電工基礎技能訓練

第10章電工基礎技能訓練實訓一常用電工儀器儀表的使用實訓二基爾霍夫定律的驗證實訓三戴維南定理的驗證實訓四日光燈電路及功率因數(shù)的提高實訓五交流電路參數(shù)的測定實訓六串、并聯(lián)諧振實訓七三相交流電路實訓八單相變壓器實訓九三相異步電動機實驗實訓十一階電路的響應綜合實訓一電路故障的排除綜合實訓二萬用表的組裝實訓一常用電工儀器儀表的使用一、實訓目的(1)了解常用儀表表盤上主要標注的意義。(2)掌握常用儀器設備的使用方法。二、原理說明實訓中常用的電工儀器儀表的工作原理分別如下：1.萬用表萬用表具有帶標尺的刻度盤、轉(zhuǎn)換開關、零歐姆調(diào)節(jié)旋鈕和供測量接線的插孔。萬用表應水平放置，測量前首先檢查表頭指針是否在零點，若不在零點，則可調(diào)節(jié)表頭下方的機械調(diào)零旋鈕使指針置于零位。1）直流電壓的測量將萬用表轉(zhuǎn)換開關撥至直流電壓擋，估計被測電壓的大小，選擇適當?shù)牧砍?，兩表筆應跨接在被測電壓的兩端。紅色表筆插“+”孔，接至被測電壓的正極；黑色表筆插“-”孔，接至被測電壓的負極。當指針反向偏轉(zhuǎn)時，將兩表筆交換后接至電路，再讀取讀數(shù)。被測電壓的正負由電壓的參考極性和實際極性是否一致來決定。3）交流電壓的測量將萬用表轉(zhuǎn)換開關撥至交流電壓擋，把兩表筆跨接在被測電壓的兩端（不必區(qū)分正負端），交流電壓擋的標尺刻度為正弦交流電壓的有效值。4）直流電阻的測量將萬用表轉(zhuǎn)換開關撥至電阻擋，估計被測電阻的大小，選擇電阻擋的量程，被測電阻的值應盡量接近這一擋的中心電阻值，這樣才能提高測量電阻的準確性。2.雙路直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源是輸出可調(diào)穩(wěn)定直流電壓的電源設備。它一般可以輸出穩(wěn)定的直流電壓0~30V，輸出最大電流3A。使用時先插上儀器的電源插頭，輸入220V的交流電壓，再打開面板上的電源開關，指示燈即亮。3.低頻信號發(fā)生器信號發(fā)生器是產(chǎn)生適合一定技術要求的電信號的電子儀器，工作頻率在低頻范圍內(nèi)的稱為低頻信號發(fā)生器。在電路實驗中，常用的正弦波低頻信號發(fā)生器型號眾多,我們以功能較全的XD7型為例來說明低頻信號發(fā)生器的一般使用方法。

XD7型低頻信號發(fā)生器的使用方法如下：（1）儀器通電前，先將輸出調(diào)節(jié)旋鈕逆時針方向旋到最小位置，檢查電源電壓是否與儀器所需電源電壓相符，然后接通電源開關，電源指示燈亮。（2）頻率調(diào)節(jié)：根據(jù)所需頻率，先選擇頻段，再調(diào)節(jié)“頻率調(diào)節(jié)”旋鈕，使指針指在所需頻率位置即可。（3）電壓輸出：由面板上“電壓輸出”插座引出，可用“輸出調(diào)節(jié)”旋鈕調(diào)節(jié)輸出電壓的大小。

（4）

功率輸出：

兩種輸出方式，

一種是對稱式輸出，

一種是不對稱式輸出。

（5）輸出指示：本儀器面板上的電壓表所示的電壓值為儀器不對稱輸出時電壓的有效值。當儀器接成對稱輸出時,電壓表指示值為實際輸出電壓值的二分之一。4.電子管毫伏表電子管毫伏表是測量正弦交流電壓有效值的電子儀器。與一般交流電壓表相比，它的量程多，測量電壓的頻率寬，靈敏度高，使用范圍更廣，輸出阻抗高，輸入電容小，對被測電路影響小。

GB-9B型電子管毫伏表的使用方法如下：（1）通電前，檢查電源電壓是否與儀器所需的電源電壓相符。（2）將儀器的兩輸入端短路后，打開儀器電源開關，指示燈亮。（3）將量程選擇開關（量限）置于所需量限位置，重新調(diào)節(jié)零點，然后即可進行測量。（4）儀器的輸入端有一端是接地的，它與被測電路的接地端應可靠連接，以減少測量時的外來干擾。

（5）使用中為了防止因感應電壓使毫伏表指針過偏而受到損壞，在停止測量的時間內(nèi)，可將量限開關置于10V以上的高量限位置。在使用毫伏級量限時，讀數(shù)后應將量限開關置于高量限位置后才可斷開毫伏表輸入端。（6）本儀表一般不能用于非正弦電壓的測量。三、實訓儀器設備MF-47型萬用表1塊交流電流表1塊雙路直流穩(wěn)壓電源1臺功率表1塊低頻信號發(fā)生器1臺交流電壓表1塊毫伏表1臺滑動變阻器1只直流電流表1塊四、實訓內(nèi)容1.熟悉電流表及功率表表盤標注觀察交、直流電流表和功率表的表盤標注與型號，并將它們記錄在表10-1中。表10-12.用萬用表測量直流電流（1）按圖10.1接線，將萬用表轉(zhuǎn)換開關置于直流電流500mA擋，萬用表的紅表筆接至電路的A點，黑表筆接至B點，萬用表被串聯(lián)接入電路，直流穩(wěn)壓電源輸出電壓Us=10V，R=100Ω，可變電阻器Rp調(diào)至最大電阻值，Rp最大阻值為200Ω。圖10.1萬用表測量直流電流電路（2）閉合開關S，可變電阻器分別取Rp/4、

Rp/2、3

Rp/4、Rp,測量相應的直流電流值，記入表10-2中。表10-23.用毫伏表測量信號發(fā)生器的輸出電壓調(diào)節(jié)信號發(fā)生器頻率為1kHz，輸出衰減為0dB，功率接成不對稱輸出形式，輸出電壓為10V，然后逐擋改變輸出衰減，讀取相應的毫伏表指示值，記入表10-3中。表10-3五、實訓注意事項(1)直流穩(wěn)壓源的輸出不允許短路，恒流源的輸出不允許開路。(2)切記不可誤用萬用表的電阻擋和電流擋去測量電壓，以免燒壞表頭。六、實訓報告(1)測量電壓或電流時，若不知具體數(shù)值，萬用表應如何選擇量程？(2)由實驗數(shù)據(jù)說明在測量交流電壓時，萬用表（或普通交流電壓表）和電子毫伏表各適用于何種場合。實訓二基爾霍夫定律的驗證一、實訓目的(1)驗證基爾霍夫定律的正確性，加深對基爾霍夫定律的理解。(2)學會用電流插頭、插座測量各支路電流的方法。二、原理說明基爾霍夫定律是電路理論中最基本也是最重要的定律之一。它概括了電路中電流和電壓應分別遵循的基本規(guī)律。基爾霍夫定律內(nèi)容有二：一是基爾霍夫電流定律，即KCL；二是基爾霍夫電壓定律，即KVL。（1）基爾霍夫電流定律：電路中任意時刻，對任一節(jié)點，所有支路電流的代數(shù)和恒等于零，即∑I=0。（2）基爾霍夫電壓定律：電路中任意時刻，沿電路中任一閉合回路繞行一周，各段電壓的代數(shù)和恒等于零，即∑U=0。三、實訓儀器設備雙路直流穩(wěn)壓電源1臺MF-47型萬用表1塊毫安表1塊基爾霍夫定律的實驗線路板1個圖10.2驗證基爾霍夫定律試驗線路四、實訓內(nèi)容(1)實驗前，先任意設定三條支路的電流參考方向，如圖10.2中所示的I1、I2、I3，并熟悉線路結(jié)構，掌握各開關的操作使用方法。(2)取穩(wěn)壓電源Us1=6V,Us2=12V。(3)熟悉電流插頭的結(jié)構，將電流插頭的兩端接至毫安表的“＋、－”兩端。(4)將電流插頭分別插入三條支路的三個電流插座中，讀出并記錄電流值。(5)用萬用表分別測量電路電源及電阻元件上的電壓值，記入表10-4中。實訓線路如圖10.2所示。表10-4五、實訓注意事項(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)不允許電源兩端短路。(3)若用指針式電流表進行測量時，要識別電流插頭所接電流表的“＋、－”極性。倘若不換接極性，則電流表指針可能反偏（電流為負值時），此時必須調(diào)換電流表極性，重新測量，且指針正偏，但讀得的電流值必須冠以負號。六、實訓報告(1)如何確定電流、電壓的正負值？(2)誤差原因分析。實訓三戴維南定理的驗證一、實訓目的(1)驗證戴維南定理的正確性，加深對該定理的理解。(2)掌握測量有源二端網(wǎng)絡等效參數(shù)的一般方法，并了解各種測量方法的特點。二、原理說明1.戴維南定理戴維南定理指出，任何一個線形含源一端口電阻網(wǎng)絡，對外電路來說，可以用一條含源支路等效替代。該含源支路的電壓源電壓等于含源一端口網(wǎng)絡的開路電壓，其電阻等于含源一端口網(wǎng)絡化成無源網(wǎng)絡的入端電阻。2.有源二端網(wǎng)絡等效參數(shù)的測量方法1)開路電壓、短路電流法在有源二端網(wǎng)絡輸出端開路時，用電壓表直接測其輸出端的開路電壓Uoc，然后再將其輸出端短路，用電流表測其短路電流Isc，則電阻為R0=Uoc/Isc。這種方法簡便，但對于不允許直接短路的二端網(wǎng)絡是不能使用的。2)伏安法用電壓表、電流表測出有源二端網(wǎng)絡的外特性如圖10.3所示。根據(jù)特性曲線求出斜率tanφ，則內(nèi)阻用伏安法，主要是測量開路電壓及電流為額定值IN時的輸出端電壓值UN，則內(nèi)阻為若二端網(wǎng)絡的內(nèi)阻值很低時，則不宜測其短路電流。3)半偏法如圖10.4所示，調(diào)節(jié)RL使負載電壓URL為被測網(wǎng)絡開路電壓的一半，此時負載電阻（由電阻箱的讀數(shù)確定）即為被測有源二端網(wǎng)絡的等效內(nèi)阻值，在實際測量中被廣泛采用。圖10.3有源二端網(wǎng)絡的外特性圖10.4半偏法測量入端等效電路4)補償法當有源二端網(wǎng)絡的入端等效電阻R0較大時，用電壓表直接測量開路電壓的誤差較大，這時采用補償法測量開路電壓較為準確。圖10.5中虛線框內(nèi)為補償電路，U′s為另一個直流電壓源，可變電阻器RP接成分壓器使用，G為檢流計。圖10.5補償法測量開路電壓三、實訓儀器設備雙路直流穩(wěn)壓電源1臺可調(diào)直流恒流源1臺

MF-47型萬用表1塊直流電流表1塊電阻箱2個滑動變阻器1個檢流計1個戴維南定理實驗電路板1塊四、實訓內(nèi)容被測有源二端網(wǎng)絡如圖10.6所示。圖10.6有源二端網(wǎng)絡實驗線路(1)用開路電壓、短路電流法測定戴維南等效電路Uoc和R0。按圖10.6線路接入穩(wěn)壓電源Us和恒流源Is及可變電阻箱RL，測定Uoc和R0，結(jié)果記入表10-5中。表10-5(2)負載實驗。按圖10.6改變RL阻值，測量有源二端網(wǎng)絡的外特性，結(jié)果記入表10-6中。表10-6(3)按圖10.7接線，圖中Uoc和R0為有源二端網(wǎng)絡的開路電壓和等效電阻，Uoc從直流穩(wěn)壓電源取得，R0從電阻箱取得。在A、B端鈕接上另一電阻箱作為負載電阻RL。改變RL的值，測量相應的端電壓U和電流I，記入表10.7中。圖10.7戴維南等效電源電路表10-7五、實訓注意事項(1)用萬用表直接測R0時，網(wǎng)絡內(nèi)的獨立源必須先置零，以免損壞萬用表。

(2)連接線路時，要關掉電源。六、實訓報告(1)根據(jù)實訓數(shù)據(jù)，繪出有源二端網(wǎng)絡及其戴維南等效電源的外特性U=f（I）。(2)說出兩種測量等效電阻R0的方法與步驟。實訓四

日光燈電路及功率因數(shù)的提高一、實訓目的(1)了解日光燈的結(jié)構及工作原理。(2)掌握對感性負載提高功率因數(shù)的方法。(3)通過測量日光燈電路所消耗的功率，學會使用功率表。二、原理說明1.日光燈的結(jié)構及工作原理日光燈電路主要由日光燈管、鎮(zhèn)流器、啟輝器等元件組成，如圖10.8所示。燈管兩端有燈絲，其管內(nèi)充以惰性氣體（氬氣或氪氣）及少量水銀，其管內(nèi)壁涂有一層熒光粉，當管內(nèi)產(chǎn)生弧光放電時，水銀蒸氣受激發(fā)輻射大量紫外線，管壁上的熒光粉在紫外線的激發(fā)下輻射出白色熒光，這就是日光燈的發(fā)光原理。圖10.8日光燈電路2.功率因數(shù)由于鎮(zhèn)流器的感抗較大，日光燈電路的功率因數(shù)是比較低的，通常在0.5左右。過低的功率因數(shù)對供電和用戶來說都是不利的，一般可以并聯(lián)合適的電容器來提高電路的功率因數(shù)。3.功率表的使用功率表用于測量電路的有功功率，應注意正確選用功率表的電壓、電流和功率量程，正確接線和讀數(shù)。本次實驗中，由于電路功率因數(shù)較低，因此宜選用低功率因數(shù)的功率表來測量功率。三、實訓儀器設備日光燈電路實驗板

1個交流電流表

3塊

MF-47型萬用表

1塊單相功率表

1塊電容器組單元板

1個四、實訓內(nèi)容(1)按圖10.9連接線路，在沒有接入電容器時，即C=0的情況下，用萬用表、交流電流表、功率表測量日光燈在額定電壓下的等效參數(shù)，把測量結(jié)果記入表10-8中。(2)接入電容，按表10-8中所給數(shù)值，將電容從小到大逐漸增加，并測量相應的電壓、電流、功率，并記入表10-8中。圖10.9日光燈改善功率因數(shù)實訓電路圖表10-8五、實訓注意事項(1)實訓中認真檢查實訓電路，鎮(zhèn)流器規(guī)格應與日光燈管規(guī)格相符。特別注意接線時不要把鎮(zhèn)流器短接，以免燒壞日光燈管。功率表的電壓、電流線圈接線應符合要求，量限選擇應正確。(2)日光燈啟動時的電流較正常工作時的電流大，在做啟動實驗時應注意電流表的量限，觀察指針偏轉(zhuǎn)情況，勿使之過載。六、實訓報告(1)日光燈電路并聯(lián)電容器的電容值大小對電路的功率因數(shù)有何影響？(2)提高電路的功率因數(shù)有何意義?實訓五交流電路參數(shù)的測定一、實訓目的(1)學習交流電流表、交流電壓表和功率表測定交流電路元件等值參數(shù)的方法。(2)加深對阻抗、阻抗角等概念的理解。(3)掌握功率表的使用方法。二、原理說明(1)交流電路元件的等值參數(shù)R、L、C可以用交流電橋直接測量，也可以用交流電流表、交流電壓表及功率表所測得的I、U、P的數(shù)值來計算，這種測定方法叫“三表法”。如果被測元件是一個電感線圈，則由計算出等值參數(shù)為同理，如果被測元件是一個電容器，則等值參數(shù)為(2)如果被測對象不是一個元件，而是一個無源一端口網(wǎng)絡，則測量U、I、P也可求出Z、R、X，然后判斷是容性還是感性，再求出等效電容C或等效電感L。三、實訓儀器設備單相調(diào)壓器

1臺交流電流表

1塊交流電壓表

1塊功率表

1塊鎮(zhèn)流器

1塊電容箱

1個滑線變阻器

1只功率因數(shù)表

1塊四、實訓內(nèi)容(1)選鎮(zhèn)流器作為待測電感元件，選電容箱中的4μF電容為待測電容元件。按圖10.10接線，分別測量電感線圈和電容器的參數(shù)，數(shù)據(jù)記錄于表10-9中。圖10.10三表法測參數(shù)的電路圖表10-9(2)把電感線圈、電容器和一個電阻（滑線變阻器）串聯(lián)，按圖10.10接好線路，測量U、UR、UL、UC、I、P,將數(shù)據(jù)記錄于表10-10中。表10-10五、實訓注意事項(1)使用單相調(diào)壓器前，應先將電壓調(diào)節(jié)手輪調(diào)在零位。接通電源后再從零位開始逐漸升壓，實訓結(jié)束后，仍將調(diào)壓器調(diào)回零位，然后斷開電源。(2)注意單相功率表的正確接線，電流接線柱及電壓接線柱的星號端的連接不要接錯，否則功率表指針反偏損壞。(3)在實訓中，必須嚴格遵守安全操作規(guī)程，身體不要觸及帶電部位，以保證安全。六、實訓報告(1)在圖10.10中，哪個表的讀數(shù)有方法誤差?(2)根據(jù)表10-10的計算數(shù)據(jù)作阻抗三角形。實訓六串、并聯(lián)諧振一、實訓目的(1)觀察諧振現(xiàn)象，加深對串、并聯(lián)諧振電路特點的理解。(2)測定串、并聯(lián)諧振電路的諧振曲線。(3)利用示波器分別觀測串、并聯(lián)諧振電路中電壓和電流的相互關系。二、原理說明

1.RLC串聯(lián)諧振電路在圖10.11所示的RLC串聯(lián)電路上，外加一正弦電壓，則電路中電流的有效值為圖10.11RLC串聯(lián)電路當外加電源頻率與電路所固有的頻率相等（f=f0）時，感抗XL與容抗XC相等，電路中的電抗為零。此時，電路發(fā)生串聯(lián)諧振,f0

稱為諧振頻率，諧振頻率的大小由電路中的參數(shù)L、C決定，即1）串聯(lián)諧振電路的特點①諧振時阻抗最小，且呈純電阻性，即Z=R+j(XL-XC)=R。②電路中電流最大，I=U/|Z|=U/R，且與外加電源電壓同相。③電容電壓與電感電壓大小相等、相位相反，是電源電壓的Q倍。2）諧振曲線

RLC串聯(lián)，當端電壓一定時，電流的有效值隨電源頻率變化的曲線稱為電流諧振曲線，如圖10.12所示。為了便于使電流諧振曲線具有普遍、直觀的特點，常以I/I0作為縱坐標,f/f0作為橫坐標，即可畫出串聯(lián)諧振電路的通用諧振曲線，如圖10.13所示。

Q為電路的品質(zhì)因數(shù)，它是電路的參數(shù)確定的，即圖10.12電流諧振曲線圖10.13通用諧振曲線3）電壓電流的相位關系當電源頻率低于諧振頻率時，電路呈容性（XC>XL)，i超前于u；當電源頻率等于諧振頻率時，電路為電阻性，此時XL=XC，i和u同相；當電源頻率高于諧振頻率時，電路呈感性，此時XL>XC，u超前于i。2.RL和C并聯(lián)諧振電路

在圖10.14所示的電路中，外加一正弦電壓，電路電流為，當電路中電流與電壓同相時，BL=BC，電路中電納為零，此時的工作狀態(tài)叫做并聯(lián)諧振。圖10.14RL和C并聯(lián)諧振電路1)并聯(lián)諧振電路的特點①諧振時，回路阻抗最大，且呈純電阻性。②電路中總電流最小，且與外加電源電壓同相。③電感支路電流與電容電流的有效值近似相等，且為總電流的Q倍。2）諧振曲線在RL和C并聯(lián)諧振電路中(如圖10.15所示)，當輸出電壓一定時，UAB隨信號源的輸出頻率的改變而發(fā)生變化的曲線稱為電壓諧振曲線(如圖10.16所示)。圖10.15RL和C并聯(lián)諧振電路圖10.16電壓諧振曲線3）電壓、電流的相位關系在RL和C并聯(lián)電路中，當電納BC<BL時，電路是容性，總電流超前總電壓；當BC=BL時，與同相，電路處于諧振狀態(tài)；當BC>BL時，電路呈感性，滯后于。圖10.17串聯(lián)諧振實驗線路三、實訓儀器設備低頻信號發(fā)生器

1臺毫伏表

1臺示波器

1臺實驗電路單元板2塊四、實訓內(nèi)容

1.串聯(lián)諧振1）確定諧振頻率按圖10.17連接電路，調(diào)節(jié)信號源輸出電壓U=10V，輸出阻抗為600Ω，改變信號源的輸出頻率，用毫伏表觀測UR的變化，當UR達到最大值時，電源的頻率即為該電路諧振狀態(tài)的諧振頻率f0，將f0記入表10-11中。2）驗證諧振電路的特點保持信號發(fā)生器的輸出電壓不變，測量在諧振頻率f0下，UR、UL和UC的值,并填入表10-11中。表10-113）測定諧振曲線在諧振頻率的兩側(cè)選取4~5個測量點，分別測量各頻率點的UR值，記入表10-12中。（注意：每次改變頻率后，都應保持信號源的輸出電壓不變，否則會影響實驗的準確性。毫伏表也應每改變一次量程，重新校正零點）。改變R或C的參數(shù)，重復該測量。4）觀測電流和電壓的相位關系保持信號源電壓不變，分別選取f1(f0>f1)、f0,f2(f2>f0)三個實驗點，用示波器觀察uR和u的波形。

表10-122.并聯(lián)諧振

1）確定諧振頻率按圖10.18連接線路，取r1,r2作為并聯(lián)支路的電流取樣電阻，不記線圈內(nèi)阻，調(diào)節(jié)信號源輸出電壓為5V,改變信號源的輸出頻率，用毫伏表觀測電阻R上的電壓UR，當UR為最小值時，將該點頻率記入表10-13中。圖10.18并聯(lián)諧振電路2）驗證諧振電路的特點保持信號源的輸出電壓不變，測量在諧振點f=f0時，UR,

和UAB的值,并填入表10-13中。表10-133）測量諧振曲線在諧振頻率的兩側(cè)選取4~5個測量點，分別測量各頻率點的UAB值，并記入表10-14中（注意保持信號源的輸出電壓不變，毫伏表的零點準確），改變C參數(shù)，重復該測量。4）觀測電流和電壓的相位關系保持信號源輸出電壓不變，分別選取f1(f0>f1)、

f0、f2(f2>f0)三個實驗點，用示波器觀察并描繪uR和u的波形。表10-14五、實訓注意事項(1)諧振曲線的測定要在電源電壓保持不變的條件下進行，因此，信號發(fā)生器改變頻率時應對其輸出電壓及時調(diào)整。(2)為了使諧振曲線的頂點繪制精確，可以在諧振頻率附近多選幾組測量數(shù)據(jù)。(3)毫伏表測量電壓時要防止超過量限，變換擋位后要及時校對指針零點。六、實訓報告(1)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，分別繪制串、并聯(lián)諧振電路的諧振曲線。(2)根據(jù)電路參數(shù)及表10-11中的數(shù)值，分析是否滿足UL=UC=QU,U=UR，為什么？(3)當發(fā)生并聯(lián)諧振時，IC和IL是否完全相等，為什么？

實訓七

三相交流電路一、實訓目的(1)熟悉和掌握三相負載電路的連接方法。(2)驗證負載Y連接和△連接時，電路中線電壓和相電壓，線電流和相電流之間的關系。(3)了解三相四線制電路中性線的作用。圖10.19三相負載星形接法二、原理說明

1.三相負載星形接法（如圖10.19所示）（1）三相四線制：當電源電壓對稱，無論負載對稱與否，中性線起均壓作用，均有

，但二者線電流不同，當負載對稱時，IN=0；負載不對稱時，IN≠0。（2）三相三線制：若負載對稱，則有

,IC=IP；若負載不對稱，則有

，IC=IP，且出現(xiàn)中性點位移現(xiàn)象，使負載不能正常工作，甚至會損壞電氣設備。2.三相負載三角形接法（如圖10.20所示）（1）當電源對稱、負載對稱時，有UL=UP，

。（2）當電源對稱、負載不對稱時，有UL=UP,。圖10.20三相負載三角形接法三、實訓儀器設備交流電壓表（或萬用表）

1塊交流電流表

1塊三相自耦調(diào)壓器

1臺三相負載電路實驗板

1塊四、實訓內(nèi)容1.三相負載星形接法（1）按圖10.21連接電路，把開關S1

S2

S3打到Y(jié)連接端，閉合S4

S5，測量有中性線、對稱負載時的各電壓及電流值，并記入表10-15中。（2）斷開S4，測量不對稱負載時的各電壓及電流值，并記入表10-15中。（3）斷開S5，測量A相負載斷路故障時的各電壓及電流值，并記入表10-15中。

圖10.21三相交流實訓電路2.三相負載三角形連接（1）把開關S1

S2

S3打到△連接處，閉合S4

S5,測量對稱負載時的各電壓及電流值，并記入表10-16中。（2）斷開S4，測量負載不對稱時的各電壓及電流值，并記入表10-16中。（3）斷開S5，測量A相負載斷路故障時的各電壓及電流值，并記入表10-16中。表10-15表10-16五、實訓注意事項(1)本次實訓中，電路換接次數(shù)較多，要注意正確接線。(2)實訓中應根據(jù)電路情況選擇適當?shù)膬x表量程。六、實訓報告(1)根據(jù)實訓數(shù)據(jù)，畫出負載Y連接時有中性線、負載不對稱時各電壓的相量圖。(2)根據(jù)實訓數(shù)據(jù)，畫出負載△連接負載不對稱時各電流的相量圖。(3)不對稱Y接法為什么中性線不可斷?若斷后可能出現(xiàn)什么后果？實訓八單相變壓器一、實訓目的(1)熟悉變壓器銘牌數(shù)據(jù)。(2)學會測量變壓器繞組的極性。(3)測量變壓器的空載電流及輸出特性。二、原理說明1.單相變壓器的極性測定在使用變壓器或其他有磁耦合的互感線圈時，要注意繞組的正確連接，否則會引起實訓設備的損壞，所以必須學會識別繞組的同名端，下面介紹兩種常用的實訓方法。1）直流法見圖10.22，在繞組1、2端外加一個合適的電壓，突然閉合開關S，若電壓表指針正向偏轉(zhuǎn)，說明繞組3為正極性端，即1、3是同名端。若指針反轉(zhuǎn)，則1、4為同名端。2）交流法見圖10.23，在繞組1、2兩端加一個比較低的便于測量的電壓，用電壓表分別測量U1和U2。將兩繞組的2、4端串聯(lián)，用電壓表測量1、3端的電壓。若電壓表讀數(shù)為U1+U2，則1、4為同名端。反之，若電壓表讀數(shù)為U1-U2，則1、3為同名端。圖10.22直流法判別同名端圖10.23交流法判別同名端2.變壓器的空載電流空載電流是指變壓器原繞組加上額定電壓，副繞組開路時，原繞組的電流通常為原繞組額定電流的3%~8%。3.變壓器的電壓比和電流比變壓器的電壓比是U1/U2=N1/N2=n,電流比是I1/I2=N2/N1=1/n，變壓器的阻抗變換為

。4.變壓器的外特性原繞組在額定電壓時，將負載接在變壓器的副繞組上（見圖10.24），輸出電壓U2與負載電流I2的大小有關，即U2=f（I2）之間的關系稱為變壓器的外特性。圖10.24變壓器電路三、實訓儀器設備多繞組單相變壓器

1臺交流電壓表（或萬用表）1塊交流電流表

2塊電阻箱

1臺單相自耦調(diào)壓器

1臺四、實訓內(nèi)容1.測量變壓器的極性自行選定直流法或交流法測定變壓器的極性（注意，原、副繞組不要弄錯，在接通電源之前，將調(diào)壓器調(diào)至最小處），并記錄于表10-17中。表10-17圖10.25變壓器實訓電路2.測量空載電流按圖10.25連接電路，將自耦變壓器置于零位，S處于斷開狀態(tài)。經(jīng)實訓指導老師檢查無誤后方可接通電源，調(diào)節(jié)自耦電壓器，逐漸升高電壓U1至額定電壓值，即可測得原繞組的空載電流I0，并記錄下來,I0=______A。

3.測定電壓比、電流比在原繞組上加額定電壓，測定副繞組的開路電壓U2,并填入表10-18中。合上開關S，改變RL使副繞組輸出電流，測定并記錄原、副繞組的電流I1、I2，并填入表10-18中。表10-184.測定變壓器的輸出特性線路同圖10.25，原繞組保持額定電壓，改變負載電阻RL，使副繞組電流由零逐漸增加至額定值，測得六組以上副繞組電壓U2和電流I2，記入表10-19中，并將原繞組電壓U1記錄下來,U1=______V。表10-19五、實訓注意事項(1)該實訓必須用電壓表監(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訓設備，且要注意安全，以防高壓觸電。(2)由負載實訓轉(zhuǎn)到空載實訓時要注意及時變更儀器量程。六、實訓報告(1)用實訓數(shù)據(jù)給出變壓器的外特性曲線。(2)由實訓數(shù)據(jù)計算出電壓比，并判斷是否與銘牌標稱值相符。(3)說明交流法測同名端的理論依據(jù)是什么。實訓九三相異步電動機實驗一、實訓目的(1)了解三相異步電動機的銘牌及其意義。(2)掌握三相異步電動機的接線方法。(3)學習三相異步電動機的啟動和反轉(zhuǎn)方法。二、原理說明1.三相異步電動機的轉(zhuǎn)動原理、啟動方法和反轉(zhuǎn)方法1）轉(zhuǎn)動原理如圖10.26所示，當定子繞組接通三相電源后，定子繞組通過三相電流，在定子內(nèi)產(chǎn)生一旋轉(zhuǎn)磁場。圖10.26異步電動機的轉(zhuǎn)動原理圖2）電動機的直接啟動和Y-△降壓啟動啟動時加在電動機定子每相繞組的電壓和運行時的電壓相同，叫直接啟動。在運行時接成△接法的電動機可采用Y-△降壓啟動，即在啟動時接成Y形，以降低加在定子每相繞組上的電壓，而在運行的時候接成△形。3）反轉(zhuǎn)運行將電動機的三根電源線中的任意兩根對調(diào)，就改變了旋轉(zhuǎn)磁場的方向，即電動機實現(xiàn)了反轉(zhuǎn)。2.三相異步電動機的銘牌三相異步電動機的銘牌上有下列數(shù)據(jù)（1）型號：例如J02-52-4，其中，J——交流異步電動機，0——封閉式，2——設計序號，5——機座號，2——鐵心長度，4——磁極數(shù)。（2）額定功率：指電動機軸上允許長期輸出的機械功率。（3）額定頻率：例如50Hz。（4）額定電壓：指加在電動機定子繞組上的線電壓。（5）額定電流：指流入電動機定子繞組的線電流。（6）接法：指電動機三相定子繞組的連接方法。（7）額定轉(zhuǎn)速：指電動機在額定電壓和額定的機械負載下具有的轉(zhuǎn)速。（8）絕緣等級：指定子繞組絕緣材料的允許溫度。三、實訓儀器設備三相異步電動機

1臺交流電壓表（或萬用表）

1塊三刀雙擲開關

1個四、實訓內(nèi)容(1)記錄三相異步電動機的銘牌數(shù)據(jù)。(2)按圖10.27連接三相異步電動機實訓線路。接線前首先測定三相電源的線電壓，根據(jù)電源線電壓和電動機銘牌上的接法連接定子繞組。圖10.27三相異步電動機實訓原理圖圖10.28三相鼠籠式電動機Y-△降壓啟動原理圖五、實訓注意事項(1)實訓中使用Y-△轉(zhuǎn)換時，經(jīng)檢查接線無誤，并請指導教師檢查同意后方可送電進行實驗。(2)在電動機做△連接時，觀測啟動電流時時間不能太長，要迅速讀取數(shù)據(jù)。六、實訓報告(1)根據(jù)記錄的三相電動機的銘牌數(shù)據(jù)，說明各主要數(shù)據(jù)的意義。(2)三相異步電動機的三根電源線A、B、C，首先將A、B兩相交換，然后將B、C兩相交換，電動機能否反轉(zhuǎn)？為什么？實訓十一階電路的響應一、實訓目的(1)測定一階RC電路的響應和時間常數(shù)τ。

(2)用示波器觀察一階電路的響應，并研究元件參數(shù)改變時對響應的影響。二、原理說明1.零輸入響應一階電路在沒有信號激勵時，由電路中儲能元件所儲存的能量引起的電壓或電流稱為電路的零輸入響應。如圖10.29所示，當開關S置于1之前，電容C上已充有電壓U0,當S置于1時，電容器立即對電阻R進行放電，放電開始時電流為U0/R，放電電流的實際方向與充電時相反，放電時的電流I與電容電壓UC隨時間均按指數(shù)規(guī)律衰減。衰減的速度取決于時間常數(shù)τ，τ值越小衰減越快，反之越慢。電壓和電流的表達式為式中，U0為電容器的初始電壓，τ=RC為電路的時間常數(shù)，放電時I和UC的變化曲線如圖10.30所示。圖10.29一階RC電路圖10.30RC放電時電壓和電流的變化曲線2.零狀態(tài)響應一階電路在儲能元件初始儲能為零時，由于是外加激勵引起的響應，因此為一階電路零狀態(tài)響應(如圖10.29所示)。當開關S置于2之前，電容C上初始電壓為零。當S合向2瞬間，由于電容電壓UC不能躍變，電路中的電流為最大，i=Us/R，此后，電容電壓隨時間逐漸升高，直至UC=Us。電流隨時間逐漸減小，直至i=0圖10.31

RC充電時電壓和電流的變化曲線3.測定時間常數(shù)τRC電路的時間常數(shù)用τ表示，τ=RC。τ可以根據(jù)電路參數(shù)值計算，也可以用實驗的方法從響應的變化規(guī)律中求得。τ的大小取決于電路充、放電的時間的快慢，其物理意義是電路零輸入響應衰減到初始值的36.8%所需要的時間，或電路零狀態(tài)響應上升到穩(wěn)態(tài)值的63.2%所需要的時間。圖10.32RC充、放電電壓波形

4.RC充、放電電路中電容電壓的波形圖

將周期性方波電壓加于RC串聯(lián)電路，當方波電壓的幅度上升為U時，相當于一直流電壓源U對該電路中的C充電；當方波電壓下降為零時，相當于C對R放電，圖10.32所示即為方波電壓與電容電壓的波形圖。三、實訓儀器設備直流穩(wěn)壓電源

1臺

MF-47型萬用表1塊秒表

1塊動態(tài)單元板

1塊電阻箱

1臺圖10.33一階RC實訓線路四、實訓內(nèi)容

1.測量RC電路充、放電過程中電容電壓的變化規(guī)律

（1）按圖10.33連接電路，電源電壓為10V，首先用導線將電容C短接，以保證電容的初始電壓為零，然后將開關S合向“1”位置，電容C開始充電，同時立即用秒表計時，讀取不同時刻的電容電壓uC，并記入表10-20中。（2）充電結(jié)束后，將開關S合向“2”位置，電容C開始放電，同時立即用秒表重新計時，讀取不同時刻uC的值，記入表10-20中，并記下電壓表的內(nèi)阻值RV。(3)更換電阻R1和R2，重復上述測量。將測量結(jié)果記入表10-21中。表10-20表10-212.時間常數(shù)的測量（1）電路如圖10.33所示，測量uC從零上升到63.2%Us所需的時間，即為充電時間常數(shù)τ1。（2）測量uC從U0下降至36.8%U0所需的時間，即為放電時間常數(shù)τ2，將τ1、τ2記錄在表10-22中。表10-223.觀測RC電路充、放電時電容電壓uC的波形變化線路如圖10.34所示，R由電阻箱取得，阻值為15kΩ，C取0.01μF,電源頻率為1000Hz、幅度為1V的方波電壓。用示波器觀看電壓波形，電容電壓uC由示波器YA通道輸入，方波電壓u由YB通道輸入。調(diào)整示波器的旋鈕，觀察u和uC的波形，并描下波形圖。改變電阻箱的阻值，

觀察電壓uC波形的變化，

分析其變化原因。

圖10.34觀察RC充、放電電流和電壓波形的線路五、實訓注意事項(1)秒表計時和電壓表讀數(shù)要互相配合，盡量做到同步。(2)電解電容器有正負極性，使用時切勿接錯，每次做RC充電實訓前，都要用導線短接電容器的兩極，以保證其初始電壓為零。六、實訓報告(1)根據(jù)實訓數(shù)據(jù)，繪制充、放電電壓uC-t曲線。(2)說明電路參數(shù)C,

R的變化對過渡過程有何影響。(3)改變電源電壓Us對充、放電速度有何影響?

綜合實訓一

電路故障的排除一、故障分析在電路的應用和實訓中，會出現(xiàn)各種各樣的故障(例如斷線、短路、接線錯誤、元件變質(zhì)損壞或接觸不良等現(xiàn)象)，使電路不能正常工作，甚至造成設備損壞或人身事故。對于新設計組裝的電路來說，常見的故障原因有以下幾個方面：(1)實訓電路與設計的原理圖不符，元件使用不當或損壞，即線路的檢查。(2)所設計的電路本身就存在某些嚴重缺點，不能滿足技術要求，使連線發(fā)生短路和開路現(xiàn)象。(3)焊點虛焊，接插件、可變電阻器等接觸不良。(4)電源電壓不符合要求，性能差。(5)儀器作用不當。(6)接地處理不當。(7)相互干擾引起的故障。電子電路故障檢查的一般方法有直接觀察法、靜態(tài)檢查法、信號尋跡法、對比法、部件替換法、旁路法、短路法、斷路法、加速暴露法等。下面簡要介紹其中的幾種。(1)信號尋跡法：在輸入端直接輸入一定幅值、頻率的信號，用示波器由前級到后級逐級觀察波形及幅值，如哪一級異常，則故障就在該級；對于各種復雜的電路，也可將各單元電路前后級斷開，分別在各單元輸入端加入適當?shù)男盘枺瑱z查輸出端的輸出是否滿足設計要求。(2)對比法：將存在問題的電路參數(shù)與工作狀態(tài)和相同的正常電路中的參數(shù)（或理論分析和仿真分析的電流、電壓、波形等參數(shù)）進行對比，判斷故障點，找出原因。(3)部件替換法：用同型號的好部件替換可能存在故障的部件。(4)加速暴露法：有時故障不明顯，或時有時無，或要較長時間才能出現(xiàn)，可采用加速暴露法。如敲擊元件或電路板，檢查有無接觸不良、虛焊等；用加熱的方法檢查是否是熱穩(wěn)定性較差等。二、實訓舉例在本實訓中，我們舉兩個具體例子來讓學生們有針對性地了解電路的故障及如何排除故障，以增強學生的動手能力。實例（一）

直流電阻性電路故障的檢查。直流電阻性電路故障的檢查一般有兩種方法。(1)用直流電壓表（或萬用表直流電壓擋）檢查電路故障。實訓步驟如下：①檢查串聯(lián)電路的故障。圖10.35檢查串聯(lián)電路故障的實訓電路在圖10.35所示電路中的a、f處換上一根斷線，重復上述測量，并將數(shù)據(jù)記入表10-23中。在圖10.35所示電路中，用一根導線連接e、f兩點，重復上述測量，并將數(shù)據(jù)記入表10-23中。表10-23②檢查混聯(lián)電路的故障。按圖10.36接線，直流穩(wěn)壓電源Us取12V，電阻R1、R2、R4均取100Ω，R3取50Ω，以電路中a點為參考點，用電壓表測量表10-24中所列各點的電位和各段電壓，并將數(shù)據(jù)記入該表中。在圖10.36所示的電路中，斷開并聯(lián)支路的cf支路，重復上述測量，并將數(shù)據(jù)記入表10-24中。在圖10.36所示的電路中，短接并聯(lián)支路的cd支路，重復上述測量，并將數(shù)據(jù)記入表10-24中。圖10.36檢查混聯(lián)電路故障的實訓電路表10-24(2)用萬用表電阻擋檢查電路故障。首先切斷線路的電源，用萬用表電阻擋檢查各元件引線及導線連接點是否斷開，電路有無短路，如遇復雜電路時，可以斷開一部分電路后分別進行檢查。

實例（二）

照明電路中線路故障的排除及日光燈電路的常見故障分析。1.線路故障和排除方法以家庭用電為例。1）短路故障的排除方法因為室內(nèi)用電設備都是并聯(lián)在電源兩端，所以電路中任何一處發(fā)生短路都會燒斷保險絲。

2）斷路故障的排除方法當發(fā)現(xiàn)是室內(nèi)斷電，發(fā)生斷路的地方一般是在配電板或室內(nèi)總干線上。2.日光燈電路的故障和排除方法實訓四中，我們已經(jīng)給出了日光燈電路原理圖，在此不再重復。針對日光燈電路出現(xiàn)的故障，分析可能存在的原因，進一步總結(jié)排除方法。具體情況見表10-25。表10-25綜合實訓二萬用表的組裝一、

MF27-2型萬用表的結(jié)構

MF27-2型萬用表的面板上半部分是標度盤和表頭，表頭的正下方是調(diào)整指針零點的裝置。面板下半部分的左上方是零電阻調(diào)節(jié)旋鈕，正下方是表筆“＋”、“－”的插孔，中間是轉(zhuǎn)換開關，轉(zhuǎn)換開關共有十五個擋位，各擋位表示的測量種類和量限如下：直流電流（mA-）：100、10、0.25；直流電壓（V-）:500、250、50、10、2.5；電阻（Ω）：R×１k、R×10；交流電壓（V）:2.5、10、50、250、500。1.表頭

MF27-2型萬用表的表頭是磁電系測量機構，表頭靈敏度（即表頭滿偏電流）Ig=100μA，表頭內(nèi)阻Rg=680Ω。圖10.37MF27-2型萬用表的電路圖2.測量電路圖10.37是MF27-2型萬用表的電路圖。

二、MF27-2型萬用表的電路計算

1.直流電流擋電路的計算

MF27-2型萬用表的直流電流擋，其測量電路是采用環(huán)形的分流電阻電路，如圖10.38所示。為了測量精確，讓表頭與熱敏電阻R1串聯(lián)。圖10.38MF27-2型萬用表的直流電流擋電路圖二、MF27-2型萬用表的電路計算1.直流電流擋電路的計算

MF27-2型萬用表的直流電流擋，其測量電路是采用環(huán)形的分流電阻電路，如圖10.38所示。為了測量精確，讓表頭與熱敏電阻R1串聯(lián)。已知

Rg+R1=880Ω，R12

+R10

+R11

=4.448kΩ，Ig=100μA

設

R′g=Rg+R1+R12

+R10

+R11

，

Rs=R2+R3+R4+Rg+R1+R12

+R10

+R11

當撥動開關達到0.25mA擋時，有

(R2+R3+R4)(0.25-Ig)=(Rg+R1+R12

+R10+R11

)Ig

（10-1）

整理得（10-2）由式（10-1）得當撥動開關達到100mA擋時，由式（10-2）可以推出當撥動開關達到10mA擋時將其代入式（10-2）得2.直流電壓擋電路的計算萬用表一般采用共用式分壓電阻來擴大電壓量程。圖10.39為MF27-2型萬用表的直流電壓擋電路圖。下面驗算各擋的分壓電阻值。圖中虛線方框內(nèi)為直流電壓擋的等效表頭電路。圖10.39中，等效表頭靈敏度為等效表頭內(nèi)阻為2.5V擋的分壓電阻為R5，即圖10.39MF27-2型萬用表的直流電壓擋電路圖10V擋的分壓電阻為R5和R6，即50V擋的分壓電阻為R5,R6和R7，即250V擋的分壓電阻為R5、R6,R7和R8，即500V擋的分壓電阻為R5,R6、R7,R8和R9，即3.交流電壓擋電路的計算如圖10.40所示，MF27-2型萬用表的交流電壓擋采用半波整流和共用式分壓電阻。假設二極管的導通電阻RD=1kΩ，整流效率K=1，R12

中有120Ω電阻與表頭串聯(lián)，則等效表頭的內(nèi)阻為表頭靈敏度為圖10.40MF27-2型萬用表的交流電壓擋電路圖根據(jù)半波整流后的電流平均值Iav與有效值I的關系，得2.5V擋的分壓電阻為R′

5,即10V擋的分壓電阻為R′5

和R′

6

，即50V擋的分壓電阻為R′5

,R′6

和R′7

，即250V擋的分壓電阻為R′5

、R′6

、R′7

和R′8，即500V擋的分壓電阻為R′5

、R′6

、R′7

、R′8

和R′

9

，即4.電阻擋電路的計算圖10.41為MF27-2型萬用表電阻擋的設計電路。它有R×1k、R×10兩擋，其中心電阻值為10kΩ和100Ω。

當撥動開關達到R×1k擋時，若電源電壓最低為1.2V,則通過限流電阻R13

的最小電流為圖10.41MF27-2型萬用表的電阻擋電路圖若電源電壓最高為1.65V,則通過限流電阻R13

的最大電流為設R=R2+R3+R4+R11

，R12

=680Ω，則在觸點a時，有由式（10-2）可以推出(R10

+R)Imin=RImin，故實際電路中，此電阻為2.2kΩ,在計算等效表頭參數(shù)時，兩個支路各分一半，則對應等效表頭內(nèi)阻為限流電阻為當撥動開關達到R×10擋時，其中心電阻值為R14

與R×1k擋中心電阻值并聯(lián)的等效電阻，即解之得R14

=101ΩR11

=4.448-0.680-2.2=1.57kΩ

三、焊接常識焊接技術是電子技術人員最基本的技能之一。焊接質(zhì)量的好壞，將直接影響到電子儀器的穩(wěn)定性和可靠性。虛焊、脫焊等會造成電路不通，焊點的毛刺會造成電路短路，使之不能支持工作，甚至損壞元器件。因此，我們必須掌握焊接技術。1.焊料和焊劑焊接是依靠焊劑的化學作用，通過烙鐵加熱，熔化焊料，將被焊接金屬良好的熔合在一起。因此焊料和焊劑是焊接中常用的主要材料。2.電烙鐵的使用電烙鐵是焊接的主要工具，它的主要部分是烙鐵頭和烙鐵心。烙鐵頭是用導熱良好的紫銅制成；烙鐵心主要是由電阻絲和絕緣物組成。常用電烙鐵的功率有20W、30W、45W、100W、200W等。焊接電子儀器常選用20W

、45W等小功率的電烙鐵。使用電烙鐵必須注意以下幾點：（1）烙鐵頭上錫（涂錫）。新烙鐵頭使用前，應先將烙鐵頭部用細銼或砂紙銼刮干凈，注意保持烙鐵頭部對稱，并把刃部銼成10°~15°的斜角。（2）注意掌握烙鐵溫度，防止“燒死”。烙鐵經(jīng)長時間使用或加熱過渡，烙鐵頭會因氧化使焊錫沾不上，這種情況叫做“燒死”。（3）使用烙鐵要注意輕拿輕放，不可猛力摔打，以避免震斷電阻絲或引線。（4）焊接工作暫?；蚪Y(jié)束應將烙鐵頭擦干凈并上錫，然后斷開電源，待烙鐵余熱散盡再收藏起來。