《電工基礎(chǔ)及測量》課件第11章

第11章電工基礎(chǔ)及測量實驗11.1概述

11.2疊加定理、基爾霍夫定律與電位的驗證

11.3戴維南定理的驗證及最大功率傳輸條件的測定11.4感性負載日光燈功率因數(shù)的提高11.5串聯(lián)諧振11.6三相負載的連接及測量11.7自感線圈參數(shù)的測定11.8互感線圈同名端的判定及參數(shù)的測定

11.1概述

1.實驗的必要性

電工基礎(chǔ)及測量實驗課與其理論課一樣，是從事專業(yè)技術(shù)入門的必修課。誠然，與專業(yè)實驗相比，電路實驗不那么“引人入勝”，如同高樓大廈的地基一樣，雖沒有其上的巍峨宏偉，但它卻承載著萬斤重擔(dān)，是成功的保證。做好電路實驗，掌握實驗中使用的儀器設(shè)備，學(xué)會基本的實驗技巧，最好在實驗中遇到一些故障，經(jīng)過理論分析，親自排除。這樣，對日后掌握專業(yè)技術(shù)知識，提高理論水平和實踐能力是大有益處的。

2.實驗應(yīng)達到的目標

根據(jù)電工基礎(chǔ)及測量實驗大綱的要求，通過實驗課，學(xué)生應(yīng)在實驗技能上達到下列要求：

(1)掌握應(yīng)用實驗手段來驗證一些定理和結(jié)論的方法。

(2)正確使用常見的電工儀表和電子儀器。掌握基本的電工測試技術(shù)。

(3)正確按圖連接實際電路，掌握排除一般(斷路、短路等)電路故障的方法。

(4)認真觀察實驗現(xiàn)象，正確讀取、處理實驗數(shù)據(jù)；完成實驗報告并得到正確的實驗結(jié)論。

3.實驗要求

電路實驗課是電路教學(xué)的一個重要環(huán)節(jié)，它有助于鞏固所學(xué)的基本理論，是理論與實踐的結(jié)合過程。在對理論課的考核中，實驗成績不可缺少。

考核內(nèi)容有：課前預(yù)習(xí)、實驗操作、實驗報告等。

1)課前預(yù)習(xí)

實驗?zāi)芊耥樌M行和收到預(yù)期效果，很大程度上取決預(yù)習(xí)準備得是否充分。因此，要求實驗之前仔細閱讀實驗指導(dǎo)書及有關(guān)參考資料。明確實驗?zāi)康?、實驗必備的理論知識、實驗任務(wù)與具體的實驗電路，了解實驗方法和步驟，自行設(shè)計實驗電路、計算電路參數(shù)，寫出預(yù)習(xí)報告。清楚實驗中觀察哪些現(xiàn)象，記錄哪些數(shù)據(jù)，有什么注意事項等。

2)實驗操作

實驗操作是在充分預(yù)習(xí)后，在實驗室進行的整個實驗過程。包括熟悉、檢查及使用實驗儀器儀表與實驗元器件，連接實驗線路，實際測試、記錄數(shù)據(jù)及實驗后的整理工作等。

(1)儀器儀表與實驗元器件。實際應(yīng)用中的儀器及元器件不同于書本中的理想元件，同一種性質(zhì)的儀器有型號、用途及外觀形狀等差別，同一種性質(zhì)的器件有材質(zhì)、功率、用途及體積大小等區(qū)別。電路實驗中使用低頻或直流儀器儀表和普通用途的中、小功率元器件。

(2)連接實驗電路。連接實驗電路是進行實驗并取得正確結(jié)果的第一步，至關(guān)重要。

①實驗對象的擺放，應(yīng)遵循布局合理、操作方便、連線簡單的原則，對于信號頻率較高的實驗內(nèi)容，還應(yīng)注意干擾問題。

②實驗連線的順序應(yīng)視電路復(fù)雜程度和個人技術(shù)熟練程度而定。對初學(xué)者來說，應(yīng)按電路圖一一對應(yīng)接線。對于復(fù)雜電路，應(yīng)先接串聯(lián)支路，后接并聯(lián)支路(先串后并)，最后連接電源。每個連接點不多于兩根導(dǎo)線。

③連線檢查：對照實驗電路圖，由左至右或由電路明顯標記處開始一一檢查，不能漏掉一根哪怕很小很短的連線，圖物對照，以圖校物。

3)電路的故障檢測

實驗中常常會因為導(dǎo)線斷裂、元器件值錯誤和使用時電壓、電流或功率超過器件允許的額定值等因素影響電路的正常工作，嚴重時還會燒壞儀表及元器件。實驗中不但要完成所有的實驗任務(wù)，還應(yīng)初步掌握電路故障檢測、排除的方法，這是基本實驗技能。故障檢測的方法根據(jù)工作環(huán)境、使用儀器的不同，一般有以下幾種：

(1)斷電檢測法(電阻測量法)：當電路中電壓較高，而出現(xiàn)故障時，應(yīng)立即切斷電源，用萬用表相應(yīng)功能檢查器件的好壞、導(dǎo)線的通斷、電源是否正常等。

(2)帶電檢測法(電壓表測量法)：在電壓較低的交、直流電路實驗中，如發(fā)現(xiàn)電路故障，可用電壓表首先檢查電源供電是否正常，然后測量電路中有關(guān)節(jié)點的電位或某兩點間的電壓值是否正常，根據(jù)測量結(jié)果分析并找出故障部位。

(3)示波器檢測法：用示波器觀察電路中相關(guān)點的電壓波形、有關(guān)元器件管腳的信號波形和工作點電壓是否正常，分析并找出故障原因。

實驗中可能出現(xiàn)一些不可預(yù)料的故障，為保證實驗順利進行，對電路正常工作的電壓、電流和信號波形應(yīng)有一定的了解。另外，面對已出現(xiàn)的電路故障，應(yīng)立即切斷電源，保護現(xiàn)場，冷靜分析故障原因，準確排除電路故障。

4.撰寫實驗報告

實驗報告是對實驗工作的全面總結(jié)，應(yīng)對實驗?zāi)康?、原?或理論知識)、任務(wù)(設(shè)計)、實驗電路圖、過程分析等主要方面有明確的敘述。

撰寫實驗報告的主要工作是實驗數(shù)據(jù)的處理。此時，要充分發(fā)揮曲線和圖表的作用，其中的公式、圖表、曲線應(yīng)有編號、名稱等，以保證敘述條理的清晰。為了保證整理后的數(shù)據(jù)的可信度，實驗報告中必須保留原始數(shù)據(jù)。此外，報告中還應(yīng)包括實驗中發(fā)現(xiàn)的問題、現(xiàn)象及事故的分析、實驗收獲及心得體會等。實驗報告最重要的部分是實驗結(jié)論，它是實驗的成果，對此結(jié)論必須有科學(xué)的根據(jù)和來自理論及實驗的分析。

報告中還應(yīng)指明實驗中使用的儀器及元器件的型號名稱等相關(guān)信息。

11.2疊加定理、基爾霍夫定律與電位的驗證

1.實驗?zāi)康?/p>

(1)用實驗的方法驗證疊加定理和基爾霍夫定律以提高對兩定理的理解和應(yīng)用能力。

(2)通過實驗加深對電位、電壓與參考點之間關(guān)系的理解。

(3)通過實驗加深對電路參考方向的掌握和運用能力。

2.實驗原理說明

疊加定理：對于一個具有唯一解的線性電路，由幾個獨立電源共同作用所形成的各支路電流或電壓，等于各個獨立電源單獨作用時在相應(yīng)支路中形成的電流或電壓的代數(shù)和。不作用的電壓源所在的支路(移開電壓源后)應(yīng)短路，不作用的電流源所在的支路應(yīng)開路。

基爾霍夫電流、電壓定律：在任一時刻，流出(流入)集中參數(shù)電路中任一節(jié)點電流的代數(shù)和等于零；集中參數(shù)電路中任一回路上全部組件端電壓代數(shù)和等于零。

電位與電壓：電路中的參考點選擇不同，各節(jié)點的電位也相應(yīng)改變，但任意兩點的電壓(電位差)不變，即任意兩點的電壓與參考點的選擇無關(guān)。

3.預(yù)習(xí)要求

(1)預(yù)習(xí)實驗中所用到的相關(guān)定理、定律和有關(guān)概念，領(lǐng)會其基本要點。

(2)預(yù)習(xí)實驗中所用到的實驗儀器的使用方法及注意事項。

(3)根據(jù)實驗電路計算所要求測試的理論數(shù)據(jù)，填入表中。

(4)寫出完整的預(yù)習(xí)報告。

4.實驗設(shè)備

(1)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源1臺；

(2)可調(diào)直流恒流源1臺；

(3)數(shù)字萬用表1只；

(4)直流毫安表1只；

(5)直流電壓表1只；

(6)電流插座3個；

(7)電流插頭1個；

(8)滑線電阻3只。

5.實驗內(nèi)容

1)驗證疊加定理

(1)將電壓源的輸出電壓US調(diào)至10V(用萬用表直流電壓擋測定)，電流源的輸出電流IS調(diào)至20mA(用直流毫安表測定)，然后關(guān)閉電源，待用。

(2)按圖11-1所示連接實驗電路，也可自行設(shè)計實驗電路。

(3)按以下三種情況進行實驗：電壓源與電流源共同作用；電壓源單獨作用，電流源不作用；電流源單獨作用，電壓源不作用。分別測出各電阻上的電壓和各支路的電流填入表11-1中。最后計算出疊加結(jié)果，驗證是否符合疊加定理。圖11-1疊加原理驗證電路表11-1疊加定理驗證數(shù)據(jù)

2)驗證基爾霍夫定律與電位

(1)按圖11-2連接實驗電路，選擇節(jié)點a驗證基爾霍夫電流定律(KCL)，也可自行設(shè)計實驗電路。圖中,A1、A2、A3代表電流插座。圖11-2基爾霍夫定律驗證電路表11-2驗證KCL數(shù)據(jù)

(2)選擇abca和acda兩個網(wǎng)孔，驗證基爾霍夫電壓定律(KVL)。表11-3驗證KVL數(shù)據(jù)

(3)分別以節(jié)點b和d為參考點即零點位點，作為測量電壓時的“－”極性端，測量abcd各節(jié)點電位，計算各電壓值。表11-4不同參考點的電位與電壓

6.實驗報告要求

(1)實驗報告要整齊、全面，包含全部實驗內(nèi)容。

(2)對實驗中出現(xiàn)的一些問題進行討論。

(3)鼓勵同學(xué)開動腦筋，自行設(shè)計合理的實驗電路。

7.思考題

(1)實驗測得的電位與計算結(jié)果是否相符？如有誤差，是什么原因？

(2)所用電壓表和電流表的量程應(yīng)如何選擇？

(3)為什么將等電位點短接時對電路其余部分不會產(chǎn)生影響？ 11.3戴維南定理的驗證及最大

功率傳輸條件的測定

1.實驗?zāi)康?/p>

(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(luò)等效參數(shù)的一般方法。

(3)掌握負載獲得最大傳輸功率的條件。

2.實驗原理說明

(1)任何一個線性含源網(wǎng)絡(luò)，如果僅研究其中一條支路的電壓和電流，則可將電路的其余部分看做是一個有源二端網(wǎng)絡(luò)(或稱為含源一端口網(wǎng)絡(luò))。戴維南定理指出：任何一個線性有源二端網(wǎng)絡(luò)，總可以用一個等效電壓源來代替，此電壓源的理想電壓US等于這個有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓UOC，其等效內(nèi)阻R0等于該網(wǎng)絡(luò)中所有獨立源均置零(理想電壓源視為短接，理想電流源視為開路)時的等效電阻。

(2)有源二端網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)的測量方法。

①開路—短路法測R0。在有源二端網(wǎng)絡(luò)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，則等效內(nèi)阻為

。②直接測量法測R0。將待求支路斷開，電壓源短接，電流源去掉，用萬用表電阻擋直接測量R0。

(3)負載獲得最大功率的條件。圖11-3可視為由一個電源向負載輸送電能的模型，R0可視為電源內(nèi)阻和傳輸線路電阻的總和，RL為可變負載電阻。當滿足RL=R0時，負載從電源獲得最大功率。最大功率 ，這時，稱此電路處于“匹配”工作狀態(tài)。

圖11-3戴維南等效電路

3.預(yù)習(xí)要求

(1)預(yù)習(xí)等效電源參數(shù)的實驗測量方法。

(2)預(yù)習(xí)實驗中所用到的實驗儀器的使用方法及注意事項。

(3)根據(jù)實驗電路計算所要求測試的理論數(shù)據(jù)，填入表中。

(4)寫出完整的預(yù)習(xí)報告。

4.實驗設(shè)備

(1)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源1臺；

(2)可調(diào)直流恒流源1臺；

(3)直流電壓表1只；

(4)直流毫安表1只；

(5)萬用表1只；

(6)可調(diào)電阻箱1只；

(7)電位器1只；

(8)戴維南定理實驗電路板1臺。

5.實驗內(nèi)容

被測有源二端網(wǎng)絡(luò)如圖11-4(a)所示。圖11-4戴維南定理驗證電路

1)負載實驗

按圖11-4(a)接入穩(wěn)壓電源US=12V和恒流源IS=10mA，接入RL。改變RL阻值，測量有源二端網(wǎng)絡(luò)的外特性曲線。將測出的UL、IL記入表11-5中。表11-5有源二端網(wǎng)絡(luò)負載實驗數(shù)據(jù)表

2)開路-短路法測R0

按圖11-4(a)接入穩(wěn)壓電源US=12V和恒流源IS=10mA，不接入RL。測出UOC和ISC，并計算出R0。記入表11-6中(測UOC時，不接入毫安表。)表11-6測R0值數(shù)據(jù)表

3)直接測量法測R0

見圖11-4(a)，將被測有源網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有獨立源置零(去掉電流源IS和電壓源US，并在原電壓源所接的兩點用一根短路導(dǎo)線相連)，然后直接用萬用表的歐姆擋去測負載RL開路時A、B兩點間的電阻，此即被測網(wǎng)絡(luò)的等效內(nèi)阻R0，記入表11-6中。

4)驗證戴維南定理

從電阻箱上取得按步驟3)所得的等效電阻R0之值，然后令其與直流穩(wěn)壓電源(調(diào)到步驟2)時所測得的開路電壓UOC之值)相串聯(lián)，如圖11-4(b)所示，仿照步驟1)測其外特性，對戴維南定理進行驗證。將測出的UL、IL值記入表11-7中。表11-7等效電壓源負載實驗

5)測定負載最大功率

按圖11-4接線，負載RL取自元件箱DG09的電阻箱。按表11-8所列內(nèi)容，令RL在0～1kΩ范圍內(nèi)變化，分別測出UL及IL的值，UL、PL分別為RL二端的電壓和功率，IL為電路的電流。在PL最大值附近應(yīng)多測幾點。表11-8測定負載獲最大功率的條件

6.實驗注意事項

(1)測量時應(yīng)注意電流表量程的更換。

(2)步驟3)中，電壓源置零時不可將穩(wěn)壓源短接。

(3)用萬用表直接測R0時，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的獨立源必須先置零,以免損壞萬用表。其次，歐姆擋必須經(jīng)調(diào)零后再進行測量。

(4)改接線路時，要關(guān)掉電源。

7.思考題

(1)對比表11-5和表11-7，驗證戴維南定理的正確性，并分析產(chǎn)生誤差的原因。

(2)負載獲得最大傳輸功率的條件是什么？

11.4感性負載日光燈功率因數(shù)的提高

1.實驗?zāi)康?/p>

(1)掌握一種提高感性負載功率因數(shù)的方法，即電容補償法。

(2)了解提高功率因數(shù)的實際意義。

(3)進一步熟悉功率表的使用方法。

2.實驗原理說明

當負載為感性時，可在負載兩端并聯(lián)電容，利用電容性負載的超前電流來補償滯后的電感性電流，以達到提高功率因數(shù)的目的。并聯(lián)的電容不同，功率因數(shù)提高的亦不同，但并聯(lián)的電容不能過大，否則，電路將變成容性，反而使功率因數(shù)下降。當感性與容性完全抵消，負載成阻性時，功率因數(shù)cosφ最大，理論值為1。

3.預(yù)習(xí)要求

(1)預(yù)習(xí)功率因數(shù)提高的相關(guān)內(nèi)容。

(2)預(yù)習(xí)實驗中所用到的實驗儀器的使用方法及注意事項。

(3)根據(jù)實驗電路計算所要求測試的理論數(shù)據(jù)，填入表中。

(4)寫出完整的預(yù)習(xí)報告。

4.實驗設(shè)備

(1)日光燈電路板1塊；

(2)交流電壓表、交流電流表各1只；

(3)功率表1只；

(4)電容若干；

(5)單相調(diào)壓器1只。

5.實驗內(nèi)容

實驗電路如圖11-5所示。圖11-5日光燈功率因數(shù)的提高原理圖

1)測量電感性負載的功率因數(shù)

在實驗電路中，斷開所有電容器，調(diào)整自耦調(diào)壓器，使輸出電壓U等于220V，測量日光燈兩端的電壓UR和鎮(zhèn)流器兩端電壓UL以及電流I和功率P，記錄的數(shù)據(jù)填于表11-9中，并計算出功率因數(shù)。

2)提高電感性負載的功率因數(shù)

保持負載電壓U等于220V，改變電容的數(shù)值，測量電流I、電容電流IC、負載電流IL和功率P，計算出功率因數(shù)并記入表11-9中。表11-9電感性負載功率因數(shù)實驗數(shù)據(jù)

6.實驗注意事項

(1)注意自耦調(diào)壓器的準確操作。

(2)功率表要正確接入電路，通電時要經(jīng)指導(dǎo)教師檢查。

(3)在實驗過程中，一直要保持輸出電壓U等于220V，以便對實驗數(shù)據(jù)進行比較。

(4)本實驗用電流插頭和插座測量三個支路的電流。

7.思考題

(1)能否用按鈕開關(guān)代替啟輝器？如何使用？

(2)使用相量圖分析日光燈并聯(lián)電容后，電路中各電流的變化情況如何？

(3)感性負載并聯(lián)電容后，電路總電流是增大還是減小？電路中功率的變化是怎樣的？

(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？所并聯(lián)的電容器是否越大越好？

(5)如何計算日光燈電路的參數(shù)？畫出日光燈電路的模型圖。 11.5串聯(lián)諧振

1.實驗?zāi)康?/p>

(1)加深理解電路發(fā)生諧振的條件、特點，掌握電路品質(zhì)因數(shù)、通頻帶的物理意義及其測定方法。

(2)學(xué)習(xí)測量串聯(lián)電路的諧振頻率和諧振曲線。

(3)熟練使用信號源、頻率計和交流毫伏表。

2.實驗原理說明

諧振現(xiàn)象是正弦交流電路中的一種特殊現(xiàn)象，它在無線電和電工技術(shù)中得到了廣泛的應(yīng)用。圖11-6為一個由R、L、C組成的串聯(lián)電路，在正弦激勵下，該電路的復(fù)阻抗為Z=R+j(XL－XC)。當XL=XC時，電路相當于“純電阻”電路，其總電壓U和總電流I同相。電路出現(xiàn)的這種現(xiàn)象稱為串聯(lián)諧振。圖11-6

RLC串聯(lián)電路由XL=XC可得，即諧振角頻率 ，諧振頻率 。由此，我們也可以發(fā)現(xiàn)，對任意R、L、C串聯(lián)電路通過改變頻率f的大小或者改變電感L、電容C的大小即可以使電路產(chǎn)生諧振。

3.預(yù)習(xí)要求

(1)預(yù)習(xí)諧振電路的相關(guān)內(nèi)容。

(2)預(yù)習(xí)實驗中所用到的實驗儀器的使用方法及注意事項。

(3)根據(jù)實驗電路計算所要求測試的理論數(shù)據(jù)，填入表中。

(4)寫出完整的預(yù)習(xí)報告。

4.實驗設(shè)備

(1)低頻信號發(fā)生器1臺；

(2)電感線圈1只；

(3)電容器1只；

(4)電阻箱1只；

(5)交流毫伏表1只。

5.實驗內(nèi)容

1)測定諧振頻率f0和品質(zhì)因數(shù)Q

(1)實驗電路如圖11-7所示。圖中L=10mH，C=6μF，R=10Ω。圖11-7串聯(lián)諧振實驗電路

(2)調(diào)節(jié)信號發(fā)生器，使其輸出電壓U=4V，并始終保持不變。

(3)預(yù)先計算f0，故可在f0附近調(diào)節(jié)信號發(fā)生器的頻率，并用毫伏表測量UR。當UR出現(xiàn)最大值時，記錄此頻率，此頻率即電路的諧振頻率f0。為了測量準確，應(yīng)反復(fù)調(diào)節(jié)，并始終保持電源電壓為4V。同時，測量線圈電壓UL和電容電壓UC，各值記錄于表11-10中。

(4)將R改變?yōu)?00Ω，重復(fù)上述測量步驟。表11-10實驗測量數(shù)據(jù)表

2)測量諧振曲線

(1)電路仍如圖11-7所示，改變輸入信號頻率，分別測量不同頻率時的UR，并記錄于表11-11中。

注意：在f0附近(0.5～1.5f0)測點稍密，以利于繪制曲線，每次改變頻率時，均應(yīng)調(diào)節(jié)信號發(fā)生器，使輸出電壓保持在4V。表11-11實驗測量數(shù)據(jù)表

(2)將R改變?yōu)?00Ω，重復(fù)上述測量步驟，記錄于表11-12中。

(3)根據(jù)表11-11和表11-12的數(shù)據(jù)，在同一坐標平面上畫出不同Q值的兩條通用頻率特性曲線，并分析Q對曲線的影響。表11-12實驗測量數(shù)據(jù)表

6.實驗注意事項

測試頻率點的選擇應(yīng)在靠近諧振頻率附近多取幾點，在改變頻率時，應(yīng)調(diào)整信號輸出電壓，使其維持在4V不變。

7.思考題

(1)改變電路的哪些參數(shù)可以使電路發(fā)生諧振，電路中R的數(shù)值是否影響諧振頻率？

(2)如何判別電路是否發(fā)生諧振？

(3)要提高串聯(lián)電路的品質(zhì)因數(shù),電路參數(shù)應(yīng)如何改變？

(4)測量UR、UL、UC各值有何用處？試畫出、、和的相量圖。

11.6三相負載的連接及測量

1.實驗?zāi)康?/p>

(1)練習(xí)三相負載的星形、三角形連接。

(2)驗證星形及三角形連接負載的線電壓和相電壓的關(guān)系。

(3)了解中線的作用。

(4)應(yīng)用兩表法測量三相電路的有功功率。

2.實驗原理說明

(1)電源和負載都對稱時，線電壓和相電壓在數(shù)值上的關(guān)系為 。

(2)負載不對稱，無中線時，將出現(xiàn)中性點位移現(xiàn)象，中性點位移后，各相負載電壓不對稱；有中線且中線阻抗足夠小時，各相負載電壓仍對稱，但這時的中線電流不為零。中線的作用就在于使星形連接的不對稱負載的相電壓對稱。在實際電路中，為了保證負載的相電壓對稱，就不應(yīng)讓中線斷開。

(3)在三相四線制情況下，中線電流等于三個線電流的相量和，當電源與負載對稱時，中線電流應(yīng)等于零；電源或負載出現(xiàn)任何不對稱時，中線電流都不為零。

3.預(yù)習(xí)要求

(1)預(yù)習(xí)三相電路的相關(guān)內(nèi)容。

(2)預(yù)習(xí)實驗中所用到的實驗儀器的使用方法及注意事項。

(3)根據(jù)實驗電路計算所要求測試的理論數(shù)據(jù)，填入表中。

(4)寫出完整的預(yù)習(xí)報告。

4.實驗設(shè)備

(1)交流電壓表、電流表、功率表各1只；

(2)三相調(diào)壓器1只；

(3)電流表插座4只；

(4)白熾燈9只。

5.實驗內(nèi)容

1)三相負載星形連接(三相四線制供電)

按圖11-8所示電路圖連接實驗電路，即三相燈組負載經(jīng)三相自耦調(diào)壓器接通三相對稱電源，并將三相調(diào)壓器的旋鈕置于三相輸出為0V的位置，經(jīng)指導(dǎo)老師檢查合格后，方可合上三相電源開關(guān)，然后調(diào)節(jié)調(diào)壓器的輸出，使輸出的三相線電壓為220V，分別測量三相負載的線電壓、相電壓、線電流、中線電流、電源與負載中點間的電壓，將所測得的數(shù)據(jù)記入表11-13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。圖11-8負載星形連接的實驗電路表11-13實驗測量數(shù)據(jù)表

2)負載三角形連接(三相三線制供電)

按圖11-9所示電路圖改接線路，經(jīng)指導(dǎo)老師檢查合格后合上三相電源開關(guān)，然后調(diào)節(jié)調(diào)壓器的輸出，使輸出的三相線電壓為220V，并按數(shù)據(jù)表11-14的內(nèi)容進行測試。圖11-9負載三角形連接的實驗電路圖表11-14實驗測量數(shù)據(jù)表

3)用二瓦特表法測定三相負載的總功率

按圖11-10所示電路接線，將負載接成三角形接法。圖11-10用二瓦特表法測量對稱三相電路總功率的實驗電路圖經(jīng)指導(dǎo)老師檢查合格后合上三相電源開關(guān)，然后調(diào)節(jié)調(diào)壓器的輸出，使輸出的三相線電壓為220V，并按表11-15的內(nèi)容進行測試。表11-15實驗測量數(shù)據(jù)表

4)用一表法測對稱負載功率

在三相四線制電路中，當電源和負載都對稱時，由于各相功率相等，只要用一只功率表測量出任一相負載的功率即可。按如圖11-11所示電路圖接線，測量數(shù)據(jù)記入表11-16中。圖11-11用一表法測對稱負載功率的實驗電路圖表11-16實驗測量數(shù)據(jù)表

6.實驗注意事項

(1)實驗時要注意人身安全，不可觸及導(dǎo)電部分，以免發(fā)生意外事故。

(2)星形負載做短路實驗時，必須首先斷開中線，以免發(fā)生短路事故。

(3)每次實驗完畢，均需將三相調(diào)壓器旋鈕調(diào)回零位。如改接線，均需斷開三相電源，以確保人身安全。

(4)每次接線完畢，同組同學(xué)應(yīng)自查一遍，然后由指導(dǎo)老師檢查后，方可接通電源。

7.思考題

(1)三相負載根據(jù)什么條件做星形或三角形連接？

(2)復(fù)習(xí)三相交流電路有關(guān)內(nèi)容，試分析三相星形連接不對稱負載在無中線情況下，當某相負載開路或短路時會出現(xiàn)什么情況？如果接上中線，情況又如何？

(3)本次實驗中，為什么要通過三相調(diào)壓器將380V的市電線電壓降為220V的線電壓使用？

(4)測量功率時為什么在線路中通常都接有電流表和電壓表？ 11.7自感線圈參數(shù)的測定

1.實驗?zāi)康?/p>

(1)掌握用電壓表、電流表和功率表測量自感線圈參數(shù)的原理，學(xué)會在實踐中的應(yīng)用方法。

(2)熟練使用功率表，掌握功率表在不同情況下的接線方法。

2.實驗原理說明

該實驗主要是通過電壓表和電流表分別測出整個電路的U和I，從而計算出該實驗電路的阻抗模 ；然后通過功率表測出該實驗電路的有功功率P，利用公式P=I2×R求出線圈電阻R；再由公式 推算出所測自感線圈的參數(shù)L，其中，w=2pf=2p×50=100prad/s。

3.預(yù)習(xí)要求

(1)預(yù)習(xí)自感線圈電路的相關(guān)內(nèi)容。

(2)預(yù)習(xí)實驗中所用到的實驗儀器的使用方法及注意事項。

(3)根據(jù)實驗電路計算所要求測試的理論數(shù)據(jù)，填入表中。

(4)寫出完整的預(yù)習(xí)報告。

4.實驗設(shè)備

(1)單相調(diào)壓器1臺；

(2)電感線圈1只；

(3)交流電壓表、交流電流表各1只；

(4)功率表1只。

5.實驗內(nèi)容

分別按圖11-12(a)和(b)所示的兩種接線方法測量線圈的參數(shù)R和L，將測量值和計算值填于表11-17。圖11-12三表法測量線圈參數(shù)的實驗電路圖表11-17實驗測量數(shù)據(jù)和計算表

6.實驗注意事項

單相調(diào)壓器使用前，先把電壓調(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，做完每一項實驗后，要把調(diào)壓器調(diào)回零位，然后再斷開電源。

7.思考題

(1)寫出用三表法求線圈參數(shù)R、|Z|、X、L、λ的計算公式。

(2)如何用實驗方法判別負載是電感性還是電容性？

(3)將兩種接線方式所測得線圈的參數(shù)與線圈的銘牌值相比較，分析兩種接線方式的適用范圍。11.8互感線圈同名端的判定及參數(shù)的測定

1.實驗?zāi)康?/p>

(1)學(xué)會在實踐當中測定同名端的方法，明確判定同名端的原理。

(2)在自感線圈實驗成果的基礎(chǔ)上，掌握互感線圈的互感系數(shù)和耦合系數(shù)測定方法。

2.實驗原理說明

在電流一定的情況下，互感線圈在順向串聯(lián)和反向串聯(lián)時，其兩端電壓的大小是不相等的。這是因為，順向串聯(lián)時總阻抗 ；反向串聯(lián)時總阻抗(r為非理想線圈的內(nèi)阻)。所以，UF>UR。這就意味著實驗時測量出來的電壓較大的連接方式為互感線圈的順向串聯(lián)，電壓較小的連接方式為互感線圈的反向串聯(lián)。再根據(jù)順向串聯(lián)是異名端相連，反向串聯(lián)是同名端相連來判定同名端。

同樣，我們也可以設(shè)定電壓不變，通過測量電流的大小來判定互感線圈的同名端。讀者可以自行思考驗證,也可以根據(jù)