電工技術(shù)實驗輔導課件

電工技術(shù)實驗輔導（工程訓練Ⅱ）2/6/20231目錄電工實驗部分實驗設(shè)備圖片直流電路測試與研究單相交流電路測試與研究三相交流電路測試與研究電路故障及其檢測方法2/6/20232河海大學電工電子實驗教學示范中心電工實驗部分實驗設(shè)備圖片

通用綜合設(shè)計實驗板

2/6/20233河海大學電工電子實驗教學示范中心雙蹤示波器

2/6/20235河海大學電工電子實驗教學示范中心多路直流電源

2/6/20236河海大學電工電子實驗教學示范中心函數(shù)信號發(fā)生器

2/6/20237河海大學電工電子實驗教學示范中心電工電子綜合實驗臺（前面板）

2/6/20239河海大學電工電子實驗教學示范中心電工技術(shù)實驗（工程訓練Ⅱ）輔導之二直流電路測試與研究

2/6/202310河海大學電工電子實驗教學示范中心一、實驗目的

1.學習運用電工儀表對線性、非線元件進行伏安特性測試，掌握常用直流儀器儀表的使用和誤差分析方法。

2.學習驗證電路原理與定理方法。

3.學習初步設(shè)計驗證性實驗的方法。

4.學習實用電阻網(wǎng)絡(luò)設(shè)計與實現(xiàn)。

2/6/202311河海大學電工電子實驗教學示范中心2、頭靈敏度和表頭內(nèi)阻

萬用表是一種最常用的測量儀器。它分表頭和測量電路兩部分。用途是測量電壓、電流和電阻。

指針式萬用表表頭的主要參數(shù)是靈敏度ID和電阻RD。表頭靈敏度是用表頭指針偏轉(zhuǎn)到滿度所需要的電流值來表示。滿度電流值越小則表頭的靈敏度越高。常用的萬用表表頭的靈敏度為40~60。另一種表達方法是用滿度電流值的倒數(shù)表示，即，表頭靈敏度=1/滿度偏轉(zhuǎn)的電流值()。若表頭靈敏度為50的表頭，也可寫成20。這種標法常用于電壓表。

2/6/202313河海大學電工電子實驗教學示范中心各種指針式電表（電流表、電壓表等）表頭內(nèi)阻，因表頭的線圈是用漆包銅線繞制的，銅線的直流電阻即為表頭的內(nèi)阻。表頭的內(nèi)阻一般在十幾歐至幾千歐范圍內(nèi)。在測量表頭內(nèi)阻時應注意不要使流過表頭的電流超過滿度電流值，否用表頭就會由于偏轉(zhuǎn)太大而損壞，因此最好不要用萬用表的歐姆擋直接去測量表頭內(nèi)阻。2/6/202314河海大學電工電子實驗教學示范中心3、疊加定理：

在線性電路中，任一支路電流（或電壓）都是電路中每一個獨立源單獨作用時，在該支路中產(chǎn)生的電流（或電壓）的代數(shù)和。（圖2-1）。

圖2-12/6/202315河海大學電工電子實驗教學示范中心4、戴維南定理：

任何一個線性有源二端（即一端口）網(wǎng)絡(luò)，對外部電路而言。總可以用一個理想電壓源和電阻串聯(lián)的有源支路來代替。如圖2-2，其理想電壓源的電壓等于原網(wǎng)絡(luò)端口的開路電壓Uoc，其電阻等于原網(wǎng)絡(luò)中所有獨立電源為零值時的入端等效電阻Ri。圖2-22/6/202317河海大學電工電子實驗教學示范中心應用戴維南定理時，被變換的一端口網(wǎng)絡(luò)必須是線性的，可以包括獨立電源或受控電源，但是與外部電路之間除直接相聯(lián)系外，不允許存在任何耦合，例如通過受控電源的耦合或者是互感的耦合等。外部電路可以是線性非線性或時變元件，也可以是由它們組合成的網(wǎng)絡(luò)。2/6/202318河海大學電工電子實驗教學示范中心5、對于已知的線性有源一端口網(wǎng)絡(luò)，其入端等效電阻Ri可以從原網(wǎng)絡(luò)計算得出，也可以通過實驗手段測出。下面介紹幾種測量方法：（1）由戴維南定理可知：

因此，只要測出有源一端口網(wǎng)絡(luò)的開路電壓Uoc和短路電流Isc，Ri就可得出，這種方法最簡便，但是，對于不允許將外部電路直接短路的網(wǎng)絡(luò)（例如有可能因短路電流過大而損壞網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的器件時），不能采用此法。2/6/202319河海大學電工電子實驗教學示范中心（3）把有源一端口網(wǎng)絡(luò)中的獨立電源置零，然后在端口處加一給定電壓u，測得流入端口的電流i，

則Ri=

2/6/202321河海大學電工電子實驗教學示范中心6、補償法測量開路電壓UOC。

該法測量精度較高，因為測量輸出電壓時，有源一端口網(wǎng)絡(luò)輸出電流可以做到為零。測量線路如圖2-3所示，通過調(diào)整R2或U2使電流表的讀數(shù)為零，此時測得電壓表的讀數(shù)即為UOC。

圖2-32/6/202322河海大學電工電子實驗教學示范中心三、實驗任務(wù)

1、測定線性電阻的伏安特性，并研究表計內(nèi)阻對測量精度的影響。實驗電路圖有兩種接法，如圖2-4（a）、（b）。圖2-4（a）、（b）2/6/202323河海大學電工電子實驗教學示范中心3、表頭靈敏度與內(nèi)阻的測定

表頭靈敏度可通過實驗圖2-6電路進行測量。調(diào)節(jié)電位器R使被測表指示到滿刻度，因為串聯(lián)電路中電流處處相等。所以標準電流表的讀數(shù)即被測表頭的靈敏度ID。

圖2-6圖2-7

2/6/202325河海大學電工電子實驗教學示范中心測量表頭內(nèi)阻電路如圖2-7。該電路不易損壞表頭。而且測量結(jié)果比較準確。測量時先斷開開關(guān)K，調(diào)節(jié)R1使指針達到滿度，然后閉合K，調(diào)節(jié)R2使表頭指針回到滿刻度值的一半。由并聯(lián)電路和特性可知，R2的數(shù)值即表頭內(nèi)阻RD。采用這種方法應滿足R1＞＞RD，而且R1越大。Us越高，測量結(jié)果將越準確。2/6/202326河海大學電工電子實驗教學示范中心4、疊加定理的驗證

試自擬方法、記錄表格

5、有源一端口網(wǎng)絡(luò)實驗

（1）伏安特性及最大功率輸出條件

（2）用原理說明中3、4項的測量方法測量圖3-5所示被測有源一端口網(wǎng)絡(luò)的開路電壓和等效電阻。

試自擬方法、記錄表格

6、有源一端口網(wǎng)絡(luò)的等效電壓源——驗證戴維南定理

試自擬方法、記錄表格

2/6/202327河海大學電工電子實驗教學示范中心開放的實驗平臺歡迎你！2/6/202329河海大學電工電子實驗教學示范中心電工技術(shù)實驗（工程訓練Ⅱ）輔導之四單相交流電路測試與研究2/6/202330河海大學電工電子實驗教學示范中心一、實驗目的

1、學習交流電工儀器儀表的使用方法，學習用三表法測量交流電路參數(shù)及電路元件等效參數(shù)。

2、實驗體會正弦交流電路中電流電壓之間的相量關(guān)系和改善電路功率因數(shù)的方法。

3、實驗研究交流電路中耦合線圈的互感作用，用實驗方法確定同名端，測定耦合線圈的互感系數(shù)，研究互感對入端阻抗的影響。4、學習簡單實用電路設(shè)計。

2/6/202331河海大學電工電子實驗教學示范中心二、原理說明

1、日光燈電路的等效電路日光燈電路是由日光燈管，鎮(zhèn)流器，啟輝器連接組成。其中燈管相當于純電阻性負載（實際舊有少量電感的）。鎮(zhèn)流器可用內(nèi)阻r和電感L來代之，所以，日光燈電路的等效電路如圖4-1所示，電路性質(zhì)屬感性負載。

圖4-12/6/202332河海大學電工電子實驗教學示范中心2、提高提高因數(shù)通常是在負載端并聯(lián)電容器，來達到提高功率因數(shù)的目的。這樣以流過電容器中的容性電流補償原負載中的感性電流，雖然此時負載消耗的有功功率不變，但隨著負載端功率因數(shù)的提高，線路上的總電流減少，從而降低了輸電損耗，提高了電源設(shè)備的利用率。

2/6/202333河海大學電工電子實驗教學示范中心3、功率表的使用量程選擇，一定要使功率表的電壓線圈的量程大于被測元件上的電壓，電流線圈的最程大于被測元件所流過的電流，在測量中，電壓和電流是否超出了各自的量程，從功率表的讀數(shù)中是看不出來的，因而要用電壓表和電流表來進行監(jiān)視。

2/6/202334河海大學電工電子實驗教學示范中心接線方法：功率表的電壓圈一定要與被測元件并聯(lián)，電流線圈一定要與被測元件串聯(lián)，一定要注意星號端鈕的接法，不能接錯。（見圖4-2）

圖4-2讀數(shù)（瓦特）=×指針偏轉(zhuǎn)格數(shù)2/6/202335河海大學電工電子實驗教學示范中心三、實驗任務(wù)

日光燈電路連接如圖4-3所示，圖中a1X

1、a2X

2、a3X

3、a4X

4，為四個接有電流插座的短接線，用來測量實驗電路中電流。

圖4-32/6/202336河海大學電工電子實驗教學示范中心功率表和電流表的接線如圖4-4所示。按圖接線，合上閘開關(guān)，接通電源，點燃日光燈。

圖4-42/6/202337河海大學電工電子實驗教學示范中心▲測量在不同電容值（C=0、1、2、4、5F）時，燈管電壓，鎮(zhèn)流器電壓，電源電壓和燈電流，總電流，電容器上電流及燈管功率，鎮(zhèn)流器的功率，電容器的功率，總電源的功率，自擬表格。

▲測量鎮(zhèn)流器的直流電阻。

2/6/202338河海大學電工電子實驗教學示范中心四、報告要求1、列表表明在不同電容值時，各項電壓、電流及消耗有功功率的數(shù)據(jù)。2、計算各電容時時功率因數(shù)，cos。3、由實驗結(jié)果計算鎮(zhèn)流器的等值參數(shù)。（,）。4、計算獲得功率因數(shù)最佳補償（cos）時的電容時。

2/6/202339河海大學電工電子實驗教學示范中心拓展實驗：▲實驗研究交流電路中耦合線圈的互感作用；

▲常用交流電工實驗儀器儀表測試技能綜合；

▲簡單實用交流電路設(shè)計。2/6/202340河海大學電工電子實驗教學示范中心電工技術(shù)實驗（工程訓練Ⅱ）輔導之六三相交流電路測試與研究2/6/202341河海大學電工電子實驗教學示范中心一、實驗目的1、學習用二瓦法、三瓦法測量三相交流電路的總功率，鞏固電壓、電流表的使用方法、實驗體會電流電壓線、相關(guān)系。實驗研究對稱三相交流電路。

2、實驗研究不對稱三相交流電路電壓、電流的相量關(guān)系及中線的作用。

3、實驗研究三相負載為復阻抗的交流電路。4、簡單實用三相交流電路設(shè)計。2/6/202342河海大學電工電子實驗教學示范中心二、原理說明1、三相電路中，電源和負載有對稱和不對稱兩種情況。負載的聯(lián)接方式有星形聯(lián)接和三角形聯(lián)接，星形聯(lián)接時根據(jù)需要可以采用三相三線制或三相四線制供電，三角形聯(lián)接時只能采用三相三線制供電，本實驗研究三相電源對稱，負載作星形，三角形聯(lián)接時對稱和不對稱的電路。2/6/202343河海大學電工電子實驗教學示范中心2、星形聯(lián)接的對稱三相負載電路，接通對稱的三相交流電源時，U1=，I1=Ip，且，即中線電流等于零，當三相負載不對稱而有中線時，中線電流雖不等于零，但U1=。對于三角形聯(lián)接的負載，不論三相負載是否對稱，接通對稱的三相交流電源時U1=Up，只有在三相負載對稱時，I1=IP。2/6/202344河海大學電工電子實驗教學示范中心3、對稱的三相負載電路，不論是星形或是三角形聯(lián)接，三相電路的總有功功率P=3Pp=3Up；Ipcos=U1·I1·cos其中Pp為其中一相電路的功率。

2/6/202345河海大學電工電子實驗教學示范中心三相四線制電路中負載消耗的總功率P需用單相功率表分別測出A、B、C各相負載的功率，然后相加，即P=PA+PB+PC。式中PA、PB

、PC分別為A、B、C相負載消耗的功率。若三相負載對稱，則每相負載消耗的功率相同，這時只需要一只功率表測量任一相功率，將其讀數(shù)乘以3，即為三相電路的總功率。接法見圖6-1。

圖6-12/6/202346河海大學電工電子實驗教學示范中心三相三線制電路中，通常用兩只功率表測量三相電路功率，此法稱二瓦計法，如圖6-2所示，三相負載所謂消耗的總功率P為兩只功率表讀數(shù)的代數(shù)和。P=P1+P2=UAC·IA·cos1+UBC·IB·cos2=PA+PB+PC

式中P1和P2分別為兩只功率表的讀數(shù)。

圖6-22/6/202347河海大學電工電子實驗教學示范中心4、用二瓦計法測量三相電路功率時，應注意下列問題：（1）二瓦計法只適用于對稱或不對稱的三相三線制電路，而對于三相四線制電路是不適用的。2/6/202348河海大學電工電子實驗教學示范中心（2）在對稱三相電路中，兩只功率表的讀數(shù)與負載阻抗角之間有如下關(guān)系：負載阻抗角=0（即cos=1）

，負載為純電阻時，兩只功率表的讀數(shù)相等。負載阻抗角＜60°（即cos＞0.5）時

，兩只功率表的讀數(shù)均為正。負載阻抗角=60°（即cos=0.5）時

，某一只功率表的讀數(shù)為零。負載阻抗角＞60°（即cos＜0.5時

，某一只功率表的讀數(shù)為負。

2/6/202349河海大學電工電子實驗教學示范中心（3）在對稱三相電路中，可以用二瓦計法測得的讀數(shù)P1和P2來求出負載的無功功率Q和負載的功率因數(shù)角，其關(guān)系式為：

2/6/202350河海大學電工電子實驗教學示范中心對稱三相電路中的無功功率還可以用一只功率表示來測量。將功率表的電流線圈串接任一相火線，而電壓線圈跨接到另外兩相火線之間（見圖6-3）則有Q=PQ，式中PQ是功率表的讀數(shù)，當負載為感性時，功率表正向偏轉(zhuǎn)，負載為容性時，功率表反向偏轉(zhuǎn)（讀數(shù)取負值）。

圖6—32/6/202351河海大學電工電子實驗教學示范中心三、實驗任務(wù)1、負載星形連接：電路如圖6-4所示，平衡負載：每相3只220V15W燈泡。不平衡負載：RA（A相）為3只；RB（B相）為2只；RC（C相）為1只。

圖6—4分別測量負載對稱、不對稱及有、無中線情況下的各相相電流、電壓、功率，測量各相線電流、電壓，觀察各相燈泡的明暗情況記入自擬表中。2/6/202352河海大學電工電子實驗教學示范中心2、負載三角形連接：電路如圖6-5所示同上，分別測量負載對稱、不對稱及有、無中線情況下的各相相電流、電壓、功率，測量各相線電流、電壓，觀察各相燈泡的明暗情況記入自擬表中。

圖6—52/6/202353河海大學電工電子實驗教學示范中心拓展實驗：▲實驗研究三相負載為復阻抗的交流電路；

▲對稱三相負載的功率（無功功率、功率因數(shù)等）測試方法擴展研究；

▲簡單實用三相交流電路設(shè)計。

2/6/202354河海大學電工電子實驗教學示范中心開放的實驗平臺歡迎你！2/6/202355河海大學電工電子實驗教學示范中心電工技術(shù)實驗（工程訓練Ⅱ）輔導之八

電路故障及其檢測方法

2/6/202356河海大學電工電子實驗教學示范中心電路喪失設(shè)計規(guī)定功能的現(xiàn)象，稱為電路故障。各種各樣的電路故障時有發(fā)生。當電路發(fā)生故障時，電路性能變壞，對其測試結(jié)果不正確，甚至無法測試、電路損壞。因此遇到電路發(fā)生故障，必須根據(jù)觀察到的現(xiàn)象，分析產(chǎn)生故障的原因，查出故障點，并將故障排除，使電路恢復正常工作。

2/6/202357河海大學電工電子實驗教學示范中心一、電路故障的類型及其產(chǎn)生的原因1．開路故障當電路中沒有電壓、沒有電源、測試儀表指針不偏轉(zhuǎn)、示波器無波形顯示等現(xiàn)象時，電路發(fā)生了開路故障。產(chǎn)生這類故障的原因可能是：焊點為虛焊，接線松動，接觸不良，引線或?qū)Ь€接頭折斷，電源保險絲熔斷或電路中元器件損壞等。

2/6/202358河海大學電工電子實驗教學示范中心2．短路故障電路發(fā)生短路故障時，電路中電流劇增，儀表指針急速偏轉(zhuǎn)而打彎，保險絲熔斷，并常伴有冒煙、燒焦氣味、有響聲、發(fā)熱等現(xiàn)象。嚴重的會損壞電路元器件或儀器、設(shè)備，這類故障屬于破壞性故障。產(chǎn)生原因可能有：線路裸露部分相碰、焊點相互靠得太近所而造成短路、接線錯誤、或有過電壓

、過電流破壞了絕緣等等。

2/6/202359河海大學電工電子實驗教學示范中心開路故障和短路故障發(fā)生后，若不消除產(chǎn)生故障的原因，則故障永久存在，電路不能工作，所以它們是永久性故障。

2/6/202360河海大學電工電子實驗教學示范中心3．軟故障與硬故障是介于前二類故障之間的一類故障，由于電路元器件不穩(wěn)定，如元器件質(zhì)量差，或使用年長日久、或工作環(huán)境惡劣造成元器件老化性能變壞，使電路逐漸偏離原有的性能指標，測試時，測試數(shù)據(jù)與理論值相關(guān)甚遠，這類故障稱為軟故障。由于這類故障不致于一時使電路元器件、儀器與設(shè)備損壞，又把這類故障稱為非破壞性故障。2/6/202361河海大學電工電子實驗教學示范中心但是，當漸變到一定程度，元器件參數(shù)突然發(fā)生很大變化，致使電路出現(xiàn)開路或短路故障時，電路就無法工作。相對故障而言，將這類故障稱為硬故障?？梢姡闆r不嚴重的故障，若不及時處理，會轉(zhuǎn)化為更嚴重的故障。2/6/202362河海大學電工電子實驗教學示范中心4．間歇故障由于元器件參數(shù)不穩(wěn)定，電路有接觸不良，或電源電壓不穩(wěn)定，使電路有時能正常工作，有時又不能正常工作，這類故障稱間歇故障。一般開路故障、短路故障這類永久性故障比間歇故障容易檢測，硬故障比軟故障容易檢測。2/6/202363河海大學電工電子實驗教學示范中心另外，在調(diào)整、測試工作，往往需要外接一些測試儀器、設(shè)備，如電工儀表、直流穩(wěn)壓電源、信號發(fā)生器、毫伏表、示波器等，經(jīng)常會由于測試儀器或設(shè)備連接有誤、或測試條件不當、或儀器使用不得法等原因而出現(xiàn)故障、特別對于初學者，經(jīng)常會發(fā)生由這些原因產(chǎn)生的故障。這類故障不是電路本身的故障，而是由于外接測試線中的故障使電路無法正常工作，甚至損壞測試儀器、設(shè)備。反過來，電路本身的故障造成測試儀器、設(shè)備損壞的現(xiàn)象也可能發(fā)生。2/6/202364河海大學電工電子實驗教學示范中心二、電路故障的檢測與排除當電路發(fā)生故障時，既不要驚慌失措、手忙腳亂，也不要置于之理、勉強繼續(xù)進行實驗。而要冷靜地去檢查電路，從故障現(xiàn)象分析產(chǎn)生故障的原因，確定故障的部位，找出故障點，進而排除故障，使電路恢復正常工作。要迅速地檢測出電路故障并排除，既要有一定的理論知識，更需要有豐富的實驗經(jīng)驗；既需要有踏實細致的工作作風，又需要有克服困難的精神。對初學者，應注意邊實踐，邊總結(jié)，不斷積累經(jīng)驗。

2/6/202365河海大學電工電子實驗教學示范中心故障檢測的方法很多，一般有以下幾種：1．斷電檢測法對于破壞性故障或電路工作電壓較高，不宜在排除故障之前再通電，檢測故障只能在斷電的情況下進行。檢測的方法是：首先要檢查電路連接有無錯誤，若無錯誤，再用萬用表歐姆檔逐個測試各元器件是否損壞，插件或接頭是否接觸不良、是否有斷線或相碰而短路等情況，電路中該導通處，用萬用表歐姆檔測得電阻應很小，該開路處測得電阻應很大，否則，此處有故障。這就是斷電源阻的方法檢測故障。2/6/202366河海大學電工電子實驗教學示范中心另一種是斷電觀察法，當電路發(fā)生故障時，先觀察有無電路元器件損壞，如電阻或變壓器燒壞、電容器炸裂、電表卡針、電路斷線等。通過斷電觀察往往能很快發(fā)現(xiàn)問題，及時排除故障。但是，當發(fā)生破壞性故障時，不能單純更換了已損壞的元器件就算排除故障了，還要用萬用表歐姆檔對電路其它部位進行檢測，把因某部位的故障而引發(fā)的其它部位的故障徹底排除，才能再次通電。

2/6/202367河海大學電工電子實驗教學示范中心2．電壓-電流檢查法電路有故障往往會引起電源電壓、電流、各節(jié)點電壓、各支路電流或元器件工作電壓、電流偏離正常值，根據(jù)數(shù)值偏離的程度可以檢測出故障點。通常要計算或估算出某節(jié)點、某支路的電壓也電流的正常值，以便與檢測結(jié)果進行比較。2/6/202368河海大學電工電子實驗教學示范中心例如，從測量電壓來檢測故障，一般的做法是：當電路接入電源后，用萬用表電壓檔（直流或交流）測量電源是否有電壓，若電源電壓有顯著下降，則說明電路中存在著短路故障。若電源電壓正常，則沿電路順序向后檢測各節(jié)點，各支路，或各元器件是否有正常電壓，這樣可以逐步縮小故障出現(xiàn)的范圍，最后確定故障點。2/6/202369河海大學電工電子實驗教學示范中心對于一些有源器件（如運算放大器等），當檢測它的電源端電壓屬正常時，還要進一步檢測其電流，以確定是否有斷路。

2/6/202370河海大學電工電子實驗教學示范中心3．信號尋跡法這也是一種通電檢查的方法。用適當?shù)念l率與振幅的信號源，作為輸入信號，加到