电工学实验

电工学实验 北京石油化工学院电工电子教学与实验中心

目录 • 第一单元课程介绍与基础知识 • 第二单元实验内容返回

课程介绍与基础知识 课程介绍第一单元课程介绍与基础知识课程安排课程内容学习方法返回

课程介绍与基础知识 课程介绍 1)开设目的: 本课是一门电子技术基础入门课程，主要介绍从理论到实践的必备基础知识和学习实验基本操作方法及基本电子技术技能。开设目的是为了学习、了解把所学理论知识如何过渡到应用的过程、方法，以便为后续实践教学环节及今后工作打下必要的基础。返回

课程介绍与基础知识 课程安排实验安排：每人一组，按课表规定时间到实验室上课。课程介绍： 16学时，必修课。考核方式：按10%计入学期总成绩。教材：《电工电子基础实践教程》返回

课程介绍与基础知识 学习方法与要求学习方法 1.课前主动预习； 2.课上积极操作勤思考； 3.课后认真总结撰写实验报告； 4.自学为主，指导为辅。返回

课程介绍与基础知识 上课要求学习方法与要求 1. 不缺勤迟到。 2. 课前认真编写预习报告。 3. 课上脑勤手勤，善于发现问题及解决问题。 4. 课后认真总结，写出内容详实丰富的实验报告，每个实验写一份实验报告。 5. 自觉遵守课堂纪律及实验室规章制度, 养成良好的工作作风和操作习惯。返回

课程介绍与基础知识 实验基础知识本章简要介绍实验课的开设意义、任务、特点及学习方法。对预习、实验、总结三个阶段作出了明确分工并提出了要求。返回

课程介绍与基础知识 主要掌握 1.本课的特点及相关课程之间的联系与区别； 2.制订有效的适合自己的学习方法； 3.明确学习目的，指定学习目标。本章内容对全课的学习有指导意义，并以自学为主。返回

课程介绍与基础知识 设计型实验的要求一、实验前要认真理解题目，熟悉预备知识，设计实验过程，完成设计报告。在设计报告中应明确实验目的、实验原理图及实验步骤。二、列出实验用仪器设备、了解实验中所用仪器设备性能，简单叙述其在实验中的作用。三、认真记录实验数据，标明物理量及其单位，记录表格整齐，采集数据点选择合理。四、仔细观察、认真思考实验现象和规律，应用理论知识理解现象的发生、发展过程，积极与教师共同讨论未知问题。返回

课程介绍与基础知识 设计型实验的要求五、遵守实验室规则和实验时间安排，爱护实验仪器和设备，注意安全用电。六、认真完成实验报告。实验报告应包括以下几项内容： 1. 实验目的与内容 2. 实验电路设计 3. 实验仪器设备 4. 实验数据记录 5. 数据处理与分析 6. 结论与体会返回

实验内容 电路分析部分实验1 电工基本知识与基本测量实验2 单口网络实验3 交流电路元件参数的测量实验4 RLC串联电路的频率特性谐振实验5 日光灯电路及其功率因数的提高实验6 三相电路实验7 三相异步电动机的使用实验8 三相异步电动机变频调速演示返回

实验内容 电路分析部分实验1 电工实验基本知识与基本测量 • 一、实验目的 • 学习实验室规章制度和安全用电知识。 • 熟悉实验室供电情况。 • 通过对电阻、电压、电流的测量，熟悉并掌握万用表和直流稳压电源的使用方法。 • 验证KCL、KVL。 • 验证叠加定理。 • 进一步理解电压、电流参考方向（正方向）的意义。 • 二、实验器材与设备 • 实验线路板、直流电压表、直流电流表、万用表、直流稳压电源等。返回

实验内容 电路分析部分实验1 电工实验基本知识与基本测量 • 三、实验预习 • 复习KCL、KVL、复习叠加定理。 • 复习有关参考方向的意义方面的内容。 • 实验前到实验室调研。了解实验设备及各仪表型号及使用方法，抄录实验设备上与本实验有关的参数（如确定R1、R2、R3、R4、R5及Us1、Us2值）。 • 绘制电路图，对电路惊醒计算并写出实验预习报告。 • 设计并列出实验测试数据表格，备用（计算表格和测试数据表格可以合二为一，以便对照）。返回

实验内容 电路分析部分实验1 电工实验基本知识与基本测量 • 四、实验内容与要求 • 验证KCL、KVL、叠加定理的实验参考线路见图1-1。 • 接线前，用万用表欧姆档测量个电阻值，并与标称值对照验证。 • 按实验线路（见图1-1b）接线，将直流稳压电源按要求调整到所需值，断电后接入电路。 • 绘制电路图，对电路惊醒计算并写出实验预习报告。 • 检查电路连接无误后，通电并按实验目的要求进行以下各项测量与验证： • 1）测量各支路电流，验证KCL； • 2）测量两网孔内各段电压，验证KVL； • 3）测量Us1、Us2共同作用时所选支路的电压和电流，再分别将Us1、Us2置零，测量各电源单独作用时所选支路电压和电流，验证叠加定理。返回

实验内容 电路分析部分实验1 电工实验基本知识与基本测量 • 五、实验注意事项 • 注意各仪表的量程和使用方法。 • 注意“方向”。 • 六、实验报告要求 • 计算所测量各电阻的相对误差。 • 用具体数据分析说明如何验证KCL和KVL。 • 用具体数据分析说明如何验证叠加原理。返回

实验内容 电路分析部分实验1 电工实验基本知识与基本测量 • 七、思考题 • 如何用万用表测量电阻？在线测量会产生什么问题？电路带电时测量又会产生什么问题？ • 如何把万用表所测量电压或电流的数值的正负与参考方向（正方向）联系起来？ • 数字万用表最高位显示“1”（电压、电流或电阻档）表示什么意思？ • 使用万用表和直流稳压电源应注意什么事项？ • 如何验证KCL、KVL和叠加原理？ • 你记住了实验规则中哪几个重要条文？返回

实验内容 电路分析部分实验2 单口网络 • 一、实验目的 • 研究单口网络的伏安关系及等效规律。 • 学习电路的设计方法与基本实验方法。 • 验证戴维宁定理。 • 了解最大功率传递条件。 • 进一步熟练掌握电工仪表的使用方法。 • 二、实验器材与设备 • 实验线路板、直流电压表、直流电流表、万用表、直流稳压电源、电阻箱等。返回

实验内容 电路分析部分实验2 单口网络 • 三、预习要求 • 明确实验目的，预习有关戴维宁定理和最大功率传递定理方面的内容。 • 到实验室调研，了解实验设备、仪表型号及使用方法，抄录实验设备上与本实验有关的参数（按线路设计要求调研）。 • 事先对所设计的电路进行计算。 • 四、实验内容与要求 • 设计验证戴维宁定理的实验线路，要求该网络； • 1）至少含有四个或四个以上电阻元件，确定其电阻值； • 2）至少含有两个或两个以上独立电源（电压源、电流源均可），确定其电压或电流值； • 3）绘制电路图并标出参考方向。返回

实验内容 电路分析部分实验2 单口网络 2. 按所设计的实验线路和参数接线： 1）确定负载电阻RL，测量负载电压UL、电流IL； 2）断开负载支路测量单口网络的开路电压UOC； 3）测量该端口的短路电流ISC，计算等效内电阻R0； 4）验证最大功率传递定理，单口网络带（电阻箱）负载，调节电阻值，测量对应负载电阻的一组电压U，用U2/RL求得对应的一组功率P，画出P=f（RL）的曲线； 5）作出等效电压源，令US=UOC，RS=R0，接入原负载RL，测量输出电压UL’、电流IL’，与 1）的结果进行对照； 6）对照原网络和等效电源的伏安关系，总结说明什么问题？返回

实验内容 电路分析部分实验2 单口网络 • 五、思考题 • 测量含源单口网络的戴维宁等效电阻共有四种方法，每种方法适用于什么条件？为什么？返回

实验内容 电路分析部分实验3 交流电路元件参数的测量 • 一、实验目的 • 学习使用功率表、电压表和电流表测定交流电路元件参数的方法。 • 加强对正弦稳态电路中电压、电流相量分析的理解。 • 深入理解R、L、C在交流电路中的作用及分析方法。 • 学习使用功率表、自耦调压器等，以及电路元件的选择和使用方法。 • 二、实验器材与设备 • 实验线路板、功率表或功率因数表、交流电压表、交流电流表、万用表、自耦调压器、日光灯镇流器、电容、电阻、测电流插座板等。返回

实验内容 电路分析部分实验3 交流电路元件参数的测量 • 三、预习要求 • 复习正弦交流电路中RL串联、RC串联的简单二端网络的伏安特性及功率的计算，熟练掌握阻抗三角形并应用相量图分析各物理量之间的关系，熟记有关计算公式。 • 在开放实验室时提前进行调研,了解实验设备、仪表型号及使用方法，抄录实验参数。 • 拟出实验表格，应有测量值、计算值等栏目。返回

实验内容 电路分析部分实验3 交流电路元件参数的测量 • 四、实验内容与要求 • 研究并设计出测量电阻R、电容C的实验电路和方法。（这里不允许用电阻表和电容表测量参数。） • 结合所测数据计算R、C值，并与标称值进行对照。 • 设计用三表法测量RL、RC串联网络参数的实验。其中，镇流器可以看成RL串联电路。在RC网络中，C选用4μF电容器（要考虑耐压）与1个（功率合适的）电阻组成RC串联电路。实验中用到的自耦调压器应用参考线路见图1－7。 • RC网络的测试数据与计算结果同元件标称值进行对照。并测量UR、UC与U，画出相量图，进行相量分析计算。返回

实验内容 电路分析部分实验3 交流电路元件参数的测量 • 五、实验注意事项 • 把实验用元件电阻R和电容C看成单一参数元件。电阻R除选阻值外，还要确定合适的功率。电容器除了容量外，还应确定耐压。用交流电压表、电流表测出的有效值乘积即为单一参数元件的功率（R的有功功率P和C的无功功率Q）。 • 功率表的电流线圈应串入电路，电压线圈应并联接入电路，两线圈带＊号的端钮应该连在一起。 • 电流表和功率表电流线圈要选择合适的量程，严禁超量程。为测量方便，应使用测电流插头和插座板。 • 自耦调压器一次侧、二次侧不准接反。通电前，调压器的手轮应调到零位，通电后逐渐升压，要注意电流表指示值，不要超过调压器和负载允许通过的电流。 • 严禁带电拆、改接线，注意安全。返回

实验内容 电路分析部分实验3 交流电路元件参数的测量 • 六、实验报告要求 • 根据测试数据计算R、L、C值，填入表格，并列公式进行分析。画出相量图。 • 总结心得体会和收获。 • 七、思考题 • 如何确定所用电阻元件的额定功率？若不考虑功率会怎样？ • 镇流器为什么不是纯电感而是等效成RL串联？ • 电路中有效值UC、UR与U的关系怎样？画出相量图分析并说明之。 • 为什么实际电路元件中，一般情况下电阻、电容比较接近单一参数，而电感线圈却不能？在什么条件下电感线圈比较接近单一参数？ • 使用自耦调压器应当注意什么？返回

实验内容 电路分析部分实验4 RLC串联电路的频率特性谐振 • 一、实验目的 • 通过对RLC串联电路频率特性的测量与分析，加深对频率特性曲线的理解。 • 进一步理解串联谐振的特点及改变频率特性的方法。 • 深入理解R、L、C元件在交流电路中的作用及分析方法，加强对正弦稳态电路中电压、电流相量分析的理解。 • 学习使用毫伏表和函数发生器。 • 二、实验器材与设备 • 实验线路板、毫伏表、函数发生器、电感、电容、电阻等。返回

实验内容 电路分析部分实验4 RLC串联电路的频率特性谐振 • 三、预习要求 • 复习正弦交流电路中RLC串联电路频率特性的有关内容。 • 在开放实验室时提前进行调研,了解实验设备、仪表型号及使用方法，抄录实验参数。 • 按照实验室给定的L、C1、C2参数值，计算谐振频率值f01、f02。 • 拟出实验表格，即当L一定，改变C；LC不变，改变R，四种情况下的测试数据表格。返回

实验内容 电路分析部分实验4 RLC串联电路的频率特性谐振 • 四、实验内容与要求 • 实验参考线路见图1－9。 • 按所用实验线路接线并测量各数据。操作顺序是：调节函数发生器（正弦波）频率为某值→检测并调节输出电压，使有效值US保持为某定值，→测量电阻上电压UR......。当UR最大，且UL略大于UC时即为谐振频率点。要随时记下每一步的测试数据。 • 完成以上实验内容后，以其中一组参数为基础，设计以下实验内容： • 1）将C减小一半，L、R不变，测量RLC串联电路的频率特性。测量谐振时UL 与UC值。 • 2）将R减小一半，L、C不变，测量RLC串联电路的频率特性。测量谐振时UL与UC值。 • 3）绘出频率特性曲线，分析说明品质因数有无改变？谐振频率有无变化返回

实验内容 电路分析部分实验4 RLC串联电路的频率特性谐振 • 五、实验注意事项 • 每改变一次信号频率，均需调节一次US，使之始终保持定值。 • 在谐振点附近选择的测量点要密集一些。 • 毫伏表在使用前要先通电调零，要注意量程。 • 函数发生器输出端不准短路。 • 六、实验报告要求 • 根据测试数据画出4条频率特性曲线，并进行比较和分析说明问题。 • 总结心得体会和收获。返回

实验内容 电路分析部分实验4 RLC串联电路的频率特性谐振 • 七、思考题 • 在实验中如何判断该电路发生了谐振？为什么？ • 如何利用测量数值求得品质因数Q？ • L、C不变，而改变R所得两曲线不同，说明什么问题？ • 改变R是否影响谐振频率？改变C是否影响谐振频率？ • RLC串联电路在f<f0或f>f0时各呈现什么性质？如何通过实验测量数据说明之？ • 为什么每改变一次频率，会使函数发生器输出电压发生变化？你发现了什么规律？ • 为什么信号源频率调整后，均要调整US使之保持在某一固定值？ • 为什么实验中谐振时UL略大于UC，而不是相等？返回

实验内容 电路分析部分实验5 日光灯电路及功率因数的提高 • 一、实验目的 • 了解日光灯电路的组成、工作原理和线路的连接； • 熟悉正弦交流电路的主要特点： • 1）掌握交流串联电路中总电压与各部分电压的关系； • 2）掌握交流并联电路中总电流与支路电流的关系； • 3）了解感性负载电路提高功率因数的方法； • 4）学习正确使用交流电流表、交流电压表和功率表。 • 二、实验器材与设备 • 日光灯电路实验装置、交流电流表、电压表和功率表、耐压400V以上的电容器等。返回

实验内容 电路分析部分实验5 日光灯电路及功率因数的提高 • 三、预习要求 • 在开放实验室时提前进行调研，了解日光灯电路实验装置的结构及使用方法。 • 画出日光灯电路的实验线路图（画出功率表、电压表、电流表的连接方法）。 • 自拟实验步骤并设计出测量数据的表格。 • 1）日光灯正常工作后，不并联电容所应测试和计算的数据表格。 • 2）并联不同容量的电容后所应测试和计算的数据表格。 • 4. 了解功率表的使用方法。返回

实验内容 电路分析部分实验5 日光灯电路及功率因数的提高 • 四、实验内容与要求 • 实验线路见图1-11。把日光灯管看成电阻，把镇流器看成感性元件。 • 连接实验线路，进行测试，记录数据： • 1）首先点亮日光灯，按所设计的表格测试电源电压U，灯管电压UR、镇流器电压UL、电流I及功率P，计算功率因数； • 2）并联不同的电容（1μF-5μF），再分别测试各电压及灯管IR、电容电流IC、总电流I及功率P，并计算功率因数。返回

实验内容 电路分析部分实验5 日光灯电路及功率因数的提高 • 五、实验注意事项 • 日光灯起动电流较大，起动时要小心电流表的量限，以防损坏电流表。 • 不能将220V的交流电源不经过镇流器而直接接在灯管两端，否则将损坏灯管。 • 在拆除实验线路时，应先切断电源，稍后将电容器放电，然后再拆除。 • 线路接好后，必须经教师检查允许后方可接通电源，在操作过程中要注意人身及设备安全。返回

实验内容 电路分析部分实验5 日光灯电路及功率因数的提高 • 六、实验报告要求 • 画出实验电路图并简述其工作原理。 • 将所测得的实验数据和计算数据填写在所设计的表格内。 • 根据所得数据，按比例画出电源电压和日光灯支路电流IR、电容支路电流IC、总电流I的相量图。 • 回答思考题。 • 七、思考题 • 为什么在感性电路中，常用并联电容的方法来提高线路的功率因数而不用串联电容的方法？ • 当电容量改变时，功率表的读数、日光灯的电流、功率因数是否改变？为什么？ • 是否并联电容越大，功率因数就越高？为什么？返回

实验内容 电路分析部分实验6 三相电路 • 一、实验目的 • 掌握三相负载的Y、△联结； • 验证三相对称负载作Y联结时线电压和相电压的关系，△联结时线电流和相电流的关系； • 了解不对称负载作Y联结时中线的作用； • 观察不对称负载作△联结时的工作情况。 • 二、实验器材与设备 • 三相电源、实验线路板（三相负载）、交流电压表、交流电流表、测电流插座板等。返回

实验内容 电路分析部分实验6 三相电路 • 三、预习要求 • 复习三相电路有关内容。 • 在开放实验室时提前进行调研,了解实验室三相电源、实验设备、仪表型号及使用方法，抄录实验参数。 • 四、实验内容与要求 • 画出三相负载作Y联结时的电路图（对称时每相两个灯泡，不对称时C相只有1个灯泡），在电路图上设计出测电流插座的位置； • 按所画实验线路接线并测量各数据（测试数据表格参见表1-3）； • 画出三相负载作△联结时的电路图（对称时每相两个灯泡，不对称时C相只有1个灯泡），在电路图上设计出测电流插座（测Il、IP共6个）的位置； • 按所画实验线路接线并测量各数据（测试数据表格参见表1-4）。返回

实验内容 电路分析部分实验6 三相电路 • 五、实验注意事项 • 接线后认真检查线路无误再通电，注意安全。 • 改接线路要先断电，不准带电操作。 • 认真记下每个测电流插座的编号，记录数据对号入座，以免得出错误结论。注意测电流插头和插座的使用方法。 • 负载Y联结时所测相电压是指每相负载电压，而不是电源相电压。 • 注意仪表的量程和使用方法。 • 注意每相负载的额定电压值和与电源的适配。返回

实验内容 电路分析部分实验6 三相电路 • 六、实验报告要求 • 根据测试数据分析三相对称负载线、相电压以及线、相电流的关系和规律。 • 总结心得体会和收获。 • 七、思考题 • 在三相四线制供电系统中，中线的作用是什么？负载在什么情况下可以不接中线，什么情况下必须接中线？ • 在三相四线制供电系统中，当负载的额定电压与电源相电压相同时，负载应接成形，当负载的额定电压与电源线电压相同时，应接成形。返回

实验内容 电路分析部分实验6 三相电路 • 三组相同的灯泡负载Y联结有中线时，中线电流（有/无），若去掉中线，对灯泡亮度（有/无）影响。 • 三相不对称灯泡负载Y联结有中线时，三相线电流（相等／不相等），中线电流（有／无）。若去掉中线则对三相灯泡亮度（有／无）影响。（相电压大的／相电流大的）一相变得更亮。 • 三相对称灯泡负载作△联结，如果CA相负载断开，AB相灯的亮度（正常／不正常），BC相灯的亮度，线电流发生变化的是相，其大小为正常值的。 • 三相对称灯泡负载作△联结，如果 C 相电源线断开，则 AB 相灯泡亮度（不变／变亮／变暗），BC相灯泡亮度，CA相灯泡亮度，线电流IA是正常值的，线电流IB是正常值的。返回

实验内容 电路分析部分实验7 三相异步电动机的使用 • 一、实验目的 • 了解三相异步电动机结构及铭牌数据的意义； • 学习判别电动机定子绕组始、末端的方法； • 学习异步电动机的接线方法、直接起动及反转的操作。 • 二、实验器材与设备 • 三相电源、三相异步电动机、兆欧表、钳形电流表、转速表。返回

实验内容 电路分析部分实验7 三相异步电动机的使用 • 三、预习与实验报告要求 • 在开放实验室时提前进行调研，了解实验室所用电动机及各种仪表的型号。 • 拟定各项内容的测试方法、步骤及注意事项。 • 重点熟悉兆欧表、钳形电流表和转速表的使用方法。 • 回答思考题。 • 四、实验内容及要求 • 实验前将预习报告交指导教师检查通过后方可进行实验。 • 定子绕组接线方法介绍返回

实验内容 电路分析部分实验7 三相异步电动机的使用 • 实验测定定子绕组始末端的方法介绍 • 使用兆欧表测量各绕组之间的绝缘电阻和每相绕组与机壳之间的绝缘电阻应不小于1MΩ。 • 电动机的直接起动 • 1）把三相异步电动机定子绕组接成三角形，三条引出线接到线电压为220V的三相电源上，闭合开关，观察电动机的起动，并用钳形电流表测量起动电流，将测试数据记入自拟表格中。 • 2）三相定子绕组改接成星形，接到线电压为380V的三相电源上，重新起动电动机，测量并记录起动电流。 • 3）电动机的正反转，将电动机与三相电源连接的任意两条线对调接好，通电，观察电动机的转向。 • 6. 用转速表测量转速并记录。返回

实验内容 电路分析部分实验7 三相异步电动机的使用 • 五、思考题 • 电动机的额定功率是指输出机械功率还是输入功率？额定电压是指线电压还是相电压，额定电流是指定子绕组的线电流还是相电流？ • 能否用万用表的欧姆档测量电动机的绝缘电阻？为什么？ • 如果将电动机三相定子绕组的始末端互换，再接在电源上能否正常工作？ • 当电动机与电源相连的任意两条引出线对调后，为什么会引起电动机反转？返回

实验内容 电路分析部分实验8 三相异步电动机变频调速演示 • 一、实验目的 • 认识变频调速器，了解变频调速方法。 • 了解变频调速器接线和使用方法。 • 二、实验内容 • 台达、三菱等厂家的变频器使用方法大同小异。现以台达变频器为例，配线图见图1－29。若仅用数位控制面板操作时，只有主回路端子配线即可。 • 数位操作器按键说明。 • 6个操作键见图1－31。返回

实验内容 电路分析部分实验8 三相异步电动机变频调速演示 • 功能与参数说明（略）。 • 电源引入可以是三相，亦可以是单相220V（但要进行设定），本实验选用后者，由S、T端子输入。 • 三相输出为220V线电压。而三相异步电动机额定电压为380V，Y接法，因此需要将其改为△接法，才能正常工作，否则输出转矩将为正常值的1／3。 • 调节频率设定旋钮，电动机开始起动，转速检测开始工作，对应频率的上升，电动机转速升高。连续调节电位器，则转速连续上升。 • 闭合“正转”开关，电动机正转；闭合“反转”开关，电动机反转。 • 设定外部端子控制调节外接电位器，观测变频器输出频率和电动机转速变化。 • 接入刹车电阻，与未接入时停车情况进行比较。返回

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