电工测试技术剖析课件

制作人制作人 李李 平平 王王 晖晖 谌海霞谌海霞 刘建新刘建新 绪绪 论论 本课件是以电路为理论教材，是和电工实验相配套的实验CAI课件，该课件基于校园网的Web应用程序，运行于 Windows 98SE/ME/2000+SP3/XP/Server 2003 系统上，使用专门的Visio制图软件，图像清晰，以简明的方式进行有效地信息交流；还应用了其他文本、动画、影像等多媒体手段。课件详细介绍了15个实验项目的实验设备、实验目的、实验内容、实验步骤、注意事项和数据分析思考题。目目 录录 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 叠加原理及故障分析叠加原理及故障分析 线性有源一端口等效参数测定线性有源一端口等效参数测定 受控源的实验研究受控源的实验研究 交流电路参数的测定三表法交流电路参数的测定三表法 提高功率因数的研究提高功率因数的研究（感性）、串联谐振电路的研究串联谐振电路的研究 三相电路电压、电流、功率的测量三相电路电压、电流、功率的测量 一阶一阶RC电路过渡过程的研究电路过渡过程的研究目目 录录 二阶电路研究二阶电路研究 二端口网络参数的测定二端口网络参数的测定 多量程电压表、电流表的设计多量程电压表、电流表的设计 单相电度表的使用与校验单相电度表的使用与校验 单相铁芯变压器特性的测试单相铁芯变压器特性的测试 三相异步电动机的正、反转控制及三相异步电动机的正、反转控制及Y-控制控制 EEL-型电工实验台型电工实验台基尔霍夫定律基尔霍夫定律 叠加原理及故障分析叠加原理及故障分析 l实验目的实验目的l实验原理实验原理l实验仪器实验仪器l实验内容与步骤实验内容与步骤l实验注意事项实验注意事项l数据分析及思考题数据分析及思考题实验目的实验目的v验证基尔霍夫定律与叠加原理的正确性，加深对电验证基尔霍夫定律与叠加原理的正确性，加深对电路的电流、电压参考方面的理解。路的电流、电压参考方面的理解。v正确使用直流稳压电源、电流表、电压表，学会用正确使用直流稳压电源、电流表、电压表，学会用电流插头、插座测量各支路电流的方法。电流插头、插座测量各支路电流的方法。v提高检查、分析电路简单故障的能力提高检查、分析电路简单故障的能力。实验原理实验原理v基尔霍夫定律基尔霍夫定律 KVL方程（回路电压）:对任何一个闭合回路而言，在设定电压的参考方向下，绕行一周，应有 KCL方程（节点电流）:对电路中的任一结点而言，在设定电流的参考方向下，应有 v叠加原理叠加原理 在有几个电源共同作用下的线性电路中，通过每一个元件的电流或其两端的电压，可以看成是由每一个电源单独作用时在该元件上所产生的电流或电压的代数和。叠加原理反映了线性电路的叠加性。v电路简单故障的检查、分析电路简单故障的检查、分析 1）通电检查法 2）断电检查法实验仪器实验仪器vEEL-/型实验台v直流数字电压表、直流数字毫安表 v恒压源（含6V，12V，030V可调）v恒流源v运算放大器、电阻、电位器等元件 实验内容与步骤实验内容与步骤vUS1、US2两电压取自恒压源6V、12V,选择开关选择正常位置。v将图中开关S3投向R3测，分别测量单独作用US1（将开关S1投向 外侧，开关S2投向 内侧）、US2单独作用（将开关S1投向 内侧，开关S2投向 外侧）、US1，US2共同作用（将开关S1投向 外侧，开关S2投向 外侧）时各支路电流与各电阻元件两端电压，数据记入表格1，验证叠加原理以及基尔霍夫电流、电压定律的正确性。v在实验电路图中，用选择开关已设置了开路、短路、元件值、电源值错误等故障，按通电检查法检查、分析电路的简单故障：分别选择故障15，测量US1、US2共同作用时各段电压、电流，与正常时的电压、电流值比较，并将分析结果记入表中。实验记录表格实验记录表格1 数 据 状 态I1I2I3UABUBCUCDUDAUAFUFEUEDUS1单独作用US2单独作用 US1、US2共同作用US1和 US2共同作用故障1故障2故障3故障4故障5实验注意事项实验注意事项v实验前，必须设定电路中所有电流、电压的参考方向，其中电阻上的电压方向应与电流方向一致。v所有需要测量的电压值，均以电压表测量的读数为准，不以电源表盘指示值为准。v用电流插头测量各支路电流时，应将电流插头的红接线端插入数字毫安表的红（正）接线端，电流插头的黑接线端插入数字毫安表的黑（负）接线端。v注意仪表的正、负极性，同时注意仪表量程的及时更换。v注意选定电源大小，不要使电路中的电流值超过电流表的量程。v电源单独作用时，只能在实验板上用开关S1或S2操作，而不能直接将电源短路。数据分析及思考题数据分析及思考题v根据实验数据进行分析，比较、归纳、总结实验结论，验证基尔霍夫定律与叠加定理的正确性。v叠加原理中如何理解电源单独作用，在实验中应如何操作？v实验电路中，若将一电阻元件改为二极管，那么基尔霍夫定律、叠加性与齐次性还成立吗？为什么？v根据实验数据与计算数据，分析误差产生原因。v各电阻元件所消耗的功率能否用叠加原理计算得出？试用上述实验数据计算、说明。v总结实验中检查、分析电路故障的方法和查找故障的体会。返 回线性有源一端口等效参数测定及最大线性有源一端口等效参数测定及最大功率传输功率传输 l实验目的实验目的l实验原理实验原理l实验仪器实验仪器l实验内容与步骤实验内容与步骤l实验注意事项实验注意事项l数据分析及思考题数据分析及思考题实验目的实验目的v初步掌握实验电路的设计思想和方法，能正确选择初步掌握实验电路的设计思想和方法，能正确选择实验设备。实验设备。v利用自行设计的实验电路以及实验结果验证戴维南利用自行设计的实验电路以及实验结果验证戴维南定理与电源等效变换条件。定理与电源等效变换条件。v学习线性有源一端口网络等效电路参数的测量方法。学习线性有源一端口网络等效电路参数的测量方法。v加深对电压源和电流源特性的理解。加深对电压源和电流源特性的理解。实验原理实验原理v戴维南定理戴维南定理 任何一个有源一端口网络,总可以用一个电压源US和一个电阻RS,串联组成的实际电压源来代替,其中：电压源US等于这个有源一端口网络的开路电压UOC，内阻RS等于该网络中所有独立电源均置零（接电压源端口短接，接电流源端口开路）后的等效电阻R0。v诺顿定理诺顿定理 在任何一个有源一端口网络，总可以用一个电流源IS和一个电阻RS并联组成的实际电流源来代替，其中：电流源IS等于这个有源一端口网络的短路电流ISC，内阻RS等于该网络中所有独立电源均置零（接电压源端口短接，接电流源端口开路）后的等效电阻R0。v线性有源一端口网络等效参数线性有源一端口网络等效参数RS的实验测定方法的实验测定方法：1)由戴维南定理和诺顿定理可知：2)将线性有源一端口网络的所有独立电源置零，用欧姆表从端口处可测得RS。v最大功率传输的条件：最大功率传输的条件：电源的内阻抗（或内电阻）RS与负载阻抗（或负载电阻）RL相等时，负载可以得到最大功率,即阻抗匹配。实验仪器实验仪器vEEL-/型实验台v直流数字电压表、直流数字毫安表v恒压源、恒流源v电阻、二极管等元件实验内容与步骤实验内容与步骤(b)戴维宁等效电路(c)诺顿等效电路v设计一线性有源一端口网络（至少其中含有两个电 源），测定其外特性 。RL取不同的值，测量对应的URL和IRL记录于表格中。（当RL=0时，测得IRL=ISC，RL=时，URL=UOC，根据测量结果，求RS。）v用步骤1测得的等效参数构成戴维南等效电路，测量其外特性,RL取值与步骤1相同，并与步骤1所得结果进行比较。v根据实际电压源与电流源的等效变换条件，将由测量参数电压源US与电阻RS串联构成的戴维南等效电路，等效成电流源电路，即诺顿等效电路，并与戴维南等效电路外接一组同样大小负载，从而验证电源的等效变换。v将负载电阻RL调整到与RS等值，由电压表、电流表测量值计算此时功率是否为最大传输功率。实验记录表格实验记录表格 RL 数 据0RSRL1RL2RL3RL4RL5原网络 URL IRL戴维宁等效电路 URL IRL诺顿等效电路 URL IRL实验注意事项实验注意事项v设计实验时尽量选择标准阻值的电阻。v设计的一端口网络其开路电压与短路电流值注意不能超过恒压源与恒流源所能输出最大值。v设计实验时要注意选择电源的大小，不要使电路中的电流超过直流数字毫安表的量程和电阻允许通过值，以免造成仪器和元件的损坏。vRL取七个以上不同值，其中包括RL=0，RL=时两个点。v测量时注意仪表极性与量程的更换。v改接线路时，要关掉电源。数据分析及思考题数据分析及思考题v在求有源一端口网络等效电路中的RS时，如何理解“该网络中所有独立电源均置零”？实验中怎样将独立电源置零？v给一线性有源一端口网络，在不测量ISC和UOC的情况下，如何用实验方法求得其等效参数？v实际电压源与实际电流源等效变换的条件是什么？所谓“等效”是对谁而言？电压源与电流源能否等效变换？v什么是阻抗匹配？电路传输最大功率的条件是什么？返 回受控源的实验研究受控源的实验研究 l实验目的实验目的l实验原理实验原理l实验仪器实验仪器l实验内容与步骤实验内容与步骤l实验注意事项实验注意事项l数据分析及思考题数据分析及思考题实验目的实验目的v加深对受控源的理解；加深对受控源的理解；v熟悉由运算放大器组成受控源电路的分析方法，了熟悉由运算放大器组成受控源电路的分析方法，了解运算放大器的应用；解运算放大器的应用；v掌握受控源特性的测量方法。掌握受控源特性的测量方法。实验原理实验原理v受控源分类受控源分类 受控源向外电路提供的电压或电流是受其它支路的电压或电流控制，因而受控源是双口元件：一个为控制端口，或称输入端口，输入控制量（电压或电流），另一个为受控端口或称输出端口，向外电路提供电压或电流。根据控制变量与受控变量的不同组合，受控源可分为四类：1)电压控制电压源（电压控制电压源（VCVS），），如图1-(a)所示，其特性为：其中：称为转移电压比 （即电压放大倍数）。2)电压控制电流源（电压控制电流源（VCCS），），如图1-(b)所示，其特性为：其中：称为转移电导。3)3)电流控制电压电流控制电压源源（CCVSCCVS），），如图1-(c)1-(c)所示，其特性为：其中：称为转移电阻。4)4)电流控制电流源（电流控制电流源（CCCSCCCS），如图1-(1-(d d)所示，其特性为：其中：称为转移电流比 （即电流放大倍数）。v用运算放大器组成的受控源用运算放大器组成的受控源 1）运算放大器）运算放大器 的特点：的特点：其电路符号如图2所示，具有两个输入端：同相输入端u和反相输入端u，一个输出端uO，放大倍数为A，则 uO=A（uu）.特性1：uu；特性2：ii 2)应用运算放大器组成的应用运算放大器组成的VCVS原理原理 由运算放大器的特性1：(uu=u1):由运算放大器的特性2:得转移电压比：实验仪器实验仪器vEEL-/型实验台v直流数字电压表、直流数字毫安表 v恒压源（含6V，12V，030V可调）v恒流源v运算放大器、电阻、电位器等元件实验内容与步骤实验内容与步骤v测试电压控制电压源（VCVS）特性:（1）测试VCVS的转移特性U2=f（U1）（2）测试VCVS的负载特性U2=f（RL）U1(V)0123456U2(V)U2(V)RL()50701002003005001000U2(V)v测试电压控制电流源（VCCS）特性:（1）测试VCVS的转移特性I2=f（U1）（2）测试VCVS的负载特性I2=f（RL）U1(V)00.511.522.533.5I2(mA)RL(k)5020105310.50.2I2(mA)v测试电流控制电压源（CCVS）特性:（1）测试CCVS的转移特性U2=f（I1）（2）测试CCVS的负载特性U2=f（RL）I1(mA)00.050.10.150.20.250.3U2(V)RL()501001502005001K2K10KU2(V)v测试电流控制电流源（CCCS）特性:（1）测试CCCS的转移特性I2=f（I1）（2）测试CCCS的负载特性I2=f（RL）I1(mA)00.050.10.150.20.250.3I2(mA)RL()501001502005001K2K10KI2(mA)实验注意事项实验注意事项v用恒流源供电的实验中，不允许恒流源开路；v运算放大器输出端不能与地短路，输入端电压不宜过高（小于5V）。v运算放大器工作时，注意接通偏置电源。数据分析及思考题数据分析及思考题v根据实验数据，分别绘出四种受控源的转移特性和负载特性曲线，求出相应的转移参量、g、r和；v参考测量数据，说明转移参量、g、r和受电路中哪些参数的影响？如何改变它们的大小？v若受控源控制量的极性反向，试问其输出极性是否发生变化？v如何由两个基本的CCVC和VCCS获得其它两个CCCS和VCVS，它们的输入输出如何连接？返 回交流电路参数的测定三表法交流电路参数的测定三表法 l实验目的实验目的l实验原理实验原理l实验仪器实验仪器l实验内容与步骤实验内容与步骤l实验注意事项实验注意事项l数据分析及思考题数据分析及思考题实验目的实验目的v学习用交流电压表，交流电流表和功率表测量元件学习用交流电压表，交流电流表和功率表测量元件的交流等效参数；的交流等效参数；v学习使用功率表；学习使用功率表；实验原理实验原理v理论依据理论依据 交流电路元件的阻抗值或无源一端口网络的等效阻抗值可以用交流电压表、电流表、功率表测量计算得到，此方法为间接测量方法。实验原理图 v判断阻抗性质，测量阻抗性质的方法判断阻抗性质，测量阻抗性质的方法 1）在被测元件两端并联一合适电容，观察回路电流：若电流表减小，则阻抗为感性，X取正值。若电流表增大，则阻抗为容性，X取负值。2）利用示波器测量阻抗元件的电流及端电压之间的相位关系，电流超前电压为容性，电流滞后电压为感性。3）电路中接入功率因数表，从表上直接读出被测阻抗的值，读数超前为容性，读数滞后为感性。4）本实验采用数字式功率因数表第一位性质显示位来判别被测元件的性质。显示“L”为感性，显示“C”为容性。v功率表、功率因素表的原理和接线方式功率表、功率因素表的原理和接线方式(实验原理图实验原理图）功率表和功率因素表原理一样，一般都有四个接线端钮，其中两个是电流线圈端钮，另外两个是电压线圈端钮。通常在电流支路的一端（简称电流端）和电压支路的一端（简称电压端）标有*号（一般称它们为“发电机端”）。正确接线方法：一是功率表标有*号的电流端钮必须接至电源的一端，而另一电流端则接至负载端，电流线圈是串联接入电路的；二是功率表中标有*号的电压端钮，可以接至电流端钮的任一端，而另一个电压端则跨接到负载的另一端，电压线圈是并联接入电路的。分为电压线圈前接法（本实验使用）和电压线圈后接法。v调压器的使用调压器的使用 使用调压器时，每次都应该从零开始逐渐增加，直到所需的电压值。因此，接电源前，调压器的手柄位置应在零位；使用完毕后，也应随手将手柄调回到零位，然后断开电源。实验内容与步骤返回1（返回2）v分别测量电感性元件A（镇流器）和电容性元件B（C=5f)的交流参数，按图接线，测量数据记录于表格。v分别测量A、B串联和并联时等效阻抗，并用实验方法判别阻抗的性质，测量数据记录于表格。实验记录表格实验记录表格被测元件U(V)I(A)P(W)电感性元件A0.2电容性元件B0.2 A、B串联0.2 A、B并联0.1实验仪器实验仪器vEEL-/型实验台v单相调压器 v交流电压表、交流电流表 v功率因数表 v被测电感性元件 v电容（或电容箱）实验注意事项实验注意事项v单相调压器使用之前，先把电压调节手轮调在零位，接通电源后再从零位开始逐渐升压,做完每一项实验之后，把调压器调回零位，然后断开电源。v在表格的计算值中，注意X和B的正负号。v本实验中电源电压较高，必须严格遵守安全操作规程，身体不要触及带电部位，以保证安全。数据分析及思考题数据分析及思考题v由实验参数作出元件A、B串联时的阻抗三角形和并联时的导纳三角形。（注意坐标的比例要选择适当）。v若用功率因数表替换三表法中使用的功率表，是否也能测出元件的等效阻抗？为什么？v用三表法测参数时，为什么在被测元件两端并接电容可以判断元件的性质？试用相量图加以说明。返 回提高功率因数的研究提高功率因数的研究（感性）l实验目的实验目的l实验原理实验原理l实验仪器实验仪器l实验内容与步骤实验内容与步骤l实验注意事项实验注意事项l数据分析及思考题数据分析及思考题实验目的实验目的v研究提高感性负载功率因数的方法和意义；研究提高感性负载功率因数的方法和意义；v进一步熟悉、掌握使用交流仪表和自耦调压器；进一步熟悉、掌握使用交流仪表和自耦调压器；v进一步加深对相位差等概念的理解。进一步加深对相位差等概念的理解。实验原理实验原理v提高功率因素的意义和方法提高功率因素的意义和方法 若电源向负载传送的功率 ,当功率P和供电电压U一定时:COSCOSI线路电压降 U=IR1线路功率损耗 P=I2 R1无功功率,经济效益和供电质量耗材实验仪器实验仪器vEEL-/型实验台v交流电压表、电流表、功率表v自耦调压器(输出交流可调电压)v日光灯管一根，镇流器一只，起辉器一只，电容若干。实验内容与步骤实验内容与步骤 v测量电感性负载的功率因数测量电感性负载的功率因数 在实验电路中，断开所有电容器，调整自耦调压器，使输出电压U U 等于220V，测量日光灯两端的电压U UR R 和镇流器两端的电压U UL L 以及电流I I 和功率P P，记入的数据表中，并计算出功率因数。v提高电感性负载的功率因数提高电感性负载的功率因数 保持负载电压U U 等于220V，改变电容的数值（0.47F到6F），测量电流I I、电容电流I IC C、负载电流I IRLRL 和功率P P（注意观察它们的变化情况），并计算出功率因数并记入表中。实验数据表格实验数据表格：C(F)UL(V)UR(V)I(A)IC(A)IRL(A)P(W)00.4711.4722.4733.474.04.4756实验注意事项实验注意事项v功率表要正确接入电路，通电时要经指导教师检查。v注意自耦调压器的准确操作。v本实验用电流插头和插座测量三个支路的电流。v在实验过程中，一直要保持输出电压U等于220V，以便对实验数据进行比较。数据分析及思考题数据分析及思考题v根据实验数据，计算日光灯并联不同电容器时的功率因数,并说明并联电容器对功率因数的影响；感性负载上的电流和功率是否改变？v一般的负载为什么功率因数较低？负载较低的功率因数对供电系统有何影响？为什么？v提高线路功率因数为什么只采用并联电容器法，而不用串联法？所并的电容器是否越大越好？返 回、串联谐振电路的研究串联谐振电路的研究 l实验目的实验目的l实验原理实验原理l实验仪器实验仪器l实验内容与步骤实验内容与步骤l实验注意事项实验注意事项l数据分析及思考题数据分析及思考题实验目的实验目的v加深理解电路发生谐振的条件、特点，掌握电路品加深理解电路发生谐振的条件、特点，掌握电路品质因数（电路质因数（电路值）、通频带的物理意义及其测定值）、通频带的物理意义及其测定方法；方法；v学习用实验方法绘制学习用实验方法绘制、串联电路不同串联电路不同值值下的幅频特性曲线；下的幅频特性曲线；v熟练使用信号源、频率计和交流毫伏表。熟练使用信号源、频率计和交流毫伏表。实验原理实验原理v谐振发生的条件和特点：谐振发生的条件和特点：在、串联电路中，电路复阻抗表达式为：当 时，发生谐振。其特点：v品质因数和幅频特性曲线品质因数和幅频特性曲线 1）品质因数：2）幅频特性曲线：f,通频带越窄 幅频曲线越陡选择性越好Q实验仪器实验仪器vEEL-/型实验台v信号源（含频率计）v交流毫伏表v电阻、电容各若干实验内容与步骤v选取合适输入电源 信号源输出正弦波电压作为输入电压U，调节信号源正弦波输出电压，并用交流毫伏表测量，使输入电压的有效值为1V,同时注意观测输入正弦波的频率。v测量、串联电路谐振频率 选取R50，C8000PF，调节信号源正弦波输出电压频率，由小逐渐变大（注意要维持信号源的输出电压不变，用交流毫伏表不断监视），并用交流毫伏表测量电阻R两端电压UR，当UR的读数为最大时，读得此时输入电压的频率值即为电路的谐振频率f0，并测量此时的UC与UL值（注意及时更换毫伏表的量限），将测量数据记入自拟的数据表格中。v测量、串联电路的幅频特性 在上述实验电路的谐振点两侧，调节信号源正弦波输出频率，按频率递增或递减500z或KHz,依次各取5个测量点，逐点测出UR、UL和UC 值，记入表1中。v在上述实验电路中，改变电阻值R=100，重复上述步骤的测量过程，将幅频特性数据记入表2中。实验记录表格1(R=50)f (KHZ)f0 UR (V)UL (V)UC (V)实验记录表格2(R=100)f (KHZ)f0 UR (V)UL (V)UC (V)实验注意事项v测试频率点的选择应在靠近谐振频率附近多取几点，在改变频率时，应调整信号输出电压，使其维持在不变；v在测量UL和UC数值前，应将毫伏表的量限改大约十倍，而且在测量UL与UC时毫伏表的“”端接电感与电容的公共点5。数据分析及思考题数据分析及思考题v电路谐振时，比较输出电压UR与输入电压U是否相等？和是否相等？试分析原因。v根据测量数据，绘出不同值的三条幅频特性曲线：Rf(f),f(f),f(f)v计算出通频带与值，说明不同值时对电路通频带与品质因素的影响；v要提高、串联电路的品质因数，电路参数应如何改变？返 回三相电路电压、电流、功率的测量三相电路电压、电流、功率的测量 l实验目的实验目的l实验原理实验原理l实验仪器实验仪器l实验内容与步骤实验内容与步骤l实验注意事项实验注意事项l数据分析及思考题数据分析及思考题实验目的实验目的v掌握三相负载作星形联接、三角形联接的方法，验掌握三相负载作星形联接、三角形联接的方法，验证这两种接法下线、相电压，线、相电流之间的关证这两种接法下线、相电压，线、相电流之间的关系。系。v充分理解三相四线制电系统中中线的作用。充分理解三相四线制电系统中中线的作用。v学会三相负载功率的测量方法学会三相负载功率的测量方法。实验原理实验原理v负载对称：（在三相电源平衡，研究负载端）负载对称：（在三相电源平衡，研究负载端）Y 型联接：Y0 型联接：型联接：v负载不不对称：称：Y ：三相负载不对称三相负载电压不对称 电源中心与负载中心不 重合（如右图）Y0：保证O和O重合N和O重合三相负载电压 对称，但三相负载不对称 :在 的前提下，因某相负载 变化某相电流变化与其相关的某几线电流 变化 实验仪器实验仪器vEEL-/型实验台v交流电压表、电流表、功率表v调压器v组件的三相电路、白炽灯实验内容与步骤实验内容与步骤实验内容与步骤实验内容与步骤v三相负载星形联接测量三相负载星形联接测量 将三相调压器的旋钮置于三相电压输出为0（V）的位置，接图1线路进行正确连接，然后调节调压器使输出三相线电压为220V，将所测得的数据记入表1中。v负载三角形联接测量负载三角形联接测量 按图2改接线路，接通三相电源，并调节调压器，使其输出三相线电压为220V，并按数据表2的内容进行测试。实验记录表格实验记录表格1数 据 状 态负载线电流(A)线电压(V)相电压(V)中线电流IO(A)中点电压UNO(V)A相B相C相IAIBICUABUBCUCAUAOUBOUCO平衡负载 Y0 222 Y222不平 衡负载 Y0 224 Y224 实验记录表格实验记录表格2数 据 状 态负载线电压(V)线电流(A)相电流(A)A相B相C相UABUBCUCAIAIBICIABIBCICA平衡负载222不平衡负载224实验注意事项实验注意事项v本实验采用三相交流市电，线电压为220V，应穿绝缘鞋进实验室。实验时要注意人身安全，不可触及导电部件，以免以外事故发生。v每次接线完毕，必须严格遵守先接线，后通电；先断电，后拆线的实验操作原则。v每次实验完毕，均需将三相调压器旋钮调回零位，如改接线，均需断开三相电源，以确保人身安全。数据分析及思考题数据分析及思考题v验证对称三相电路中的 关系。v用实验数据和观察到的现象，总结三相四线供电系统中中线的作用。v分析三相星形连接不对称负载在无中线情况下，当某相负载开路或短路时会出现什么情况？如果接上中线，情况又如何？v根据对称负载三角形联接时的相电流值作相量图，并求出线电流值，然后与实验测得的线电流作比较，分析之。返 回一阶一阶RC电路过渡过程的研究电路过渡过程的研究 l实验目的实验目的l实验原理实验原理l实验仪器实验仪器l实验内容与步骤实验内容与步骤l实验注意事项实验注意事项l数据分析及思考题数据分析及思考题实验目的实验目的v研究研究一阶电路的零输入响应、零状态响应和全一阶电路的零输入响应、零状态响应和全响应的规律和特点；响应的规律和特点；v学习一阶电路时间常数的测量方法，了解电路参数学习一阶电路时间常数的测量方法，了解电路参数对时间常数的影响；对时间常数的影响；v掌握微分电路和积分电路的基本概念。掌握微分电路和积分电路的基本概念。实验原理实验原理v一阶电路一阶电路 一阶电路由一储能元件和若干电阻元件组成（如图），分为零状态响应和零输入响应。零状态响应（开关拨向2）：零输入响应（开关拨向1）：v微分电路和积分电路微分电路和积分电路 微分电路产生条件：典型波：尖脉冲 积分电路产生条件：典型波：三角波 实验仪器实验仪器vEEL-/型实验台v双踪示波器v信号源（方波输出）v电阻、电容等元件实验内容与步骤实验内容与步骤v选择合适的信号源 US为VP-P2,f=1kHz的方波电压信号。v积分电路 如图接线，用示波器观察UC的波形及变化规律，按1:1的比例定性的描绘（R=10K,C=0.01F)的波形，测量时间常数。根据表1改变参数R和C，定性地将其他两种情况参数下的波形记入表1中，观察响应UR的变化规律。v微分电路 将实验电路中的、元件位置互换，根据表2改变参数R和C，定性地将三种情况参数下的波形记入表2中，观察响应UR的变化规律。实验记录表格1实验参数R=10K C=3200pF C=0.01F C=0.1F波形变化规律实验参数C=0.1F R=1K R=10K R=100K波形变化规律实验记录表格2实验注意事项实验注意事项v调节电子仪器各旋钮时，动作不要过猛。实验前，尚需熟读双踪示波器的使用说明，特别是观察双踪时，要特别注意开关，旋钮的操作与调节。v信号源的接地端与示波器的接地端要连在一起（称共地），以防外界干扰而影响测量的准确性。v示波器的辉度不应过亮，尤其是光点长期停留在荧光屏上不动时，应将辉度调暗，以延长示波管的使用寿命。数据分析及思考题数据分析及思考题v根据实验结果，绘出一阶电路充、放电时C与激励信号对应的变化曲线，由曲线测得值，并与参数值的理论计算结果作比较，分析误差原因。v根据实验结果，绘出积分电路、微分电路输出信号与输入信号对应的波形。v在一阶电路中，当、的大小变化时，对电路的响应有何影响？返 回二阶电路研究二阶电路研究 l实验目的实验目的l实验原理实验原理l实验仪器实验仪器l实验内容与步骤实验内容与步骤l实验注意事项实验注意事项l数据分析及思考题数据分析及思考题实验目的实验目的v研究研究L二阶电路的零输入响应、零状态响应的二阶电路的零输入响应、零状态响应的规律和特点，了解电路参数对响应的影响；规律和特点，了解电路参数对响应的影响；v学习二阶电路衰减系数、振荡频率的测量方法，学习二阶电路衰减系数、振荡频率的测量方法，了解电路参数对它们的影响；了解电路参数对它们的影响；v观察、分析二阶电路响应的三种变化曲线及其特观察、分析二阶电路响应的三种变化曲线及其特点，加深对二阶电路响应的认识与理解。点，加深对二阶电路响应的认识与理解。实验原理实验原理v凡是可用二阶微分方程描述的电路称为二阶电路。零状态响应电压方程可用线性二阶常微分方程描述：零输入响应电压方程：特征根：v从上式看，二阶电路的状态与电路参数R,L,C有关。根据特征根形式的不同，响应分为（以零状态响应为例）：1）当 过阻尼状态，变化曲线如左图 2）当 临界阻尼状态，变化曲线如右图 3)当 欠阻尼状态，变化曲线（以零输入响应为例）如图 特点:具有周期性,衰减振荡.v如图所示，测量C 衰减振荡的参数 1)用示波器测出振荡周期T测量，便可计算出振荡频率 ;2)按照衰减轨迹曲线,测量0.368A对应的时间，可计算出衰减系 数测量；按照衰减轨迹曲线，找出相邻两个最大值的比值，可计算出衰减系数测量；实验仪器实验仪器vEEL-/型实验台v双踪示波器v信号源（方波输出）v晶体管毫伏表v电阻、电容、电感、电位器等元件 实验内容与步骤实验内容与步骤v选择合适的信号源 US为VP-P2,f=1kHz的方波电压信号。v调节电阻器2（R1=10K,L=15mH,C=0.01F)，观察二阶电路的过阻尼过渡到临界阻尼，最后过渡到欠阻尼的变化过渡过程，分别定性地描绘响应的变化波形。v定量测定欠阻尼下的衰减常数和振荡频率，并记入表中。v2 保持不变，按表1改变电路参数，重复上述步骤，仔细观察改变电路参数时和的变化趋势。实验记录表格1 实验参数实验次数元 件 参 数测 量 值R1(K)R2L(mH)C(F)110调至欠阻尼状态101000pF210106800pF310100.01 F430100.01 F实验注意事项实验注意事项v调节电位器2时，要细心、缓慢，临界阻尼状态要找准。v在双踪示波器上同时观察激励信号和响应信号时，显示要稳定，如不同步，则可采用外同步法（看示波器说明）触发。数据分析及思考题数据分析及思考题v根据观测结果，描绘二阶电路过阻尼、临界阻尼和欠阻尼的响应波形；v测算欠阻尼振荡曲线上的衰减系数 、衰减时间常数 、振荡周期 T 和振荡频率 ；v什么是二阶电路的零状态响应和零输入响应？它们的变化规律和哪些因素有关？返 回二端口网络参数的测定二端口网络参数的测定l实验目的实验目的l实验原理实验原理l实验仪器实验仪器l实验内容与步骤实验内容与步骤l实验注意事项实验注意事项l数据分析及思考题数据分析及思考题实验目的实验目的v学习测定无源线性二端口网络的参数学习测定无源线性二端口网络的参数；v根据二端口网络参数做出根据二端口网络参数做出T型型，形等效电路形等效电路；v研究二端口网络及其等效电路在有载情况下的性能研究二端口网络及其等效电路在有载情况下的性能。实验原理实验原理v一个网络，如果其可供与其他网络连接的外伸点数超过2时，则称为多端网络。对于无源线性二端口网络（如图所示），可以用网络参数来表征它的特性，这些参数只决定于二端口网络内部的元件和结构，而与输入（激励）无关。网络参数确定后，两个端口处的电压、电流关系即网络的特性方程就唯一地确定了。v若将二端口网络的输入端电流 和输出端电流 作自变量。电压作因变量，则有特性方程（、称为二端口网络的Z参数参数或称阻抗参数阻抗参数）：其中：当二端口网络为互易网络时，有 。v若将二端口网络的输出端电压 和电流 作自变量。则有特性方程（A、B、C、D 称为二端口网络的T参数参数或称传输传输参数参数）：其中：当二端口网络为互易网络时，有AD-BC=1。v若将二端口网络的输出端电压 和电流 作自变量。则有特性方程（、称为二端口网络的h参数参数或称混合参数混合参数）：其中：当二端口网络为互易网络时，有 。v无源二端口网络的无源二端口网络的T型或型或 型等效电路型等效电路 若已知网络的T参数，则阻抗Z1、Z2、Z3 分别为，其T型等效电路如图所示。v二端口网络的输入阻抗二端口网络的输入阻抗Zin 的实验测量方法的实验测量方法 在二端口网络输出端接一个负载阻抗 ,在输入端接一内阻抗为 的电压源 ,如图所示。实验内容与步骤实验内容与步骤v测定给定二端口网络的Z参数和T参数。v测定二端口网络在有载情况下（即接入负载）的输入电阻，并验算在此有载情况的T参数方程和Z参数方程。v验证二端口网络T型等效电路的等效性。根据（1）测得的参数计算出T型等效电路的参数R1、R2、R3，并用电阻箱组成该T型电路，然后测定：1）T型等效电路T参数和h参数。2）测出有载情况下（与2相同）的输入电阻（RL=100）。实验记录表格实验记录表格1U1(V)U2(V)I1(A)I2(A)100100100实验仪器实验仪器vEEL-/型实验台直流稳压电源 v无源二端口网络实验板 v直流电压表、直流电流表 v电阻箱实验注意事项实验注意事项v确定所给定激励电压U=6V;v设计的实验线路要求安全可靠，操作简单方便;v注意表极性，防止电压源短路.数据分析及思考题数据分析及思考题v根据实验测得的T参数或Z参数计算出对应的H参数，并与测得的H参数相比较。v根据实验测得的T参数计算出二端口网络的输入电阻，并与实验的测得值比较。v根据实验数据比较二端口网络和T型等效电路的等效性。v从测得的T参数和Z参数判别本实验所研究的网络是否是互易网络和对称网络？v二端口网络的参数为什么与外加电压或流过网络的电流无关？返 回多量程电压表、电流表的设计多量程电压表、电流表的设计 l实验目的实验目的l实验原理实验原理l实验仪器实验仪器l实验内容与步骤实验内容与步骤l实验注意事项实验注意事项l数据分析及思考题数据分析及思考题实验目的实验目的v掌握直流电压表、电流表扩展量程的原理和设计方掌握直流电压表、电流表扩展量程的原理和设计方法；法；v学会校验仪表的方法。学会校验仪表的方法。实验原理实验原理v多量程电压表测量电路组成和原理：多量程电压表测量电路组成和原理：表头选用其满量程为I和内阻为R0磁电式仪表扩展成多量程（如1V、10V）的电压表。v多量程电流表测量电路组成和原理：多量程电流表测量电路组成和原理：表头选用其满量程为I和内阻为R0磁电式仪表扩展成多量程（如10mA、100mA、500mA）的电流表。实验内容与步骤实验内容与步骤v设计多量程电压表（1V、10V）。根据原理说明，用磁电式表头（Im=1mA，R0=160）串联一电位器RP1和两个阻值适当的电阻，构成磁电式多量程电压表，量程分别为1V和10V。v设计多量程电流表。用磁电式表头（1mA,160）串联一电位器RP2，再并联三个阻值适当的分流电阻，构成磁电系多量程电流表，量程分别为10mA，100mA，500mA。v用设计好的多量程电压表测量恒压源可调电压输出端电压，并用直流数字电压表校验，如在满量程时有误差，用电位器RP1调整，然后校验其它各点，将校验数据记录在自行设计的数据表中。v用直流数字电流表校验多量程电流表，如在满量程时有误差，用电位器RP2调整，然后校验其它各点，将校验数据记录在自拟的数据表格中。校验电路如图，电源用恒压源的12V输出端，制作的 电流表、直流数字电流表 和电阻RL1、RL2串联，其 中，RL151，RL2用 1的电位器，RL1、RL2 均用来限流，使流过毫安 表的电流不超过其满偏值。实验仪器实验仪器vEEL-/型实验台v直流数字电压表、直流数字电流表v恒压源（含6V，12V，030V可调）v电阻箱、固定电阻、电位器v磁电式表头（1、160）实验注意事项实验注意事项v磁电式表头有正、负两个连接端，电路中一定要保证电流从正端流入，否则指针将反转。v电流表的表头和分流电阻要可靠连接，不允许分流电阻断开。v校准1V和10V电压表满量程时，均要调整电位器RP1。同样，在校准10A、100A、500A电流表满量程时，均要调整电位器RP2。v恒压源的可调稳压输出电压的大小，可通过粗调（分段调）波动开关和细调（连续调）旋钮进行调节,并由数字电压表显示。在启动恒压源时，先 应使其输出电压调节旋钮置零位，待实验时慢慢增大。单相电度表的使用与校验单相电度表的使用与校验 l实验目的实验目的l实验原理实验原理l实验仪器实验仪器l实验内容与步骤实验内容与步骤l实验注意事项实验注意事项l数据分析及思考题数据分析及思考题实验目的实验目的v掌握电度表的接线方法掌握电度表的接线方法v学会电度表的校验方法学会电度表的校验方法 实验原理实验原理v电度表的工作原理电度表的工作原理 电度表是一种感应式仪表，是根据交变磁场在金属(铝盘)中产生感应电流，从而产生转矩的基本原理而工作的仪表，主要用于测量交流电路中的电能。它的指示器是一个“积算机构”，它将转动部分通过齿轮传动机构折换为被测电能的数值，由一系列齿轮上的数字直接指示出来。v电度表的表征参数电度表的表征参数 1）电度表常数C，常在电度表上标明，其单位是 转/1千瓦小时。在某 一测量时间内，负载所消耗的电能W与铝盘的转数N成正比。2）电度表的准确度：指被校验电度表电能测量值与标准表指示的实际电 能之间的相对误差百分数。其中 表示在测量时间T内，被测电路实际消耗的电能，其中P为功率表的测量值。表示在测量时间T内铝盘转数为N。3）电度表的灵敏度：指在额定电压、额定频率及 的条件下，从零开始调节负载电流，测出铝盘开始转动的最小电流值（S5%,IN为额定电流)：4）电度表的潜动：指负载电流等于零时，电度表仍出现缓慢转动的情况，按照规定，在无负载电流情况下，外加电压为电度表额定电压的110（达242V）时，若铝盘的转动超过一周者，判为潜动不合格的电度表。实验内容与步骤实验内容与步骤v用功率表、秒表法校验电度表的准确度用功率表、秒表法校验电度表的准确度 按图接线路，电度表的接线与功率表相同，其电流线圈与负载串联，电压线圈与负载并联。将调压器的输出电压调至220V，按表 要求接通灯组负载，用秒表定时记录电度表铝盘的转数及记录各表的读数。v灵敏度的检查灵敏度的检查 将图中的灯组负载拆除，换接一个100K高阻值的可变电阻器与6.2K的保护电阻相串联，调节可变电阻器电阻值（由最大值100K缓慢向下调节），记下使电度表铝盘刚开始转动时的最小电流值，然后通过计算求出电度表的灵敏度，并与标称值作比较。v 检查电度表的潜动是否合格检查电度表的潜动是否合格 断开负载，调节调压器的输出电压为额定电压的110%（即242V），仔细观察电度表的铝盘是否转动，一般允许有缓慢地转动，但应在不超过一转的任一点上停止，这样，电度表的潜动为合格，反之则不合格。负载情况测 量 值计 算 值 U(V)I(A)P(W)测定时间 (S)转 数 N测量电能Wx(kW.h)实际电能WA(kW.h)相对误差 实验记录表格实验记录表格实验仪器实验仪器vEEL-/型实验台v单相交流电源、单相自耦调压器 v电度表 v功率表、交流电压表、交流电流表v灯组负载、可变电阻器、电阻器v秒表 实验注意事项实验注意事项v实验时，秒表定时，读取转数步调要一致，以确保测量的准确性。数据分析及思考题数据分析及思考题v查找有关资料，了解电度表的结构，原理及其检定方法。v对被校电度表的各项技术指标作出评论。v电度表接线有哪些错误接法，它们会造成什么后果？返 回单相铁芯变压器特性的测试单相铁芯变压器特性的测试 l实验目的实验目的l实验原理实验原理l实验仪器实验仪器l实验内容与步骤实验内容与步骤l实验注意事项实验注意事项l数据分析及思考题数据分析及思考题实验目的实验目的v学会测试变压器各项参数的方法；学会测试变压器各项参数的方法；v学习测绘变压器的空载特性曲线与外特性曲学习测绘变压器的空载特性曲线与外特性曲线；线；v了解变压器的工作原理和运行特性。了解变压器的工作原理和运行特性。实验原理实验原理v变压器空载特性变压器空载特性 当变压器副边处在空载状态，原边电流I1I10，称为空载电流，其大小和原边电压U1有关，两者之间的关系特性称为空载特性。图1v变压器外特性变压器外特性 当原边电压U1不变，随着副边电流I2增大（负载增大，阻抗Z2减小），原、副边绕组阻抗电压降加大，使副边端电压U2下降，这种副边端电压U2随着副边电流I2变化的特性称为外特性。图2v变压器参数的测定 电压比 ，电流比 原边阻抗 ，副边阻抗 ，阻抗比 负载功率 损耗功率 原边线圈铜耗 副边铜耗 ，铁耗实验仪器实验仪器vEEL-/型实验台v交流电压表、交流电流表、功率表v组件箱（含变压器 ，白炽灯 40）v三相调压器（输出可调交流电源）实验内容与步骤实验内容与步骤图1返回图2返回v测绘变压器空载特性，实验电路如图 1 所示，将变压器的高压绕组（副边）开路，低压绕组（原边）与调压器输出端连接。使1从零逐次上升到1.2倍的额定电压（1.236），总共取五点，分别记下各次测得的1、20和10数据，记入自拟的数据表格，绘制变压器的空载特性曲线。v测绘变压器外特性并测试变压器参数实验电路如图2所示，变压器的高压绕组与调压器输出端连接，低压绕组接220、40的白炽灯组负载。使一次测的电压保持在220V,分别测试负载开路及逐次增加负载（并联白炽灯）至额定值（I2N=1.4A),共取五点，分别记下五个仪表的读数，记入自拟的数据表格，绘制变压器外特性曲线。实验记录表格实验记录表格1U1(V)1525303543I10(A)U20(V)实验记录表格实验记录表格2Z02469I1(A)I2(A)U2(v)U1(v)P1(w)实验注意事项实验注意事项v使用三相调压器时应首先调至零位，然后才可合上电源。每次测量完数据后，要将三相调压器手柄逆时针旋到零位置；v实验过程中，必须用电压表监视调压器的输出电压，防止被测变压器输出过高电压而损坏实验设备，且要注意安全，以防高压触电；v空载实验是将变压器作为升压变压器使用，而外特性实验是将变压器作为降压变压器使用；v遇异常情况，应立即断开电源，特处理好故障后，再继续实验。数据分析及思考题数据分析及思考题v根据实验数据，绘出变压器的空载特性和外特性曲线；v根据变压器的外特性曲线，计算变压器的电压调 整率 ；v根据额定负载时测得的数据，计算变压器的各项参数。v为什么空载实验将低压绕组作为原边进行通电实验？此时，在实验过程中应注意什么问题？v空载特性曲线如何判断变压器励磁性能的好坏？返 回 l实验目的实验目的l实验原理实验原理l实验仪器实验仪器l实验内容与步骤实验内容与步骤l实验注意事项实验注意事项l数据分析及思考题数据分析及思考题三相异步电动机的正、反转控制三相异步电动机的正、反转控制 及及Y-控制控制实验目的实验目的v掌握三相异步电动机正、反转控制电路的工作原理、掌握三相异步电动机正、反转控制电路的工作原理、接线及操作方法；接线及操作方法；v了解三相异步电动机正、反转控制电路的应用了解三相异步电动机正、反转控制电路的应用 实验原理实验原理三相异步电动机正、反转手动控制三相异步电动机正、反转手动控制 通过两组主触电改变通入电动机的三相电流相序，实现电动机正、反转。为了避免因误 作而使六个主触点同时闭合工作造成的三相电源短路，本电路设计了“互锁”控制电路。正转操作过程：正转操作过程：按下SBF KMF线圈通电KMF13闭合电机正转KMF4闭合电机保持连续正转（自锁）KMF5断开切断电机反转控制电路（互锁）反转操作过程：反转操作过程：按下SB(停止）按下SBR KMR线圈通电KMR13闭合KMR4闭合 KMR5断开电机反转电机保持连续反转（自锁）切断电机正转控制电路（互锁）三相异步电动机正、反转手动控制（带有互锁环节）三相异步电动机正、反转手动控制（带有互锁环节）按SBF常开闭合常闭断开KMF线圈通电KMR线圈断电KMF13闭合电机正转KMF4闭合电机保持连续正转（自锁）KMF5断开切断电机反转控制电路（互锁）按SBR常闭断开KMF线圈断电KMF13断开电机正转停止KMF4断开电机正转自锁解除KMF5闭合电机反转互锁解除常开闭合KMR线圈通电KMR13闭合电机反转KMR4闭合电机保持连续反转（自锁）KMR5断开切断电机正转控制电路（互锁）正转操作过程正转操作过程反转操作过程反转操作过程三相异步电动机三相异步电动机Y降压起动控制电路降压起动控制电路 按SBF Y转启动过程转启动过程：KM通电并自锁KMY通电KT通电KMY13闭合KMY4断开电机Y联接启动切断电机转控制电路（互锁）KT1延时断开KT2延时闭合转过程：转过程：按SBR 常闭断开KMF线圈断电KMF13断开电机正转停止KMF4断开电机正转自锁解除KMF5闭合电机反转互锁解除常开闭合KMR线圈通电KMR13闭合电机反转KMR4闭合电机保持连续反转（自锁）KMR5断开切断电机正转控制电路（互锁）实验注意事项实验注意事项v每次接线、拆线或长时间讨论问题时，必须断开三相电源，以免发生触电事故；v三相电源线电压调整到220V；v为减小电动机的起动电流，电动机Y连接；v连接线路时使用的导线较多，要注意哪个是接触器KMF？哪个是接触器KMR？v正常操作时，如电动机不转动，应立即断开电源。数据分析及思考题数据分析及思考题v分析电动机正、反转控制的工作原理；v在图控制电路中，误将接触器的辅助“动合”触点作为“互锁”触点串入另一个接触器控制电路中，会出现什么问题？v试分析图1和图2控制电路在操作上有何区别？v在图2控制电路中，有机械“互锁”，能否取消电气“互锁”返 回附录 EEL-型电工实验台EEL-型电工电子教学实验台一、概 述 电工教学实验台，针对以前实验室管理困难，仪器安全得不到保护的缺点，从性能上和结构上进行了改革，采用积木式结构，布局合理，采用指针式、数字化、智能化及计算机接口相结合，根据用户需要进行选择，对控制屏及电源，仪器仪表采取可靠的短路、过载保护，适应了实验室的开放教学，降低了教师的工作量，深受广大师生的好评。二、实验台特点v适应性强 实验的深度和广度可根据不同专业、不同层次的学生进行灵活调整，以达到最佳实验效果。v趣味性强 采用了与传统实验不同的方法，紧密结合实际，极大地提高了学生的感性认识，激发学生进行实验的欲望。v可靠性高 进行实验时，采用多种保护措施，确保在开放性实验过程中，人身、仪器仪表等设备的安全。v综合性强 实验项目既包括了目前国内各类学校的实验项目，又包含了许多新型的实验项目，可让学生和教师进行选择，实验内容丰富，设计合理，除了加深基本理论知识外，还可结合实际情况开设出设计性的实验。v开放性强 实验台设置有实验管理器，具有记录告警次数，设置实验开放时间，结束时间等功能，便于学生合理利用时间，也利于教师对学生的实验成绩进行考评。三、EEL-电工电子教学试验台性能说明v单、三相可调交流电源 提供三相0430V连续可调的交流电源，同时可得到0250V单相可调电源(配有一台1.5KVA的三相自耦调压器)，电源输出超过3A或短路将断开主电源，并声光告警。v实验台的安全保护 1）设备的人身安全保护 a三相隔离变压器的浮地保护、b设有电流型漏电保护器、c三相隔离变压器的输出端设有电压型漏电保护、d强弱电实验导线采用二种不同的实验导线，强电部分采用全塑封闭型安全实验导线，弱点部分采用金属裸露型实验导线。2)仪表保护体系：设备中单三相交流可调电源、恒压源、恒流源、信号源、交流数字毫伏表、交流电压、电流、功率、功率因数表、直流电压、毫安、安培表等都设有短路、开路、过量程保护功能。返 回