电工学实验

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1、实验一 直流电路实验一：实验目的1、初步熟悉实验台的布局和使用。2、学习直流电压表、直流电流表和直流稳压电源的使用和量程选择。3、学习电路的接线方法。4、学习验证基尔霍夫定律、叠加定理及戴维南定理的方法。二：原理说明1、叠加原理 在线性电路中，每一个元件上的电压或电流均可视为各个激励源（电压源或电流源）单 独作用时，在该元件上产生的电压分量或电流分量的代数和。2、基尔霍夫电流定律 任一瞬间，流入某一节点的电流之和等于从该节点流出的电流之和。 基尔霍夫电压定律：任一瞬间，电路中的任一回路各段电压的代数和恒等于0。3、戴维南定理 任何一个线性含源网络，对外部电路而言，总可以用一个理想电压源与一个电

2、阻相串联的有源支路来代替，这个理想电压源的电压等于原网络a、b端 口的开路电压Ub ,这个电阻Rb.等于原网络中所有独立源均除去（即电压源短路，电流源 aboabi开路）后从a、b端口看进去的入端等效电阻。因此，我们把这两个很重要的物理量Ub和aboRabi 叫作“戴维南参数”。abi戴维南参数的获取有计算法和实验法。计算法就是用戴维南定理以及解复杂电路的有关方法计算出Ub和Rb.abo abi实验法有：（1）用欧姆表去测量激励源经无源化处理后a、b端口的电阻Rb.abi（2）用直流电压表去测a、b端口的开路电压Ub,用直流电流表去测a、b端口的短路aboUabo电流Ib,然后用公式R = 计

3、算，就可得到戴维南参数。abs abi Iabs三：验前的预习与练习1、复习教科书中有关叠加原理和戴维南定理的内容。2、对于图11 所示的电路，用叠加原理计算出各支路上的电流和各元件的上的电压 即计算 E1、 E2 单独作用时的电流、电压值， E1 和 E2 共同作用时的电压、电流值， 并将计算出的电压、电流值填入表11 中。3、在图1一1中，将R3支路断开，计算a、b端口的戴维南参数Ub、R、Ib,将计3abo abi abs算值填入表1一3中。并考虑实验时，如何测取这些参数。E2=4V+U2U1R4=10OQR5=200Q图 1 一1四：实验任务与步骤1、叠加原理实验 在实验板上按图12

4、连接线路。(1) E单独作用：把倒向左侧，K2倒向左侧，测量I、I2、I3、UU2、U3，填入表 1 1 中。(2) E2单独作用：把倒向右侧，K2倒向右侧，测量I、I2、I3、UU2、U3，填入表1 1 中。(3) E、E2共同作用：把倒向左侧，K2倒向右侧，测量I、I2、I3、5、U2、U3，填 入表 11 中。比较测量值与计算值的误差，原因何在？KiUKR=510QR3=510Q*U4R2=1KO E2=4VR4=50Q图 2R5=330Q叠加原理数据表表 11电压电流值I1I2I3U1U2U3工作状态E单独作用计算值测量值e2单独作用计算值测量值ee2共同作用计算值测量值2、验证基尔霍

5、夫电流、电压定律按图12接线：(1) 验证基尔霍夫电流定律：I=, I2=，I3=，I与I2+I3相等吗？答案是：。(2) 验证基尔霍夫电压定律：按图12测取UU3、U4、E、U2、U5、E2填入表12。表 1 2回路I回路IIU1U3U4U+U3+U4E1U3U5U厂 U5-U3E2U+U3+U4与E相等吗？U2-U5-U3与e2相等吗？3、戴维南定理实验(1)在实验板上，断开R3，拆除电源线，将E、E2处短路(即把倒向右侧，K2倒向左侧），然后用万用表欧姆档在a、b端口处测取等效电阻Rb.,填入表13中。abi（2）用伏安法测取Ub ：按图12接线，但断开只3，用电压档在a、b端口处测取开

6、路 abo3电压Ub,用电流档测取a、b端口的短路电流Ib,用公式Rb=Ub/Ib，可算出aboabsabi abo absR b,将测量值和计算值填入表13中。abi戴维南参数表 13物理量获取方法UaboRabiabs计算法实验法用欧姆表用伏安法（3）验证戴维南定理的正确性：a、测取原网络在a、b端口的外特性：按图12接线，断开原电路上的R3,接入一电阻箱作为R3,按表14改变R3的阻值, 测取相应U3、I3值，填入表14中，并在坐标纸上做出原网络的外特性曲线。原网络的外特性数据表14负载电阻r3300Q400Q500Q600Q电压U3电流I3b、测取戴维南等效电源的外特性：把实验板拆出不

7、用。按图13重接另一线路，电源的电压值取Ub的值，拿一电阻箱abo作为原等效电路的电阻，电阻值取Rb.的值，另一电阻箱作为负载只3，按表15改变R3 abi33的阻值，测取相应U3、I3值，填入表15中，并在坐标纸上做出等效电源的外特性曲线。比较表14与表15的数据是否相同，两外特性曲线是否一致，戴维南定理正确吗？I3abiU3图 1 3戴维南等效电源的外特性数据表 15负载电阻r3300Q400Q500Q600Q电压U3一电流I3五、实验仪器设备六：实验注意事项1、用欧姆档去测Rb.时，注意不要把稳压电源直接短路，而应将K1右倒、K2左倒实abi12现网络的无源化处理。2、注意电压、电流的正

8、负号。 当电压电流表按参考方向接线时，若指针正偏，取正号；若指针反偏，将表笔对调后才可测量，但读数记为负值。3、稳压电源不允许直接短路。七、实验结果的分析处理（分析误差原因、结论、收获体会等）实验二 日光灯电路的测量及其功率因数的提高一、实验目的1. 了解日光灯电路的工作原理。2. 掌握日光灯线路的接线。3. 了解提高电路功率因数的意义及其方法 C二、原理说明i 220V1图2-1日光灯线路如图2-1所示，图中A是日光灯管，L是镇流器，S是启辉器，C是补偿 电容器，用以改善电路的功率因数（cos申值）。有关日光灯的工作原理请自行翻阅有关资料。三、实验设备序号名称型号与规格数量备注1交流电压表0

9、 450V1D332交流电流表05A1D323功率表1D344自耦调压器1DG015镇流器、启辉器与40W灯管配用各1DG096日光灯灯管40W1屏内7电容器lyF,2.2yF,4.7yF/500V各1DG098白炽灯及灯座220V，15W13DG089电流插座3DG09四、实验内容1. 日光灯线路接线与测量。（把日光灯管看成电阻，把镇流器看成感性元件。）按图2-2接线。经指导教师检查后接通实验台电源，调节自耦调压器的输出，使其输出电压缓慢增大，直到日光灯刚启辉点亮为止，记下三表的指示值。然后将电压调至220V，测量功率P，电流I，电压U, UT，UA等值，验证电压、电流相量关系。LA图2-2

10、测量数值P(W)Cos申I(A)U(V)UL（V）UA(V)启辉值正常工作值2. 并联电路一电路功率因数的改善。按图2-3组成实验线路。经指导老师检查后，接通实验台电源，将自耦调压器的输出调至220V,记录功率表、电压表读数。通过一只电流表和三个电流插座分别测得三条支路的电流，改变电容值，进行电容值测量数值（吓）P(W)COS申U(V)I (A)Il（A）】c（A）012.24.7五、实验注意事项1. 本实验用交流电220V,务必注意用电和人身安全。2. 功率表要正确接入电路。3. 线路接线正确，日光灯不能启辉时， 应检查启辉器及其接触是否良好.六、预习思考题1. 参阅课外资料，了解日光灯的启

11、辉原理。2. 在日常生活中，当日光灯上缺少了启辉器时， 人们常用一根导线将启辉器的两端短 接一下，然后迅速断开，使日光灯点亮（DG09实验挂箱上有短接按钮，可用它代替启辉器 做一下试验。）或用一只启辉器去点亮多只同类型的日光灯，这是为什么？3. 为了改善电路的功率因数，常在感性负载上并联电容器，此时增加了一条电流支路， 试问电路的总电流是增大还是减小，此时感性元件上的电流和功率是否改变？4. 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？七、实验报告1. 完成数据表格中的计算，进行必要的误差分析。2. 根据实验数据，分别绘出电压、电流相量图， 验证相量形

12、式的基尔霍夫定律。3. 讨论改善电路功率因数的意义和方法。4. 装接日光灯线路的心得体会及其他。实验三 三相交流电路电压、电流的测量一、实验目的1. 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、相电压及线、 相电流之间的关系。2. 比较三相三线制和三相四线制供电系统的特点，观察中线的作用。二、原理说明1. 三相负载可接成星形（又称“I”接）或三角瑕又称接）。当三相对称负载作Y 形联接时，线电压ul是相电压u的J3倍。线电流il等于相电流I,即卩LpLpUL =阙,IL=ILPL P在这种情况下，流过中线的电流I0=o,所以可以省去中线。当对称三相负载作形联接时，有il =

13、V3i,ul=u。LpL p2. 不对称三相负载作Y联接时，必须采用三相四线制接法，即Y接法。而且中线必须O 牢固联接，以保证三相不对称负载的每相电压维持对称不变。倘若中线断开，会导致三相负载电压的不对称，致使负载轻的那一相的相电压过高，使 负载遭受损坏；负载重的一相相电压又过低，使负载不能正常工作。尤其是对于三相照明负 载，无条件地一律采用Y0接法。 _3. 当不对称负载作接时，ilhJ3i,但只要电源的线电压UL对称，加在三相负载上LpL的电压仍是对称的，对各相负载工作没有影响。三、实验设备序号名称型号与规格数量备注1交流电压表0 500V12交流电流表05A13万用表1自备4三相自耦调压

14、器15三相灯组负载220V, 15W白炽灯9DGJ-046电门插座3DGJ-04四、实验内容1. 三相负载星形联接（三相四线制供电）按图 3-1 线路组接实验电路。即三相灯组负载经三相自耦调压器接通三相对称电源。将 三相调压器的旋柄置于输出为0V的位置（即逆时针旋到底）。经指导教师检查合格后，方 可开启实验台电源，然后调节调压器的输出，使输出的三相线电压为220V,并按下述内容 完成各项实验，分别测量三相负载的线电压、相电压、线电流、相电流、中线电流、电源与 负载中点间的电压。将所测得的数据记入表3-1中，并观察各相灯组亮暗的变化程度，特别 要注意观察中线的作用。图 3-1表 3-1测量数据实

15、验内容（负载情况）开灯盏数线电流A）线电压V）相电压V）中线 电流 （A）中占1 八、 电压UN0（V）A相B相C相IA1IcUAB&UCAUA0UB0UC0Yo接平衡负载333Y接平衡负载333Yo接不平衡负载123Y接不平衡负载123Yo接B相断开13Y接B相断开13Y接B相短路132. 负载三角形联接（三相三线制供电）按图 3-2 改接线路，经指导教师检查合格后接通三相电源，并调节调压器，使其输出线电压为220V,并按表3-2的内容进行测试。图3-2表 3-2测量数据负载情况开灯盏数线电压=相电压（V）线电流（A）相电流（A）A-B相B-C相C-A相UABUBCUCAIAIBIcIABI

16、BCICA三相平衡333三相不平衡123五、实验注意事项1. 本实验采用三相交流市电，线电压为 380V， 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，防止意外事故发生。2. 每次接线完毕，同组同学应自查一遍， 然后由指导教师检查后，方可接通电源，必 须严格遵守先断电、再接线、后通电；先断电、后拆线的实验操作原则。3. 星形负载作短路实验时，必须首先断开中线，以免发生短路事故。4.为避免烧坏灯泡，DGJ-04实验挂箱内设有过压保护装置。当任一相电压245250V 时，即声光报警并跳闸。因此，在做 Y 接不平衡负载或缺相实验时，所加线电压应以最高 相电压V240V为宜。六、预习

17、思考题1. 三相负载根据什么条件作星形或三角形连接？2. 复习三相交流电路有关内容， 试分析三相星形联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？3. 本次实验中为什么要通过三相调压器将 380V 的市电线电压降为 220V 的线电压使 用？七、实验报告_1. 用实验测得的数据验证对称三相电路中的丫3关系。2. 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。3. 不对称三角形联接的负载，能否正常工作？ 实验是否能证明这一点？4. 根据不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

18、之。5. 心得体会及其他。实验四 三相鼠笼式异步电动机一、实验目的1. 熟悉三相鼠笼式异步电动机的结构和额定值。2. 学习检验异步电动机绝缘情况的方法。3. 学习三相异步电动机定子绕组首、末端的判别方法。4. 掌握三相鼠笼式异步电动机的起动和正、反转连接方法。 二、原理说明1. 三相鼠笼式异步电动机的结构 异步电动机是基于电磁原理把交流电能转换为机械能的一种旋转电机。三相鼠笼式异步电动机的基本结构有定子和转子两大部分。定子主要由定子铁心、三相对称定子绕组 和机座等组成，是电动机的静止部分。三相定 子绕组一般有六根引出线，出线端装在机座外 面的接线盒内，如图4-1所示，根据三相电源 电压的不同，

19、三相定子绕组可以接成星形(Y)或 三角形(),然后与三相交流电源相连。转子主要由转子铁心、转轴、鼠笼式转子 绕组、风扇等组成，是电动机的旋转部分。小 容量鼠笼式异步电动机的转子绕组大都采用铝 浇铸而成，冷却方式一般都采用扇冷式。2. 三相鼠笼式异步电动机的铭牌三相鼠笼式异步电动机的额定值标记在电动机的铭牌上，如下表所示为本实验装置三相 鼠笼式异步电动机铭牌。型号DJ24电压380V/220V接法*/功率180W电流1.13A/0.65A转速1400转/分定额 连续其中：(1) 功率 额定运行情况下，电动机轴上输出的机械功率。(2) 电压 额定运行情况下，定子三相绕组应加的电源线电压值。(3)

20、接法定子三相绕组接法，当额定电压为380V/220V时，应为Y/接法。(4) 电流 额定运行情况下，当电动机输出额定功率时， 定子电路的线电流值。3. 三相鼠笼式异步电动机的检查 电动机使用前应作必要的检查(1) 机械检查检查引出线是否齐全、牢靠；转子转动是否灵活、匀称、有否异常声响等(2) 电气检查a. 用兆欧表检查电机绕组间及绕组与机壳之间的绝缘性能 电动机的绝缘电阻可以用兆欧表进行测量。对额定电压1KV以下的电动机，其绝缘电阻值最 低不得小于1000Q /V,测量方法如图4-2所示。一般500V以下的中小型电动机最低应具有2M Q的绝缘电阻。图4-2b. 定子绕组首、末端的判别异步电动机

21、三相定子绕组的六个出线端有三个首端和三相末端。一般，首端标以A、B、 C,末端标以X、Y、Z,在接线时如果没有按照首、末端的标记来接，则当电动机起动时磁势 和电流就会不平衡，因而引起绕组发热、振动、有噪音，甚至电动机不能起动因过热而烧毁。 由于某种原因定子绕组六个出线端标记无法辨认，可以通过实验方法来判别其首、末端(即 同名端)。方法如下：用万用电表欧姆挡从六个出线端确定哪一对引出线是属于同一相的，分别找出三相绕 组，并标以符号，如A、X； B、Y； C、Z。将其中的任意两相绕组串联，如图4-3所示。图 4-3将控制屏三相自耦调压器手柄置零位，开启电源总开关，按下启动按钮，接通三相交流电源。

22、调节调压器输出，使在相串联两相绕组出线端施以单相低电压U=80100V,测出第三相绕组 的电压，如测得的电压值有一定读数，表示两相绕组的末端与首端相联，如图4-3(a)所示。 反之，如测得的电压近似为零，则两相绕组的末端与末端(或首端与首端)相联，如图4-3(b) 所示。 用同样方法可测出第三相绕组的首末端。4. 三相鼠笼式异步电动机的起动 鼠笼式异步电动机的直接起动电流可达额定电流的47倍，但持续时间很短，不致引起电机过热而烧坏。但对容量较大的电机，过大的起动电流会导致电网电压的下降而影响其他 的负载正常运行，通常采用降压起动，最常用的是Y换接起动，它可使起动电流减小到 直接起动的1/3。其

23、使用的条件是正常运行必须作接法。5. 三相鼠笼式异步电动机的反转 异步电动机的旋转方向取决于三相电源接入定子绕组时的相序，故只要改变三相电源与定子绕组连接的相序即可使电动机改变旋转方向。三、实验设备序号名称型号与规格数量备注1三相交流电源380V、 220V12三相鼠笼式异步电动机DJ2413兆欧表500V1自备4交流电压表0 500V15交流电流表05A16万用电表1自备四、实验内容1. 抄录三相鼠笼式异步电动机的铭牌数据，并观察其结构2. 用万用电表判别定子绕组的首、末端。3. 用兆欧表测量电动机的绝缘电阻。各相绕组之间的绝缘电阻绕组对地（机座）之间的绝缘电阻A相与B相(MQ )A相与地（

24、机座）(MQ)A相与C相(MQ )B相与地（机座）(MQ)B相与C相(MQ )C相与地（机座）(MQ)4. 鼠笼式异步电动机的直接起动（1）采用380V三相交流电源将三相自耦调压器手柄置于输出电压为零位置；控制屏上三相电压表切换开关置“调压 输出”侧；根据电动机的容量选择交流电流表合适的量程。开启控制屏上三相电源总开关，按启动按钮，此时自耦调压器原绕组端J, V、W得电, 调节调压器输出使U、V、W端输出线电压为380V，三只电压表指示应基本平衡。保持自耦调 压器手柄位置不变，按停止按钮，自耦调压器断电。a.按图4-4接线，电动机三相定子绕组接成Y接法；供电线电压为380V；实验线路中Q1 及

25、FU由控制屏上的接触器KM和熔断器FU代替，学生可由U、V、W端子开始接线，以后各控制实 验均同此。图 4-4 Y 接图 4-5 接图 4-6 反转b. 按控制屏上启动按钮，电动机直接起动，观察起动瞬间电流冲击情况及电动机旋转 方向，记录起动电流。当起动运行稳定后，将电流表量程切换至较小量程档位上，记录空载 电流。c. 电动机稳定运行后，突然拆出U、V、W中的任一相电源（注意小心操作，以免触电）， 观测电动机作单相运行时电流表的读数并记录之。再仔细倾听电机的运行声音有何变化。（可 由指导教师作示范操作）d. 电动机起动之前先断开U、V、W中的任一相，作缺相起动，观测电流表读数，记录之，观察电动

26、机有否起动，再仔细倾听电动机有否发出异常的声响。e. 实验完毕，按控制屏停止按钮，切断实验线路三相电源。（2）采用220V三相交流电源调节调压器输出使输出线电压为220V，电动机定子绕组接成接法。按图4-5接线，重 复（1） 中各项内容，记录之。5. 异步电动机的反转 电路如图4-6所示，按控制屏启动按钮，起动电动机，观察起动电流及电动机旋转方向 是否反转？实验完毕，将自耦调压器调回零位，按控制屏停止按钮，切断实验线路三相电源。五、实验注意事项1. 本实验系强电实验，接线前（包括改接线路）、实验后都必须断开实验线路的电源， 特别改接线路和拆线时必须遵守“先断电，后拆线”的原则。电机在运转时，电

27、压和转速均 很高，切勿触碰导电和转动部分，以免发生人身和设备事故。为了确保安全，学生应穿绝缘 鞋进入实验室。接线或改接线路必须经指导教师检查后方可进行实验。2. 起动电流持续时间很短，且只能在接通电源的瞬间读取电流表指针偏转的最大读数， （因指针偏转的惯性，此读数与实际的起动电流数据略有误差），如错过这一瞬间，须将电机 停车，待停稳后，重新起动读取数据。3. 单相（即缺相） 运行时间不能太长， 以免过大的电流导致电机的损坏。六、预习思考题1. 如何判断异步电动机的六个引出线，如何连接成Y形或形，又根据什么来确定该电 动机作Y接或接？2. 缺相是三相电动机运行中的一大故障，在起动或运转时发生缺相，会出现什么现象？ 有何后果？3. 电动机转子被卡住不能转动， 如果定子绕组接通三相电源将会发生什么后果？七、实验报告1. 总结对三相鼠笼机绝缘性能检查的结果， 判断该电机是否完好可用？2. 对三相鼠笼机的起动、反转及各种故障情况进行分析。