1、電工部分電工部分實驗一實驗一 電位、電壓的測定及電路電位圖的繪制電位、電壓的測定及電路電位圖的繪制一、實驗目的一、實驗目的1.明確電位和電壓的概念，驗證電路中電位的相對性和電壓的絕對性2.掌握電路電位圖的繪制方法二、原理說明二、原理說明1.電位與電壓的測量在一個確定的閉合電路中，各點電位的高低視所選的電位參考點的不同而變，但任意兩點間的電位差（即電壓）則是絕對的，它不因參考點電位的變動而改變。據此性質，我們可用一只電壓表來測量出電路中各點的電位及任意兩點間的電壓。2.電路電位圖的繪制在直角平面坐標系中，以電路中的電位值作縱坐標，電路中各點位置（電阻）作橫坐標，將測量到的各點電位在該坐標平面中標

2、出，并把標出點按順序用直線相連接，就可得到電路的電位變化圖。每一段直線段即表示該兩點間電位的變化情況，直線的斜率表示電流的大小。對于一個閉合回路，其電位變化圖形是封閉的折線。以圖 4-1（a）所示電路為例，若電位參考點選為 a 點，選回路電流的方向為順時針（或逆時針）方向，則電位圖的繪制應從點出發，沿順時針方向繞行作出的電位圖如圖 4-1（b）所示。將 a 點置坐標原點，其電位為 0；自 a 至 b 的電阻為 R3，在橫坐標上按比例取線段 R3，得 b 點，根據電流繞行方向可知 b 點電位應為負值，b-IR3，即 b 點電位比 a 點低,故從 b 點沿縱坐標負方向取線段 IR3,得 b點；由

3、b 到 c 為電壓源 E1，其內阻可忽略不計，則在橫坐標上 c、b 兩點重合，由 b 到 c 電位升高值為 E1，即 C-bE1，則從 b點沿縱坐標正方向按比例取線段 E1，得點 c，即線段 bcE1。依此類推，可作出完整的電位變化圖。圖 4-1 電路電位圖的繪制由于電路中電位參考點可任意選定，對于不同的參考點，所繪出的電位圖形是不同的，但其各點電位變化的規律卻是一樣的。在作電位圖或實驗測量時必須正確區分電位和電壓的高低，按照慣例，應先選取回路電流的方向，以該方向上的電壓降為正。所以，在用電壓表測量時，若儀表指針正向偏轉，則說明電表正極的電位高于負極的電位。三、實驗設備三、實驗設備序號名稱型號

4、與規格數量備注1直流穩壓電源030V1 臺RTDG-12直流數字電壓表1 塊RTT013直流數字毫安表1 塊RTT014實驗電路板掛箱1 個RTDG02四、實驗內容四、實驗內容實驗線路如圖 4-2 和圖 4-3 所示，用戶可根據自己使用的實驗掛箱選用其中之一。圖 4-2圖 4-31.以圖 4-2 中的 A 點作為電位參考點，分別測量 B、C、D、E、F 各點的電位值 及相鄰兩點之間的電壓值 UAB、UBC、UCD、UDE、UEF及 UFA，數據列于表 4-1 中。2.以 D 點作為參考點，重復實驗內容 1 的步驟，測得數據記入表中。表 4-1 電位與電壓的測量電位參考點 與 U(V)ABCDE

5、FUABUBCUCDUDEUEFUFA計算值測量值A相對誤差計算值測量值D相對誤差五、實驗注意事項五、實驗注意事項1.實驗線路板系多個實驗通用，本次實驗中不使用電流插頭和插座。2.測量電位時，用指針式電壓表或用數字直流電壓表測量時，用黑色負表筆接電位參考點，用紅色正表筆接被測各點，若指針正向偏轉或顯示正值，則表明該點電位為正（即高于參考點電位） ；若指針反向偏轉或顯示負值，此時應調換萬用表的表筆，然后讀出數值，此時在電位值之前應加一負號（表明該點電位低于參考點電位） 。3.恒壓源讀數以接負載后為準。六、思考題六、思考題實驗電路中若以 F 點為電位參考點，各點的電位值將如何變化？現令 E 點作為

6、電位參考點，試問此時各點的電位值應有何變化？七、實驗報告七、實驗報告1.根據實驗數據，在坐標紙上繪制兩個電位參考點的電位圖形。2.完成數據表格中的計算，對誤差作必要的分析。3.總結電位相對性和電壓絕對性的原理。4.心得體會及其他。實驗二實驗二 基爾霍夫定律基爾霍夫定律一、實驗目的一、實驗目的1.對基爾霍夫電壓定律和電流定律進行驗證，加深對兩個定律的理解。2.學會用電流插頭、插座測量各支路電流的方法。二、原理說明二、原理說明KCL 和 KVL 是電路分析理論中最重要的的基本定律，適用于線性或非線性電路、時變或非變電路的分析計算。KCL 和 KVL 是對于電路中各支路的電流或電壓的一種約束關系，是

7、一種“電路結構”或“拓撲”的約束，與具體元件無關。而元件的伏安約束關系描述的是元件的具體特性，與電路的結構（即電路的接點、回路數目及連接方式）無關。正是由于二者的結合，才能衍生出多種多樣的電路分析方法（如節點法和網孔法） 。KCL 指出：任何時刻流進和流出任一個節點的電流的代數和為零，即i(t)或 I0KVL 指出：任何時刻任何一個回路或網孔的電壓降的代數和為零，即u(t)或 U0運用上述定律時必須注意電流的正方向，此方向可預先任意設定。三、實驗設備三、實驗設備同實驗四四、實驗內容四、實驗內容實驗線路如圖 5-1 和圖 5-2 所示，用戶可根據自己使用的實驗掛箱選擇其中之一。圖 5-1圖 5-

8、21.實驗前先任意設定三條支路的電流參考方向，如圖中的 I1、I2、I3所示，并熟悉線路結構，掌握各開關的操作使用方法。2.分別將兩路直流穩壓源接入電路，令 E16V，E212V，其數值要用電壓表監測。3.熟悉電流插頭和插孔的結構，先將電流插頭的紅黑兩接線端接至數字毫安表的“、”極；再將電流插頭分別插入三條支路的三個電流插孔中，讀出相應的電流值，記入表 5-1 中。4.用直流數字電壓表分別測量兩路電源及電阻元件上的電壓值，數據記入表 5-1 中。表 5-1 基爾霍夫定律的驗證電源電壓(V)支路電流(mA)回路電壓(V)內容E1E2I1I2I3IUFAUABUCDUDEU計算值測量值相對誤差五、

9、實驗注意事項五、實驗注意事項1.兩路直流穩壓源的電壓值和電路端電壓值均應以電壓表測量的讀數為準，電源表盤指示只作為顯示儀表，不能作為測量儀表使用，恒壓源輸出以接負載后為準。2.謹防電壓源兩端碰線短路而損壞儀器。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。當電表指針出現反偏時，必須調換電流表極性重新測量，此時讀得的電流值必須冠以負號。六、預習思考題六、預習思考題1.根據圖 5-1 的電路參數，計算出待測的電流 I1、I2、I3和各電阻上的電壓值，記入表中，以便實驗測量時，可正確地選定毫安表和電壓表的量程。2.若用指針式直流毫安表測各支路電流，什么情況下可能出現指針反偏，

10、應如何處理？在記錄數據時應注意什么？若用直流數字毫安表進行測量時，則會有什么顯示？七、實驗報告七、實驗報告1.根據實驗數據，選定實驗電路中的任一個節點，驗證 KCL 的正確性；選定任一個閉合回路，驗證 KVL 的正確性。2.誤差原因分析。3.本次實驗的收獲體會。實驗三實驗三 疊加原理的驗證疊加原理的驗證一、實驗目的一、實驗目的1.驗證線性電路疊加原理的正確性，從而加深對線性電路的疊加性和齊次性的認識和理解。2.加深理解疊加原理對非線性電路不適用。二、原理說明二、原理說明疊加原理包含兩部分內容：1.線性電路的疊加性：在有幾個獨立源共同作用下的線性電路中，任何一條支路的電流或電壓，都可以看成是由每

11、一個獨立源單獨作用時在該支路所產生的電流或電壓的代數和。2.線性電路的齊次性：當激勵信號（某獨立源的值）增加或減小 K 倍時，電路的響應（即電路中各支路的電流和電壓值）也將增加或減小 K 倍。某獨立源單獨作用是指：在電路中將該獨立源之外的其他獨立源“去掉” ，即電壓源用短路線取代，電流源用開路取代，受控源保持不變。對含非線性元件（如二極管）的電路，疊加原理不適用。疊加原理一般也不適用于“功率的疊加” ，P(I).(U)IU三、實驗設備三、實驗設備序號名稱型號與規格數量備注1雙輸出直流穩壓電源030V 可調1 臺RTDG-12萬用表MF-30 或其它1 塊RTT013直流數字電壓表1RTT014

12、直流數字毫安表1RTDG025疊加原理實驗電路板1四、實驗內容與步驟四、實驗內容與步驟實驗線路如圖 6-1 和圖 6-2 所示，用戶可根據自己使用的實驗掛箱選擇其中之一。1.令電源 E1單獨作用時（將開關 S1投向 E1側，開關 S2投向短路側） ，用直流數字電壓表和毫安表（接電流插頭）測量各支路電流及各電阻元件兩端的電壓，數據記入表格 6-1。圖 6-1 疊加原理的驗證圖 6-2 疊加原理的驗證表 6-1 線性電路疊加原理的驗證測量項目實驗內容E1(v)E2(v)I1(mA)I2(mA)I3(mA)UAB(v)UCD(v)UAD(v)UDE(v)UFA(v)E1單獨作用E2單獨作用E1+E2

13、作用2E2單獨作用E1/2 單獨作用2.令電源 E2單獨作用時（將開關 S1投向短路側，開關 S2投向 E2側） ，重復實驗步驟 2 的測量和記錄。3.令 E1和 E2共同作用時（開關S1和 S2分別投向E1和 E2側） ，重復上述的測量和記錄。4.將 E2的數值增大兩倍，調至(12V 或+16V)，重復上述第 3 項的測量并記錄。5.將 R5換成一只二極管 1N4007（即將開關 S3投向二極管 D 側）重復 15 的測量過程，數據記入表 6-2 中。表 6-2 含二極管的非線性電路測量項目實驗內容E1(v)E2(v)I1(mA)I2(mA)I3(mA)UAB(v)UCD(v)UAD(v)U

14、DE(v)UFA(v)E1單獨作用E2單獨作用E1+E2作用2E2單獨作用E1/2 單獨作用五、實驗注意事項五、實驗注意事項1.用電流插頭測量各支路電流時，應注意儀表的極性及數據表格中“、”號的記錄。2.正確選用儀表量程并注意及時更換。3.恒壓源輸出以接上負載后為準。六、預習思考題六、預習思考題1.疊加原理中 E1、E2分別單獨作用，在實驗中應如何操作？可否直接將不作用的電源（E1或 E2）置零（短接）？2.實驗電路中，若有一個電阻器改為二極管， 試問疊加原理的迭加性與齊次性還成立嗎？為什么？七、實驗報告七、實驗報告1.根據所測實驗數據，歸納、總結實驗結論，即驗證線性電路的疊加性與齊次性。2.

15、各電阻器所消耗的功率能否用疊加原理計算得出？ 試用上述實驗數據，進行計算并作結論。3.通過表 6-2 所測實驗數據，你能得出什么樣的結論？4.本次實驗的收獲與體會。實驗四實驗四 戴維南定理的驗證戴維南定理的驗證一、實驗目的一、實驗目的1.驗證戴維南定理的正確性，加深對兩個定理的理解。2.掌握含源二端網絡等效參數的一般測量方法。3.驗證最大功率傳遞定理。二、原理說明二、原理說明戴維南定理用于復雜電路的化簡，特別是當“外電路”是一個變化的負載的情況。在電子技術中，常需在負載上獲得電源傳遞的最大功率。選擇合適的負載，可以獲得最大的功率輸出。1.戴維南定理任何一個線性有源網絡，總可以用一個含有內阻的等

16、效電壓源來代替，此電壓源的電動勢 Es 等于該網絡的開路電壓 Uoc，其等效內阻 Ro 等于該網絡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.有源二端網絡等效參數的測量方法開路電壓 Uoc 的測量方法直接測量法直接測量法是在含源二端網絡輸出端開路時，用電壓表直接測其輸出端的開路電壓 Uoc，如圖 8-1(a)所示。它適用于等效內阻 Ro 較小，且電壓表的內阻 RvRo 的情況下。零示法在測量具有高內阻(RoRv)含源二端網絡的開路電壓時，用電壓表進行直接測量會造成較大的誤差，為了消除電壓表內阻的影響，往往采用零示測量法，如圖 8-1(b)所示。零示法測量原理是

17、用一低內阻的穩壓電源與被測有源二端網絡進行比較，當穩壓電源的輸出電壓Es 與有源二端網絡的開路電壓 Uoc 相等時，電壓表的讀數將為“0” ，然后將電路斷開，測量此時穩壓電源的輸出電壓，即為被測有源二端網絡的開路電壓。短路電流 Isc 的測量方法直接測量法：是將有源二端網絡的輸出端短路，用電流表直接測其短路電流 Isc。此方法適用于內阻值 Ro 較大的情況。若二端網絡的內阻值很低時，會使 Isc 很大，則不宜直接測其短路電流。間接計算法：是在等效內阻 Ro 已知的情況下，先測出開路電壓 Uoc，再由 IscUoc/Ro 計算得出。等效內阻 Ro 的測量方法直接測量法：將有源二端網絡電路中所有獨

18、立源去掉，用萬用表的歐姆檔測量去掉外電路后的等效電阻 Ro加壓測流法：將含源網絡中所有獨立源去掉，在開路端加一個數值已知的獨立電壓源 E，如圖8-2 所示，并測出流過電壓源的電流 I，則 RoE/I開路、短路法：分別將有源二端網絡的輸出端開路和短路，根據測出的開路電壓和短路電流值進行計算：RoUoc/Isc伏安法：伏安法測等效內阻的連接線路如圖 8-3(a)所示，先測出有源二端網絡伏安特性如圖 8-3(b)所示，再測出開路電壓 Uoc 及電流為額定值 IN 時的輸出端電壓值 UN，根據外特性曲線中的幾何關系，則內阻為Ro=tg=NNIUUocIscUoc（2）半電壓法調被測有源二端網絡的負載電

19、阻RL，當負載電壓為被測有源二端網絡開路電壓Uoc 的一半時，負載電阻值（由電阻箱的讀數確定）即為被測有源二端網絡的等效內阻值。外加電阻法：先測出有源二端網絡的開路電壓 Uoc，然后在開路端接一個已知數值的電阻，并測出其端電壓Ur，則有rUrrRoUocrUrUocRo).1/(實際電壓源和電流源都具有一定的內阻，不能與電源本身分開。所以在去掉電源時，其內阻也去掉了，因此會給測量帶來誤差。三、實驗設備三、實驗設備序號名稱型號與規格數量備注1可調直流穩壓電源030V1 臺RTDG-12可調直流恒流源0500mARTDG-13直流數字電壓表RTT014直流數字毫安表RTT015萬用表MF-30 或

20、其他6可調電阻箱099999.9RTDG087電位器1KRTDG088戴維南定理實驗電路板RTDG02四、實驗內容與步驟四、實驗內容與步驟被測有源二端網絡如圖 8-4(a)和圖 8-5(a)所示，用戶可根據自己使用的實驗掛箱選擇其中之一。圖 8-5 驗證戴維南定理1.測有源二端網絡的等效參數 按圖 8-4(a)線路，將有源二端網絡電路中所有獨立源去掉(Es 用短路線代替，Is 開路)，用萬用表的歐姆檔測量去掉外電路后的等效電阻 Ro；然后用加壓測流法測出 E 和 I，再由 RoE/I 求出 Ro。用開路電壓、短路電流法測定戴維南等效電路的 UOC、ISC。按圖 8-4(a)線路接入穩壓電源 E

21、s 和恒流源 Is，測定 Uoc 和 ISC，計算 Ro 之值。用伏安法測等效內阻 Ro。在有源二端網絡輸出端接入負載電阻箱 RL，測出額定電流 IN15mA下的額定電壓 UN，根據公式計算等效內阻 Ro，數據記入表 8-1 中。表 8-1 測等效內阻 Ro直測法加壓測流法開路、短路法伏安法*外加電阻法Ro()E(V)I(mA)Ro()Uoc(V)Isc(mA)Ro()UN(mA)IN(mA)Ro()U(V)R ()Ro()注：在圖 8-5 中 E 為 9V。* 用外加電阻法測等效內阻 Ro。在有源二端網絡輸出 AB 端接入已知阻值 R510 的電阻，測量負載端電壓 U，數據記入表 8-1 中

22、。*(5)使用圖 8-5 時 E=9V。2. 負載實驗測量有源二端網絡的外特性，在圖 8-4(a)的 AB 端接入負載電阻箱 RL，改變阻值，測出相應的電壓和電流值，數據記入表 8-2 中。表 8-2 有源二端網絡的外特性RL()0U(V)I(mA) 驗證戴維南定理：用一只 1k 的電位器，將其阻值調整到等于按步驟“1”所得的等效電阻 Ro之值， 然后令其與直流穩壓電源（調到步驟“1”時所測得的開路電壓 Uoc 之值）相串聯，如圖 8-4(b)所示(開關 S 投向 1)，測其外特性，對戴氏定理進行驗證，數據記入表 8-3 中。表 8-3 戴維南等效電路的外特性RL()0U(V)I(mA)五、實

23、驗注意事項五、實驗注意事項1. 測量電流時要注意電流表量程的選取，為使測量準確，電壓表量程不應頻繁更換。2. 實驗中，電源置零時不可將穩壓源短接。3. 用萬用表直接測 Ro 時，網絡內的獨立源必須先去掉，以免損壞萬用表。4. 改接線路時，要關掉電源。5. 實驗步驟中打*號的內容可以根據情況選做。六、預習思考題六、預習思考題1. 在求戴維南等效電路時，測短路電流 ISC的條件是什么？在本實驗中可否直接作負載短路實驗？請在實驗前對線路 8-4(a)預先作好計算，以便調整實驗線路及測量時可準確地選取電表的量程。2. 總結測有源二端網絡開路電壓及等效內阻的幾種方法， 并比較其優缺點。七、實驗報告七、實

24、驗報告1. 根據步驟 2 和 3，分別繪出曲線，驗證戴維南定理定理的正確性， 并分析產生誤差的原因。2. 根據實驗步驟中各種方法測得的 UOC與 RO與預習時電路計算的結果作比較，你能得出什么結論。3. 歸納、總結實驗結果。實驗五實驗五 三相交流電路的研究三相交流電路的研究一、實驗目的一、實驗目的1. 掌握三相負載作 Y 接、接的方法，驗證這兩種接法下線、相電量之間的關系。2. 充分理解三相四線供電系統中中線的作用。二、原理說明二、原理說明 在三相電源對稱的情況下，三相負載可以接成星形（接)或三角形(接)。三相四線制電源的電壓值一般是指線電壓的有效值。如“三相 380V 電源”是指線電壓 38

25、0V，其相電壓為 220V；而“三相 220V 電源”則是指線電壓 220V，其相電壓為 127V。1. 負載作 Y 形聯接當負載采用三相四線制(Yo)聯接時，即在有中線的情況下，不論負載是否對稱，線電壓 Ul 是相電壓 UP 的倍，線電流 Il 等于相電流 Ip，即3U1=，I1=IpUp3當負載對稱時，各相電流相等，流過中線的電流 Io0， 所以可以省去中線。 若三相負載不對稱而又無中線(即三相三線制 Y 接)時，UP1/Ul ，負載的三個相電壓不再平3衡，各相電流也不相等，致使負載輕的那一相因相電壓過高而遭受損壞，負載重的一相也會因相電壓過低不能正常工作。 所以，不對稱三相負載作 Y 聯

26、接時，必須采用三相四線制接法，即 Yo 接法，而且中線必須牢固聯接，以保證三相不對稱負載的每相電壓維持對稱不變。2. 負載作形聯接 當三相負載作形聯接時，不論負載是否對稱，其相電壓均等于線電壓，即 UlUp；若負載對稱時，其相電流也對稱，相電流與線電流之間的關系為：Il Ip；3 若負載不對稱時，相電流與線電流之間不再是關系即：IlIp33 當三相負載作形聯接時，不論負載是否對稱，只要電源的線電壓 Ul對稱，加在三相負載上的電壓 Up仍是對稱的，對各相負載工作沒有影響。3. 三相電源及相序的判斷 為防止三相負載不對稱而又無中線時相電壓過高而損壞燈泡，本實驗采用“三相 220V 電源” ，即線電

27、壓為 220V，可以通過三相自耦調壓器來實現。 三相電源的相序是相對的，表明了三相正弦交流電壓到達最大值的先后次序。 判斷三相電源的相序可以采用圖 21-1 所示的相序指示器電路，它是由一個電容器和兩個瓦數相同的白熾燈聯接成的 Y 接不對稱三相電路。假定電容器所接的是相，則燈光較亮的一相接的是電源的B 相，燈光較暗的一相即為電源的 C 相(可以證明此時 B 相電壓大于 C 相電壓)。三、實驗設備三、實驗設備序號名 稱型號與規格數量備 注1交流電壓表1RTT03-12交流電流表1RTT03-13萬用表1另備4三相自耦調壓器1RTDG-15三相燈組負載220V/40W 白熾燈9RTDG076電流插

28、孔6RTDG07四、實驗內容四、實驗內容1. 三相負載星形聯接 按圖 21-2 連接實驗電路，三相對稱電源經三相自耦調壓器接到三相燈組負載，首先檢查三相調壓器的旋柄是否置于輸出為 0V 的位置（即逆時針旋到底的位置） ，經指導教師檢查合格后，方可合上三相電源開關，然后調節調壓器的旋柄，使輸出的三相線電壓為 220V。三相四線制 Yo 形聯接 (有中線) 按表 21-1 要求，測量有中線時三相負載對稱和不對稱情況下的線/相電壓、線電流和中線電流之值，并觀察各相燈組亮暗程度是否一致，注意觀察中線的作用。表表 21-1 三相四線制三相四線制 Yo 形聯接形聯接負 載 情 況測 量 數 據開 燈 盞

29、數線電流（A）線電壓（V）相電壓（V）A 相B 相C 相IAIBICUABUBCUCAUAOUBOUCO中線電流Io（A）40WX340WX340WX340WX140WX240WX340WX1斷路40WX3 三相三線制 Y 形聯接 (斷開中線) 將中線斷開，測量無中線時三相負載對稱和不對稱情況下的各電量，特別注意不對稱負載時電源與負載中點間的電壓的測量。將所測得的數據記入表 21-2 中，并觀察各相燈組亮暗的變化情況。表表 21-2 三相三線制三相三線制 Y 形聯接形聯接測 量 數 據負 載 情 況開 燈 盞 數線電流（A）線電壓（V）相電壓（V）A 相B 相C 相IAIBICUABUBCUC

30、AUAOUBOUCO中線電流Io（A）40WX340WX340WX340WX140WX240WX340WX1斷路40WX3 判斷三相電源的相序 將相負載換成 4.7F 電容器，B、C 相負載為相同瓦數的燈泡，根據燈泡的亮度判斷所接電源的相序。2. 三相三線制形聯接 按圖 21-3 改接線路，經指導教師檢查合格后接通三相電源，并調節調壓器，使其輸出線電壓為220V，并按表 21-3的內容進行測試。開 燈 盞 數線電壓（V）線電流（A）相電流（A）測 量 數 據負 載 情 況A-B 相B-C 相C-A 相UABUBCUCAIAIBICIABIBCICA三相平平三相不平衡五、實驗注意事項五、實驗注意

31、事項1. 本實驗采用線電壓為 380V 的三相交流電源，經調壓器輸出為 220V，實驗時要注意人身安全，不可觸及導電部件，防止意外事故發生。 2. 每次接線完畢，同組同學應自查一遍， 確認正確無誤后方可接通電源。實驗中必須嚴格遵守“先接線、后通電” “先斷電、后拆線”的安全實驗操作規則。 3. 星形負載作短路實驗時，必須首先斷開中線，以免發生短路事故。六、預習思考題六、預習思考題 1. 三相負載根據什么條件作星形或三角形聯接？ 2. 復習三相交流電路有關內容， 試分析三相星形聯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

32、通過三相調壓器將 380V 的線電壓降為 220V 的線電壓使用？七、實驗報告七、實驗報告 1. 用實驗測得的數據驗證對稱三相電路中的關系。3 2. 用實驗數據和觀察到的現象， 總結三相四線供電系統中中線的作用。 3. 不對稱三角形聯接的負載，能否正常工作？ 實驗是否能證明這一點？ 4. 根據不對稱負載三角形聯接時的相電流值作相量圖，并由相量圖求出線電流之值，然后與實驗測得的線電流作比較。實驗六實驗六 異步電動機點動和自鎖控制異步電動機點動和自鎖控制一、實驗目的一、實驗目的1.通過對三相鼠籠式異步機點動控制和自鎖控制線路的實際安裝接線，掌握由電氣原理圖變換成安裝接線圖的知識2.通過實驗進一步加

33、深理解點動控制和自鎖控制的特點二、原理說明二、原理說明1.繼電接觸控制在各類生產機械中獲得廣泛的應用，凡是需要進行前后、上下、左右、進退等運動的生產機械，均采用傳統的典型的正、反轉繼電接觸控制。交流電動機繼電接觸控制電路的主要設備是交流接觸器，其主要構造為：電磁系統鐵心、吸引線圈和短路環。觸頭系統主觸頭和輔助觸頭，還可按吸引線圈得電前后觸頭的動作狀態，分常開、常閉兩類。消弧系統在切斷大電流的觸頭上裝有滅弧罩，以迅速切斷電弧。接線端子，反作用彈簧等。2.在控制回路中常采用接觸器的輔助觸頭來實現自鎖和互鎖控制。要求接觸器線圈得電后能自動保持動作后的狀態，稱為是“自鎖” ，通常用接觸器自身的常開觸頭

34、與起動按鈕相并聯來實現。這種在同一時間里兩個接觸器只允許一個工作的控制作用稱為“互鎖” ，通常采用接觸器的常閉輔助觸點實現電氣互鎖。為了避免正、反轉兩個接觸器同時得電而造成三相電源短路事故，必須增設互鎖控制環節。為操作的方便，也為防止因接觸器觸頭長期大電流的燒蝕而偶發觸頭粘連后造成的三相電源短路事故，通常在具有正、反轉控制的線路中采用既有接觸器的常閉輔助觸頭的電氣互鎖，又有復合按鈕機械互鎖的雙重互鎖的控制環節。3.控制按鈕通常用以短時通、斷小電流的控制回路，以 實現近、遠距離控制電動機等執行部件的起、?；蛘⒎崔D控制。按鈕是專供人工操作使用.對于復合按鈕，其觸點的動作規律是：當按下時，其常閉觸

35、頭先斷，常開觸頭后合；當松手時，則常開觸頭先斷，常閉觸頭后合。4.在電動機運行過程中，應對可能出現的故障進行保護。采用熔斷器作短路保護，當電動機或電器發生短路時，即使熔斷熔體，達到保護線路、保護電源的目的。熔體熔斷時間與流過的電流關系稱為熔斷器的保護特性，這是選擇熔體的主要依據。采用熱繼電器實現過載保護，使電動機免受長期過載之危害。其主要的技術指標是整定電流值，即電流超過此值的 20%時，其常閉觸頭應能在一定時間內斷開，切斷控制回路，動作后只能由人工進行復位。5.在電氣控制線路中，最常見故障發生在接觸器上。接觸器線圈的電壓等級通常有 220V 和 380V等，使用時必須認清，切勿疏忽，否則，電

36、壓過高易燒壞線圈，電壓過低，吸力不夠，不易吸合或吸合頻繁，這不但會產生很大的噪聲，也因此氣隙增大，致使電流過大，也易燒壞線圈。此外，在接觸器鐵心的部分端面嵌裝有短路銅環，其作用是為了使鐵心吸合牢靠，消除顫動與噪聲，若發現短路環脫落或斷裂現象，接觸器將會產生很大 的振動與噪聲。三、實驗設備三、實驗設備序號名稱型號與規格數量備注1三相交流電源220V2三相異步電動動RTDJ3513交流接觸器CJ546-91RTT064復合按鈕2RTT065熱繼電器JR16B-20/301RTT066交流電壓表1RTT03-17萬用電表1四、實驗內容四、實驗內容認識各電器的結構、圖形符號、接線方法；抄錄電動機及各電

37、器銘牌數據；并用萬用表 檔檢查各電器線圈、觸頭是否完好。鼠籠機接成 接法；實驗線路電源接三相自耦調壓器輸出端 U、V、W，供電線電壓為 220V。1.點動控制 按圖 27-1 點動控制線路進行安裝接線，接線是先接主電路，它是從 220V 三相交流電源的輸出端U、V、W 開始，經接觸器 KM 主觸頭，熱繼電器 FR 的熱元件到電動機 M 的三個線端 A、B、C 的電路，用導線按順序串聯起來。主電路連接完整無誤后，再連接控制電路，它是從 220V 三相交流電源某輸出端（如 V）開始，經過常開按鈕 SB1、接觸器 KM 的線圈、熱繼電器 FR 的常閉觸頭到三相交流電源另一輸出端（如 W） ，顯然它是

38、對接觸器 KM 線圈供電的電路。接好線路，經指導教師檢查后，方可進行通電操作。開啟控制屏電源總開關，按起動按鈕，調節調壓器輸出，使輸出線電壓為 220V。按起動按鈕 SB1，對電動機 M 進行點動操作，比較按下 SB1與松開 SB1電動機和接觸器的運行情況。實驗完畢，按控制屏停止按鈕，切斷實驗線路三相交流電源。2、自鎖控制電路按圖 27-2 所示自鎖線路進行接線，它與圖 28-1 的不同點在于控制電路中多串聯一只常閉按鈕SB2，同時在 SB1上并聯一只接觸器 KM 的常開觸頭，它起自鎖作用。接好線路經指導教師檢查后，方可進行通電操作。按控制屏啟動按鈕，接通 220V 三相交流電源。按起動按鈕

39、SB1，松手后觀察電動機 M 是否繼續運轉。按停止按鈕 SB2，松手后觀察電動機 M 是否停止運轉。按控制屏停止按鈕 切斷實驗線路三相電源，拆除控制回路中自鎖觸頭 KM，再接通三相電源，啟動電動機，觀察電動機及接觸器的運轉情況。從而驗證自鎖觸頭的作用。實驗完畢，將自耦調壓器調回零位，按控制屏停止按鈕，切斷實驗線路的三相交流電源。五、實驗注意事項五、實驗注意事項1.接線時合理安排掛箱位置，接線要求牢靠、整齊、清楚、安全可靠。2.操作時要大膽、心細、謹慎，不許用手觸及各電器元件的導電部分及電動機的轉動部分，以免觸電及意外損傷。3.要觀察電器動作情況時，必須在斷電情況下小心地搖開掛箱面板，然后再接通

40、電源進行操作與觀察。六、預習思考題六、預習思考題1.試比較點動控制線路與自鎖控制線路從結構上看主要區別是什么？從功能上看主要區別是什么？2.自鎖控制線路在長期工作后可能出現失去自鎖作用。試分析產生的原因是什么？3.交流接觸器線圈的額定電壓為 220V，若誤接到 380V 電源上會產生什么后果？反之，若接觸器線圈電壓為 380V，而電源線電壓為 220V，其結果又如何？4.在主回路中熔斷器和熱繼電器熱元件可否少用一只或兩只？熔斷器和熱繼電器兩者可否只采用其中一種就可起到短路和過載保護作用？為什么？、實驗七實驗七 異步電動機正反轉控制異步電動機正反轉控制一、實驗目的一、實驗目的1.通過對三相鼠籠式

41、異步電動機正反轉控制線路的安裝接線，掌握由電氣原理圖接成實際操作電路的方法。2.加深對電氣控制系統各種保護、自鎖、互鎖等環節的理解。3.學會分析、排除繼電接觸控制線路故障的方法。二、原理說明二、原理說明在鼠籠機正反轉控制線路中，通過象序的更換來改變電動機的旋轉方向。本實驗給出兩種不同的正、反轉控制線路如圖 28-1 及 28-2，具有如下特點：1.電氣互鎖為了避免接觸器 KM1（正轉） 、KM2（反轉）同時得電吸合造成三相電源短路，在 KM1（KM2）線圈支路中串接有 KM2（KM1）常閉觸頭，它們保證了線路工作時 KM1、KM2不會同時得電（如圖28-1） ，以達到電器互鎖目的。2.電氣和機

42、械雙重互鎖除電氣互鎖外，可再采用復合按鈕 SB1與 SB2組成的機械互鎖環節（如圖28-2） ，以求線路工作更加可靠。3.線路具有短路、過載、失、欠壓保護等功能。三、實驗設備三、實驗設備序號名稱型號與規格數量備注1三相交流電源220V2三相異步電動動RTDJ3513交流接觸器CJ46-91RTT064復合按鈕2RTT065熱繼電器JR16B-20/3D1RTT066交流電壓表1RTT03-17萬用電表1四、實驗內容四、實驗內容認識各電器的結構、圖形符號、接線方法；抄錄電動機及各電器銘牌數據；并用萬用表 檔檢查各電器線圈、觸頭是否完好。鼠籠機接成 接法；實驗線路電源端接三相自耦調壓器輸出端 U、

43、V、W，供電線電壓為 220V。1.接觸器聯鎖的正反轉控制線路按圖 28-1 接線，經指導教師檢查后，方可進行通電操作。(1)開啟控制屏電源總開關，按啟動按鈕調節調壓器輸出，使輸出線電壓為 220V。(2)按正向啟動按鈕 SB1，觀察并記錄電動機的轉向和接觸器的運行情況。(3)按反向啟動按鈕 SB2，觀察并記錄電動機的轉向和接觸器的運行情況。(4)按停止按鈕 SB3，觀察并記錄電動機的轉向和接觸器的運行情況。(5)再按 SB2，觀察并記錄電動機的轉向和接觸器的運行情況。(6)實驗完畢，按控制屏停止按鈕，切斷三相交流電源。圖 28-12.接觸器和按鈕雙重聯鎖的正反轉控制線路按圖 28-2 接線，

44、經指導教師檢查后，方可進行操作。(1)按控制屏啟動按鈕，接通 220V 三相交流電源。(2)按正向啟動按鈕 SB1，電動機正向起動，觀察電動機的轉向及接觸器的動作情況。按停止按鈕SB3，使電動機停轉。(3)按反向啟動按鈕 SB2，電動機反向起動，觀察電動機的轉向及接觸器的動作情況。按停止按鈕SB3，使電動機停轉。(4)按正向（或反向）啟動按鈕，電動機起動后，再去按反向（或正向）啟動按鈕，觀察有何情況發生？(5)電動機停穩后，同時按正、反向兩只啟動按鈕，觀察有何情況發生？(6)失壓與欠壓保護a、按啟動按鈕 SB1（或 SB2）電動機起動后，按控制屏停止按鈕，斷開實驗線路三相電源，模擬電動機失壓（

45、或零壓）狀態，觀察電動機與接觸器的動作情況，隨后，再按控制屏上啟動按鈕，接通三相電源，但不按 SB1（或 SB2） ，觀察電動機能否自行起動？b、重新起動電動機后，逐漸減小三相自耦調壓器的輸出電壓，直至接觸器釋放，觀察電動機是否自行停轉。過載保護打開熱繼電器的后蓋，當電動機起動后，人為地撥動雙金屬片模擬電動機過載情況，觀察電機、電器動作情況。注意：此向內容，較難操作且危險，有條件可由指導教師作師范操作。實驗完畢，將自耦調壓器調回零位，按控制屏停止按鈕，切斷實驗線路電源。五、故障分析五、故障分析1.接通電源后，按啟動按鈕（SB1或 SB2） ，接觸器吸合，但電動機不轉，切發出“嗡嗡”聲響或電動機

46、能起動，但轉速很慢。這種故障來自主回路，大多是一相斷線或電源缺相。2.接通電源后，按啟動按鈕（SB1或 SB2） ，若接觸器通斷頻繁，且發出連續的劈啪聲或吸合不牢，發出顫動聲，此類故障原因可能是：線路接錯，將接觸器線圈與自身的常閉觸頭串在一條回路上了。自鎖觸頭接觸不良，時通時斷。接觸器鐵心上的短路環脫落或斷裂。電源電壓過低或與接觸器線圈電壓等級不匹配。六、預習思考題六、預習思考題1.在電動機正、反轉控制線路中，為什么必須保證兩個接觸器不能同時工作？采用哪些措施可解決此問題，這些方法有何利弊，最佳方案是什么？2.在控制線路中，短路、過載、失、欠壓保護等功能是如何實現的？在實際運行過程中，這幾種保

47、護有何意義？3.圖 28-2 中輔助常閉觸點 KM2和 KM1的作用是什么?若在控制電路中將二者調接，主電路和控制電路能否正常工作?為什么?模擬電子技術部分模擬電子技術部分實驗一實驗一 常用電子儀器的使用常用電子儀器的使用一、實驗目的一、實驗目的（1）學習電子電路實驗中常用的電子儀器示波器、函數信號發生器、直流穩壓電源、交流毫伏表、頻率計等的主要技術指標、性能及正確使用方法。（2）初步掌握用雙蹤示波器觀察正弦信號波形和讀取波形參數方法。二、實驗原理二、實驗原理在模擬電子電路實驗中，經常使用的電子儀器有示波器、函數信號發生器、直流穩壓電源、交流毫伏表及頻率計等。它們和萬用電表一起，可以完成對模擬

48、電子電路的靜態和動態工作情況的測試。實驗中要對各種電子儀器進行綜合使用，可按照信號流向，以連線簡捷，調節順手，觀察與讀數方便等原則進行合理布局。各儀器與被測實驗裝置之間的布局與連接如圖 1-1 所示。接線時應注意，為防止外界干擾，各儀器的公共接地端應連接在一起，稱共地。信號源和交流毫伏表的引線通常用屏蔽線或專用電纜線 ；示波器接線使用專用電纜線，即同軸電纜線；直流電源的接線使用普通導線。 圖 1-1 模擬電子電路中常用電子儀器布局圖1示波器示波器示波器是一種用途很廣的電子測量儀器，它既能直接顯示電信號的波形，又能對電信號進行各種參數的測量?，F著重指出下列幾點：（1）尋找掃描光跡 ：將示波器軸顯

49、示方式置“1”或“2”，輸入耦合方式置“GND”。開機并預熱后，若在顯示屏上不出現光點和掃描基線，可按下列操作去找到掃描線： 適當調節亮度旋鈕。 觸發方式開關置“自動”。 適當調節垂直（）、水平（）“位移”旋鈕，使掃描光跡位于屏幕中央。若示波器設有“尋跡”按鍵，可按下“尋跡”按鍵，判斷光跡偏移基線的方向。 （2）雙蹤示波器一般有 5 種顯示方式，即“1”、“ 2”、“ 12”種單蹤顯示方式和“交替”“斷續”種雙蹤顯示方式?！敖惶妗憋@示一般適宜于輸入信號頻率較高時使用；“斷續”顯示一般適宜于輸入信號頻率較低時使用。 （3）為了顯示穩定的被測信號波形，“觸發源選擇”開關一般選為“內”觸發，使掃描觸

50、發信號取自示波器內部的通道。 （4）觸發方式開關通常先置于“自動”位置，待調出波形后，若被顯示的波形不穩定，可置觸發方式開關于“常態”位置，通過調節“觸發電平”旋鈕找到合適的觸發電壓，使被測試的波形穩定地顯示在示波器屏幕上。 有時，由于選擇了較慢的掃描速率，顯示屏上將會出現閃爍的光跡，但被測信號的波形不在軸方向左右移動，這樣的現象仍屬于穩定顯示。 （5）適當調節“掃描速率”開關及“軸靈敏度”開關，使屏幕上顯示 12 個周期的被測信號波形。在測量幅值時，應注意將“軸靈敏度微調”旋鈕置于“校準”位置，即順時針旋轉到底且聽到關的聲音。在測量周期時，應注意將“軸掃速微調”旋鈕置于“校準”位置，即順時針

51、旋轉到底，且聽到關的聲音。還要注意“擴展”旋鈕的位置及使用范圍。根據被測波形在屏幕坐標刻度上垂直方向所占的格數（div或cm）與“軸靈敏度”開關指示值（V/div）的乘積，即可算得信號幅值的實測值。根據被測信號波形的一個周期在屏幕坐標刻度水平方向所占的格數（div或cm）與“掃速”開關指示值（t/div）的乘積，即可算得信號頻率的實測值。 函數信號發生器函數信號發生器 函數信號發生器按需要輸出正弦波、方波、三角波 3 種信號波形。輸出電壓最大可達峰峰值20V。通過輸出衰減開關和輸出幅度調節旋鈕，可使輸出電壓在毫伏（mV）級到伏（V）級范圍內連續調節。 函數信號發生器的輸出信號頻率可以通過頻率分

52、檔開關進行調節。函數信號發生器作為信號源，它的輸出端不允許短路。 3交流毫伏表交流毫伏表交流毫伏表只能在其工作頻率范圍之內，用來測量正弦交流電壓的有效值。為了防止過載而損壞，測量前一般先把量程開關置于量程較大的位置上，然后在測量中逐檔減小量程。三、實驗設備與器件三、實驗設備與器件（1）函數信號發生器；（2）雙蹤示波器；（3）交流毫伏表。四、實驗內容四、實驗內容1用機內校正信號對示波器進行自檢用機內校正信號對示波器進行自檢（1）掃描基線調節：將示波器的顯示方式開關置于“單蹤”顯示（Y1 或 Y2），輸入耦合方式開關置于“GND”，觸發方式開關置于“自動”。開啟電源開關后，調節“輝度”、“聚焦”、

53、“輔助聚焦”等旋鈕，使熒光屏上顯示一條細而且亮度適中的掃描基線。然后調節“X 軸位移”（）和“Y 軸位移”（）旋鈕，使掃描線位于屏幕中央，并且能上下左右移動自如。（2）測試“校正信號”波形的幅度、頻率：將示波器的“校正信號”通過專用電纜線引入選定的通道（Y1 或 Y2），將軸輸入耦合方式開關置于“”或“”，觸發源選擇開關置“內”，內觸發源選擇開關置“Y1 ”或“Y2”。調節軸“掃描速率”開關(tdiv)和 Y 軸“輸入靈敏度”開關（Vdiv），使示波器顯示屏上顯示出一個或數個周期穩定的方波信號。校準“校正信號”幅度將“Y 軸靈敏度微調”旋鈕置于“校準”位置，“Y 軸靈敏度”開關置于適當位置，讀

54、取校正信號幅度，記入表 1-1 中。表 1-1測試項目標準值實測值幅度峰峰值 U / V頻 率 f /kHz上升沿時間/s下降沿時間/s注意：不同型號的示波器，其標準值有所不同，應按所使用示波器將標準值填入表格中。校準“校正信號”頻率將“掃速微調”旋鈕置于“校準”位置，“掃速”開關置于適當位置，讀取校正信號周期，記入表 1-1 中。測量“校正信號”的上升時間和下降時間調節“Y 軸靈敏度”開關及微調旋鈕，并移動波形，使方波信號在垂直方向上正好占據中心軸上，且上、下對稱，便于閱讀。通過掃速開關逐級提高掃描速度，使波形在 X 軸方向擴展（必要時可利用“掃速擴展”開關將波形再擴展 10 倍），并同時調

55、節觸發電平旋鈕，從顯示屏上清楚地讀出上升時間和下降時間，記入表 1-1 中。2用示波器和交流毫伏表測量信號參數用示波器和交流毫伏表測量信號參數調節函數信號發生器有關旋鈕，使輸出頻率分別為 100Hz、1kHz、10 kHz、100 kHz，其有效值均為 1V（交流毫伏表測量值）的正弦波信號。改變示波器“掃速”開關及“Y 軸靈敏度”開關等位置，測量信號源輸出電壓頻率及峰峰值，記入表 1-2 中。表 1-2示波器測量值示波器測量值信號電壓頻率 f /kHz周期 T/ms頻率 f/Hz信號電壓毫伏表讀數/V峰峰值/ V有效值 U / V0.11101003測量兩波形間的相位差測量兩波形間的相位差（1

56、）觀察雙蹤顯示波形“交替”與“斷續”兩種顯示方式的特點YA 、YB均不加輸入信號，輸入耦合方式置“GND”，掃速開關置掃速較低檔位（如 0.5sdiv 檔）或掃速較高擋位（如 5 sdiv 檔）；把顯示方式開關分別置“交替”和“斷續”位置，觀察兩條掃描基線的顯示特點，并記錄之。（2）用雙蹤示波器測量兩波形間的相位差按圖 1-2 連接實驗電路，將函數信號發生器的輸出電壓調至頻率為 1kHz，幅值為 2V 的正弦波；經 RC 移相網絡獲得頻率相同但相位不同的兩路信號 ui和 uR ，分別加到雙蹤示波器的 YA 和 YB 的輸入端。為便與穩定波形，比較兩波形相位差，應使內觸發信號取自被設定的一路信號

57、，而該信號作為測量基準。圖 1-2 兩波形間相位差的測量電路把顯示方式開關置“交替”檔位，將 YA 和 YB 輸入耦合方式開關置“”檔位，調節 YA 、YB 的（）移位旋鈕，使兩條掃描基線重合。將 YA 、YB輸入耦合方式開關置“AC”檔位，調節觸發電平、掃速開關及 YA 、YB 靈敏度開關位置，使在熒光屏上顯示出易于觀察的兩個相位不同的正弦波形 ui及 uR ，如圖 1-3 所示。根據兩波形在水平方向差距 X，及信號周期T ，則可求得兩波形相位差 ，即=360)div()div(TXX圖 1-3 雙蹤示波器顯示兩相位不同的正弦波式中：XT 一個周期所占格數；X 兩個波形在 X 軸方向的差距格

58、數。記錄兩波形的相位差于表 1-3 中。表 1-3相位差一個周期格數兩個波形在 X軸上的差距格數實測值計算值XT =X=為讀數和計算方便，可適當調節掃速開關及微調旋鈕，使波形的一周期只占整格數。五、實驗總結五、實驗總結（1）整理實驗數據，并進行分析（2）問題的討論： 如何操作示波器的有關旋鈕，以便從示波器顯示屏上觀察到穩定、清晰的波形？ 用雙蹤示波器顯示波形，并要求比較相位時，為在顯示屏上得到穩定波形，應怎樣選擇下列開關的位置：a) 顯示方式選擇（Y1 、Y2 、Y1 +Y2 、交替、斷續）；b) 觸發方式（常態、自動）；c) 觸發源選擇（內、外）；d) 內觸發源選擇（Y1 、Y2 、交替）。

59、（3）函數信號發生器有哪幾種輸出波形？它的輸出端能否短接，如用屏蔽線作為輸出引線，則屏蔽層一端應該接在哪個接線柱上？（4）交流毫伏表是用來測量正弦波電壓還是非正弦波電壓？它的表頭指示值是被測信號的什么數值？它是否可以用來測量直流電壓的大??？六、預習要求六、預習要求（1）閱讀實驗附錄 1 中有關示波器部分的內容。（2）已知 C=0.01F、R=10k，計算圖 1-2 中 RC 移相網絡的阻抗角 。實驗二實驗二 晶體管共射極單管放大器晶體管共射極單管放大器一、實驗目的一、實驗目的(1) 學會放大器靜態工作點的調試方法，分析靜態工作點對放大器性能的影響。(2) 掌握放大器電壓放大倍數、輸入電阻、輸出

60、電阻及最大不失真輸出電壓的測試方法。(3) 熟悉常用電子儀器及模擬電路實驗設備的使用。二、實驗原理二、實驗原理圖 2-1 為電阻分壓式工作點穩定的共射級單管放大器實驗電路圖。圖中 R1 和 R2 組成衰減 100 倍電路（因為要輸入 10mV 正弦信號，有的信號發生器最小輸入大于 10mV，此時連上 R2 電阻，輸入1V 正弦信號到 B 點就是 10mV） 。它的偏置電路采用 RB1和 RB2組成的分壓電路，并在發射極中接有電阻 RE，以穩定放大器的靜態工作點。當在放大器的輸入端加入輸入信號 ui后，在放大器的輸出端便可得到一個與 ui相位相反，幅值被放大了的輸出信號 u0，從而實現了電壓放大