳，通頻帶越窄，電路的選擇性越好。 在恒壓源供電時(shí)，電路的品質(zhì)因數(shù)、選擇性與通頻帶只決定于電路本身的參數(shù)，而與信號(hào)源無(wú)關(guān)。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號(hào)名 稱型號(hào)與規(guī)格數(shù)量備注1函數(shù)信號(hào)發(fā)生器12交流毫伏表0600V13雙蹤示波器1自備4頻率計(jì)15諧振電路實(shí)驗(yàn)電路板R=200，1KC=0.01F，0.1F，L=約30mHDGJ-03四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、按圖組成監(jiān)視、測(cè)量電路。先選用C1、R1。用交流毫伏表測(cè)電壓， 用示波器監(jiān)視信號(hào)源輸出。令信號(hào)源輸出電壓Ui=4VP-P

25、，并保持不變。iN1CLRON2uuNN+2. 找出電路的諧振頻率f0，其方法是，將毫伏表接在R(200)兩端，令信號(hào)源的頻率由小逐漸變大（注意要維持信號(hào)源的輸出幅度不變），當(dāng)Uo的讀數(shù)為最大時(shí)，讀得頻率計(jì)上的頻率值即為電路的諧振頻率f0，并測(cè)量UC與UL之值（注意及時(shí)更換毫伏表的量限）。 3. 在諧振點(diǎn)兩側(cè)，按頻率遞增或遞減500Hz或1KHz，依次各取7 個(gè)測(cè)量點(diǎn)逐點(diǎn)測(cè)出UO，逐點(diǎn)測(cè)出UO，UL，UC之值,記入數(shù)據(jù)表格。 f(KHz)UO(V)UL(V)UC(V)Ui=4VP-P, C=2400PF, R=330, fo= , f2-f1= , Q=4.將電阻改為R2，重復(fù)步驟2，3的測(cè)量

26、過(guò)程f(KHz)UO(V)UL(V)UC(V)Ui=4VPP, C=2400PF, R=1K, fo= , f2-f1= ,Q=五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)測(cè)試頻率點(diǎn)的選擇應(yīng)在靠近諧振頻率附近多取幾點(diǎn)。 在變換頻率測(cè)試前，應(yīng)調(diào)整信號(hào)輸出幅度（用示波器監(jiān)視輸出幅度），使其維持在3V。 2. 測(cè)量Uc和UL數(shù)值前，應(yīng)將毫伏表的量限改大， 而且在測(cè)量UL與UC時(shí) 毫伏表的“”端應(yīng)接C與L的公共點(diǎn)，其接地端應(yīng)分別觸及L和C的近地端N2和N1。3. 實(shí)驗(yàn)中，信號(hào)源的外殼應(yīng)與毫伏表的外殼絕緣（不共地）。如能用浮地式交流毫伏表測(cè)量，則 效果更佳。一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握三相負(fù)載作星形聯(lián)接、三角形聯(lián)接的方法，驗(yàn)證這兩種接

27、法下線、相電壓及線、相電流之間的關(guān)系。2. 充分理解三相四線供電系統(tǒng)中中線的作用。2.7、三相交流電路電壓及電流的測(cè)量AXBYCZmAmAmAmAUVWN 二、 原理說(shuō)明接法：尾端短接接電源的中性點(diǎn)，首端分別接三相電源三相負(fù)載星型連接線電壓：相電壓： 1、當(dāng)三相負(fù)載對(duì)稱時(shí)，此時(shí)，2、當(dāng)三相負(fù)載不對(duì)稱時(shí)： （1）若有中線，則 （2）若無(wú)中線，則 中線的作用：平衡相電壓三相負(fù)載三角形連接mAAXmAZCmABYmAmAmAWVU 1、三相負(fù)載對(duì)稱：2、三相負(fù)載不對(duì)稱：接法：首尾相接并接三相電源線電流：相電流：結(jié)論：不對(duì)稱負(fù)載在作三角形連接時(shí)，只要電源電壓對(duì)稱，仍能正常工作。三、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號(hào)名 稱

28、型號(hào)與規(guī)格數(shù)量備注1交流電壓表0500V12交流電流表05A13萬(wàn)用表1自備4三相自耦調(diào)壓器15三相燈組負(fù)載220V，25W白熾燈9DGJ-041. 三相負(fù)載星形聯(lián)接測(cè)量數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（負(fù)載情況）開(kāi) 燈盞 數(shù)線 電 流（A）線 電 壓（V）相 電 壓（V）中線電流I0(A)A相B相C相IAIBICUABUBCUCAUA0UB0UC0三相平衡負(fù)載有中線333三相平衡負(fù)載無(wú)中線333三相不平衡負(fù)載有中線123三相不平衡負(fù)載無(wú)中線123B線斷開(kāi)有中線13B線斷開(kāi)無(wú)中線13調(diào)節(jié)調(diào)壓器的輸出，使輸出的三相線電壓為380V，并按下述內(nèi)容完成各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，分別測(cè)量三相負(fù)載的線電壓、相電壓、線電流、相電流、中線電流

29、、電源與負(fù)載中點(diǎn)間的電壓。將所測(cè)得的數(shù)據(jù)記入表3-1中，并觀察各相燈組亮暗的變化程度，特別要注意觀察中線的作用。2. 負(fù)載三角形聯(lián)接 按圖2改接線路，并調(diào)節(jié)調(diào)壓器，使其輸出線電壓為220V，并按下表的內(nèi)容進(jìn)行測(cè)試。負(fù)載情況 開(kāi) 燈 盞 數(shù)線電壓=相電壓（V）線電流（A）相電流（A）A-B相B-C相C-A相UABUBCUCAIAIBICIABIBCICA三相平衡333三相不平衡123五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1. 實(shí)驗(yàn)時(shí)要注意人身安全，不可觸及導(dǎo)電部件，防止意外事故發(fā)生。2. 每次接線完畢，同組同學(xué)應(yīng)自查一遍， 然后由指導(dǎo)教師檢查后，方可接通電源，必須嚴(yán)格遵守先斷電、再接線、后通電；先斷電、后拆線的實(shí)驗(yàn)操

30、作原則。3. 注意電源電壓的要求，星形連接是電源的線電壓是380V，三角形連接電源線電壓為220V。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^(guò)對(duì)三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制線路 的安裝接線， 掌握由電氣原理圖接成實(shí)際操作 電路的方法。2. 加深對(duì)電氣控制系統(tǒng)各種保護(hù)、自鎖、互鎖 等環(huán)節(jié)的理解。 3. 學(xué)會(huì)分析、排除繼電-接觸控制線路故障的方法。 2.8、異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制2. 電氣和機(jī)械雙重互鎖除電氣互鎖外，可再采用復(fù)合按鈕SB1與SB2組成的機(jī)械互鎖環(huán)節(jié)（如圖4-2），以求線路工作更加可靠。3. 線路具有短路、過(guò)載、失、欠壓保護(hù)等功能。 三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號(hào)名 稱型號(hào)與規(guī)格數(shù)量備注1三相交流電源220V2三相鼠籠式異

31、步電動(dòng)機(jī)DJ2413交流接觸器 JZC4-402D61-24按 鈕 3D61-25熱繼電器D9305d1D61-26交流電壓表0500V17萬(wàn)用電表1自備四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容認(rèn)識(shí)各電器的結(jié)構(gòu)、圖形符號(hào)、接線方法；抄錄電動(dòng)機(jī)及各電器銘牌數(shù)據(jù)；并用萬(wàn)用電表檔檢查各電器線圈、觸頭是否完好。鼠籠機(jī)接成接法；實(shí)驗(yàn)線路電源端接三相自耦調(diào)壓器輸出端U、V、W，供電線電壓為220V。1. 接觸器聯(lián)鎖的正反轉(zhuǎn)控制線路按圖4-1接線，經(jīng)指導(dǎo)教師檢查后，方可進(jìn)行通電操作 圖 4-1380VM3KM1KM2KM2KM1KM2KM1KM2KM1SB1SB2SB3Q1FU220VNFR(5)再按SB2，觀察并記錄電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向和接

32、觸器的運(yùn)行情況。 開(kāi)啟控制屏電源總開(kāi)關(guān)，按啟動(dòng)按鈕，調(diào)節(jié)調(diào)壓器輸出， 使輸出線電壓為220V。 (2)按正向起動(dòng)按鈕SB1，觀察并記錄電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向和接觸 器的運(yùn)行情況。 (3)按反向起動(dòng)按鈕SB2，觀察并記錄電動(dòng)機(jī)和接觸器的運(yùn) 行情況。 (4)按停止按鈕SB3，觀察并記錄電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向和接觸器的 運(yùn)行情況。(6) 實(shí)驗(yàn)完畢，按控制屏停止按鈕，切斷三相交流電源。按圖4-2接線，經(jīng)指導(dǎo)教師檢查后，方可進(jìn)行通電操作。 2接觸器和按鈕雙重聯(lián)鎖的正反轉(zhuǎn)控制線路N380VM3KM1KM2KM2KM1KM2KM1KM2KM1SB1SB2SB3Q1FU220VFRFR雙重聯(lián)鎖的正反轉(zhuǎn)控制線路操作步驟 (1) 按

33、控制屏啟動(dòng)按鈕，接通220V三相交流電源。(2) 按正向起動(dòng)按鈕SB1，電動(dòng)機(jī)正向起動(dòng)，觀察 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向及接觸器的動(dòng)作情況。按停止 按鈕SB3，使電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。 (3) 按反向起動(dòng)按鈕SB2，電動(dòng)機(jī)反向起動(dòng)，觀察 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向及接觸器的動(dòng)作情況。按停止 按鈕SB3，使電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。 (4) 按正向(或反向)起動(dòng)按鈕，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，再 去反向(或正向)起動(dòng)按鈕，觀察有何情況發(fā)生(5) 電動(dòng)機(jī)停穩(wěn)后，同時(shí)按正、反向兩只起動(dòng)按鈕， 觀察有何情況發(fā)生？ (6) 失壓與欠壓保護(hù) a、按起動(dòng)按鈕SB1(或SB2)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，按控制屏 停止按鈕，斷開(kāi)實(shí)驗(yàn)線路三相電源，模擬電動(dòng)機(jī) 失壓(或零壓)狀態(tài)，觀察電動(dòng)

34、機(jī)與接觸器的動(dòng)作 情況，隨后，再按控制屏上啟動(dòng)按鈕，接通三相 電源，但不按SB1(或SB2)，觀察電動(dòng)機(jī)能否自行 起動(dòng)？b、重新起動(dòng)電動(dòng)機(jī)后，逐漸減小三相自耦調(diào)壓器的 輸出電壓，直至接觸器釋放，觀察電動(dòng)機(jī)是否自 行停轉(zhuǎn)。(7) 過(guò)載保護(hù)打開(kāi)熱繼電器的后蓋，當(dāng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，人為地?fù)軇?dòng)雙金屬片模擬電動(dòng)機(jī)過(guò)載情況，觀察電機(jī)、電器動(dòng)作情況。 注意：此項(xiàng)內(nèi)容，較難操作且危險(xiǎn)，有條件可由指導(dǎo)教師 作示范操作 實(shí)驗(yàn)完畢，將自耦調(diào)壓器調(diào)回零位，按控制屏停止按鈕，切斷實(shí)驗(yàn)線路電源。 五、故障分析1、接通電源后，按起動(dòng)按鈕(SB1或SB2)，接觸器吸合， 但電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)且發(fā)出“嗡嗡”聲響；或者雖能起動(dòng)， 但轉(zhuǎn)速很慢

35、。這種故障大多是主回路一相斷線或電 源缺相。2、接通電源后，按起動(dòng)按鈕(SB1或SB2), 若接觸器通 斷頻繁，且發(fā)出連續(xù)的劈啪聲或吸合不牢，發(fā)出顫 動(dòng)聲，此類故障原因可能是： 線路接錯(cuò)，將接觸器線圈與自身的動(dòng)斷觸頭串在一條回路上了。自鎖觸頭接觸不良，時(shí)通時(shí)斷。接觸器鐵心上的短路環(huán)脫落或斷裂。電源電壓過(guò)低或與接觸器線圈電壓等級(jí)不匹配。六、預(yù)習(xí)思考題1、在電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)控制線路中，為什么必須保證 兩個(gè)接觸器不能同時(shí)工作？采用哪些措施可解決 此問(wèn)題，這些方法有何利弊，最佳方案是什么？2、在控制線路中,短路、過(guò)載、失、欠壓保護(hù)等功能 是如何實(shí)現(xiàn)的? 在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中,這幾種保護(hù)有 何意義?實(shí)驗(yàn)2.9

36、 RC一階電路的響應(yīng)測(cè)試一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1. 測(cè)定RC一階電路的零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)及完全響應(yīng)。 2. 學(xué)習(xí)電路時(shí)間常數(shù)的測(cè)量方法。3. 掌握有關(guān)微分電路和積分電路的概念。4. 進(jìn)一步學(xué)會(huì)用示波器觀測(cè)波形。二、原理說(shuō)明1. 動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)的過(guò)渡過(guò)程是十分短暫的單次變化過(guò)程。 要用普通示波器觀察過(guò)渡過(guò)程和測(cè)量有關(guān)的參數(shù)， 就必須使這種單次變化的過(guò)程重復(fù)出現(xiàn)。 為此，我們利用信號(hào)發(fā)生器輸出的方波來(lái)模擬階躍激勵(lì)信號(hào)，即利用方波輸出的上升沿作為零狀態(tài)響應(yīng)的正階躍激勵(lì)信號(hào)；利用方波的下降沿作為零輸入響應(yīng)的負(fù)階躍激勵(lì)信號(hào)。只要選擇方波的重復(fù)周期遠(yuǎn)大于電路的時(shí)間常數(shù)，那么電路在這樣的方波序列脈沖信號(hào)的激勵(lì)下，它的

37、響應(yīng)就和直流電接通與斷開(kāi)的過(guò)渡過(guò)程是基本相同的。2.圖4-1（b）所示的 RC 一階電路的零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響 應(yīng)分別按指數(shù)規(guī)律衰減和增長(zhǎng)，其變化的快慢決定于電路 的時(shí)間常數(shù)。 3. 時(shí)間常數(shù)的測(cè)定方法: 用示波器測(cè)量零輸入響應(yīng)的波形如圖4-1(a)所示。 0.368ttRCtt0.6320000+cuuUmcucuuuUmUmUm (a) 零輸入響應(yīng) (b) RC一階電路 (c) 零狀態(tài)響應(yīng)圖 4-1 根據(jù)一階微分方程的求解得知ucUme-t/RCUme-t/。當(dāng)t時(shí)，Uc()0.368Um。此時(shí)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間就等于。亦可用零狀態(tài)響應(yīng)波形增加到0.632Um所對(duì)應(yīng)的時(shí)間測(cè)得，如圖4-1(c)所

38、示。4.微分電路和積分電路是RC一階電路中較典型的電路， 它對(duì)電路元件參數(shù)和輸入信號(hào)的周期有著特定的要求。 一個(gè)簡(jiǎn)單的 RC串聯(lián)電路， 在方波序列脈沖的重復(fù)激 勵(lì)下，當(dāng)滿足RCT/2時(shí)（T為方波脈沖的重復(fù)周期） 且由R兩端的電壓作為響應(yīng)輸出，則電路就是一個(gè)微分 電路。因?yàn)榇藭r(shí)電路的 輸出信號(hào)電壓與輸入信號(hào) 電壓的微分成正比。如圖4-2(a)所示。利用微分電路 可以將方波轉(zhuǎn)變成尖脈沖。TRCT/2i Rc RccuuuiuR(a)微分電路 (b) 積分電路 圖4-2若將圖4-2(a)中的R與C位置調(diào)換一下，如圖4-2(b)所示，由 C兩端的電壓作為響應(yīng)輸出，且當(dāng)電路的參數(shù)滿足RCT/2，則該RC

39、電路稱為積分電路。因?yàn)榇藭r(shí)電路的輸出信號(hào)電壓與輸入信號(hào)電壓的積分成正比。利用積分電路可以將方波轉(zhuǎn)變成三角波。從輸入輸出波形來(lái)看，上述兩個(gè)電路均起著波形變換的作用，請(qǐng)?jiān)趯?shí)驗(yàn)過(guò)程仔細(xì)觀察與記錄。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號(hào)名 稱型號(hào)與規(guī)格數(shù)量備注1函數(shù)信號(hào)發(fā)生器12雙蹤示波器1自備3動(dòng)態(tài)電路實(shí)驗(yàn)板1DGJ-03四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)線路板的器件組件，如圖4-3所示，請(qǐng)認(rèn)清R、C元件的布局及其標(biāo)稱值，各開(kāi)關(guān)的通斷位置等。 從電路板上選R10K，C3300pF組成如圖4-1(b) 所示的RC充放電電路。ui為脈沖信號(hào)發(fā)生器輸出的 Um1.84V、f1KHz的方波電壓信號(hào)，并通過(guò)兩根 同軸電纜線，將激勵(lì)源ui和響應(yīng)uC的

40、信號(hào)分別連至 示波器的兩個(gè)輸入口YA和YB。這時(shí)可在示波器的屏 幕上觀察到激勵(lì)與響應(yīng)的變化規(guī)律，請(qǐng)測(cè)算出時(shí)間 常數(shù)，并用方格紙按1:1 的比例描繪波形。少量地改變電容值或電阻值，定性地觀察對(duì)響應(yīng)的影響，記錄觀察到的現(xiàn)象。2. 令R10K，C0.01F，觀察并描繪響應(yīng)的波形， 繼續(xù)增大C 之值，定性地觀察對(duì)響應(yīng)的影響。 3. 令C0.01F，R1k，組成如圖4-2(a)所示的微分電路。 在同樣的方波激勵(lì)信號(hào)（Um1.8V，f1KHz）作用下， 觀測(cè)并描繪激勵(lì)與響應(yīng)的波形。 增減R之值，定性地觀察對(duì)響應(yīng)的影響，并作記錄。 當(dāng)R增至1M時(shí)，輸入輸出波形有何本質(zhì)上的區(qū)別 激勵(lì)UiUo響應(yīng)五、實(shí)驗(yàn)注意事

41、項(xiàng) 1.調(diào)節(jié)電子儀器各旋鈕時(shí)，動(dòng)作不要過(guò)快、過(guò)猛。實(shí)驗(yàn)前， 需熟讀雙蹤示波器的使用說(shuō)明書(shū)。觀察雙蹤時(shí)，要特別 注意相應(yīng)開(kāi)關(guān)、旋鈕的操作與調(diào)節(jié)。2. 信號(hào)源的接地端與示波器的接地端要連在一起（稱共地） 以防外界干擾而影響測(cè)量的準(zhǔn)確性 3. 示波器的輝度不應(yīng)過(guò)亮，尤其是光點(diǎn)長(zhǎng)期停留在熒光屏 上不動(dòng)時(shí)，應(yīng)將輝度調(diào)暗，以延長(zhǎng)示波管的使用壽命。六、預(yù)習(xí)思考題什么樣的電信號(hào)可作為RC一階電路零輸入響應(yīng)、 零狀 態(tài)響應(yīng)和完全響應(yīng)的激勵(lì)源？2. 已知RC一階電路R10K，C0.1F，試計(jì)算時(shí)間常數(shù)， 并根據(jù)值的物理意義，擬定測(cè)量的方案。3. 何謂積分電路和微分電路，它們必須具備什么條件？ 它們?cè)?方波序列脈沖的激勵(lì)下，其輸出信號(hào)波形