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1、单元三 电工电路技术实验,3.1 基本电工仪表的使用及测量误差的计算 3.2 电路元器件伏安特性的测绘 3.3 电位、电压的测定及电路电位图的绘制 3.4基尔霍夫定律的验证 3.5叠加原理的验证 3.6 电压源与电流源的等效变换,下一页,返回,单元三 电工电路技术实验,3.7 戴维南定理和诺顿定理的验证有源二端网络等效参数的测定 3.8 最大功率传输条件的测定 3.9 受控源VCVS , VCCS , CCVS , CCCS的实验研究 3.10 典型电信号的观察与测量 3.11 RC一阶电路的响应测试 3.12 二阶动态电路响应的研究 3.13 R, L, C元器件阻抗特性的测定,上一页,下一
2、页,返回,单元三 电工电路技术实验,3.14 用三表法测量交流电路等效参数 3.15 正弦稳态交流电路相量的研究 3.16 RC选频网络特性测试 3.17 R, L, C串联谐振电路的研究 3.18 互感电路观测 3.19 单相铁芯变压器特性的测试 3.20 三相交流电路电压、电流的测量 3.21 三相电路功率的测量,上一页,下一页,返回,单元三 电工电路技术实验,3.22 功率因数及相序的测量 3.23 三相笼型异步电动机 3.24 三相笼型异步电动机点动和自锁控制 3.25 三相笼型异步电动机正反转控制 3.26 三相笼型异步电动机Y-降压启动控制 3.27 三相笼型异步电动机的能耗制动控
3、制 3.28 工作台往返自动控制,上一页,下一页,返回,单元三 电工电路技术实验,3.29 三相异步电动机顺序控制 3.30 C620车床电气控制 3.31电动葫芦电气控制,上一页,返回,3. 1基木电工仪表的使用及测量误差的计算,一、实验目的 (1)熟悉实验台上各类电源及各类测量仪表的布局和使用方法。 (2)掌握指针式电压表、电流表内阻的测量方法。 (3)熟悉电工仪表测量误差的计算方法。 二、原理说明 (1)为了准确地测量电路中实际的电压和电流。必须保证仪表接人电路后不会改变被测电路的工作状态。这就要求电压表的内阻为无穷大，电流表的内阻为零。而实际使用的指针式电工仪表都不能满足上述要求。因此
4、，测量仪表一旦接人电路，就会改变电路原有的工作状态。这就导致仪表的测量,下一页,返回,3. 1基木电工仪表的使用及测量误差的计算,值与电路原有的实际值之间出现误差。误差的大小与仪表本身内阻的大小密切相关。只要测出仪表的内阻，即可计算出由其产生的测量误差。以下介绍几种测量指针式仪表内阻的方法。 (2)用“分流法”测量电流表的内阻。如图3. 1所示，A为被测内阻（RA)的直流电流表。测量时先断开开关S，调节电流源的输出电流I使A表指针满偏转。然后合上开关S，并保持I值不变，调节电位器RP的阻值，使电流表的指针指在1/2满偏转位置，此时有,上一页,下一页,返回,3. 1基木电工仪表的使用及测量误差的
5、计算,R1为固定电阻器之值，RB可由电阻箱的刻度盘上读得。(3)用分压法测量电压表的内阻。如图3. 2所示，V为被测内阻(RV)的电压表。测量时先将开关S闭合，调节直流稳压电源的输出电压，使电压表V的指针为满偏转。然后断开开关S,调节RP使电压表V的指示值减半。此时有RV= RP+ R1。 电压表的灵敏度为S =Rv/U，单位为/ V。式中U为电压表满偏时的电压值。 (4)仪表内阻引起的测量误差(通常称之为方法误差 , 而仪表本身结构引起的误差称为仪表基本误差）的计算。,上一页,下一页,返回,3. 1基木电工仪表的使用及测量误差的计算,以图3.3所示电路为例：R1上的电压为 若R1=R2，则U
6、R1=U/2。现用一内阻为Rv的电压表来测量UR1值。当Rv与R1并联后。 来代替上式中的R1，则得,上一页,下一页,返回,3. 1基木电工仪表的使用及测量误差的计算,上一页,下一页,返回,3. 1基木电工仪表的使用及测量误差的计算,由此可见，当电压表的内阻与被测电路的电阻相近时，测量的误差是非常大的。 伏安法测量电阻的原理是:测出流过被测电阻Rx的电流IR及其两端的电压降UR,则其阻值Rx = UR/IR。实际测量时，相对于电源而言，有两种测量线路，即: a. 电流表A(内阻为RA)接在电压表V(内阻为Rv)的内侧； b. A接在V的外侧。两种线路如图3. 4所示。 由图3. 4 ( a)可
7、知，只有当Rx Rv、时，Rv的分压作用才可忽略不计，V的读数接近于Rx两端的电压值。如图3. 4 ( b)所示的接法称为电流表的外接法。 实际应用时，应根据不同情况选用合适的测量线路，才能获得较准确的测量结果。以下举一实例。 在图3. 4中，设:U = 20 V , RA=100 , Rv = 20 k 。假定Rx的实际值为10 K 。 如果采用如图3. 4 ( a)所示线路测量，经计算，A, V的读数分别为2. 96 mA和19. 73 V，故Rx=(19. 73 2. 96)k = 6. 667 k ，相对误差为(6. 667-10)10x100%=-33.3%如果采用如图3.4（b）所
8、示,上一页,下一页,返回,3. 1基木电工仪表的使用及测量误差的计算,线路测量，经计算，A、V的读数分别为1.98mA和20V,故Rx=（20 1.98）k=10.1k，相对误差为（10.1-10）*100%=1%。 三、实验设备 如表3.1所示。 四、实验内容 (1)根据“分流法”原理测定指针式万用表(MF-47型或其他型号)直流电流0.5mA和5 mA挡量限的内阻。线路如图3. 1所示。RB可选用DGJ -05中的电阻箱(下同)。测量结果填入表3. 2中。,上一页,下一页,返回,3. 1基木电工仪表的使用及测量误差的计算,(2)根据“分压法”原理按图3. 2所示线路接线，测定指针万用表直流
9、电压2. 5 V和10 V挡量限的内阻。测量结果填入表3. 3中。 (3)用指针式万用表直流电压10 V挡量程测量图3. 3电路中R1上的电压UR1之值，并计算测量的绝对误差与相对误差。测量结果填入表3. 4中。 五、实验注意事项在开启直流稳压电源的电源开关前，应将两路电压源的输出调节旋钮调至最小(逆时针旋到底)，并将恒流源的输出粗调旋钮拨到2 mA挡，输出细调旋钮应调至最小。接通电源后，再根据需要缓慢调节。,上一页,下一页,返回,3. 1基木电工仪表的使用及测量误差的计算,(2)当恒流源输出端接有负载时，如果需要将其粗调旋钮由低挡位向高挡位切换时，必须先将其细调旋钮调至最小。否则输出电流会突
10、增，可能会损坏外接器件。(3)电压表应与被测电路并接，电流表应与被测电路串接，并且都要注意正、负极性与量程的合理选择。(4)实验内容(1)、（2）中，R1的取值应与RB相近。(5)本实验仅测试指针仪表的内阻。由于所选指针表的型号不同，本实验中所列的电流、电压量程及选用的RB , R1等均会不同。实验时按选定的表型自行确定。,上一页,下一页,返回,3. 1基木电工仪表的使用及测量误差的计算,六、思考题 (1)根据实验内容(1)和(2)，若已求出0. 5 mA挡和2. 5 V挡的内阻，是否能直接计算出5 mA挡和10 V挡的内阻? (2)用量程为10 A的电流表测实际值为8 A的电流时，实际读数为
11、8. 1 A，求测量的绝对误差和相对误差。 七、实验报告(1)列表记录实验数据，并计算各被测仪表的内阻值。(2)分析实验结果，总结应用场合。(3)对思考题的计算。(4)其他(包括实验的心得、体会及意见等)。,上一页,返回,3. 2电路元器件伏安特性的测绘,一、实验目的 (1)学会识别常用电路元器件的方法。 (2)掌握线性电阻、非线性电阻元器件伏安特性的测绘。 (3)掌握实验台上直流电工仪表和设备的使用方法。 二、原理说明 任何一个二端元器件的特性可用该元器件上的端电压U与通过该元器件的电流I之间的函数关系I=f（U）来表示。即用I-U平面上的一条曲线来表征，这条曲线称为该元器件的伏安特性曲线。
12、,下一页,返回,3. 2电路元器件伏安特性的测绘,(1)线性电阻器的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线，如图3. 5中a所示，该直线的斜率等于该电阻器的电阻值。(2)一般的自炽灯在工作时灯丝处于高温状态，其灯丝电阻随着温度的升高而增大，通过自炽灯的电流越大，其温度越高，阻值也越大，一般自炽灯的“冷电阻”与“热电阻”的阻值可相差几倍至十几倍，所以它的伏安特性如图3. 5中b曲线所示。 (3)一般的二极管是一个非线性电阻元器件，其伏安特性如图3. 5中c所示。正向压降很小(一般的锗管约为0. 2-0. 3 V，硅管约为0. 5-0. 7 V)，正向电流随正向压降的升高而急剧上升，而反向电压从零一
13、直增加到十几至几十伏时，其反向电流增加很小，粗略地可视为零。可见，二极管具有单向导电性，但反向电压加得过高，超过管子的极限值，则会导致管子击穿损坏。,上一页,下一页,返回,3. 2电路元器件伏安特性的测绘,(4)稳压二极管是一种特殊的二极管，其正向特性与普通二极管类似，但其反向特性较特别，如图3. 5中d所示。在反向电压开始增加时，其反向电流几乎为零，但当电压增加到某一数值时(称为二极管的稳压值。有各种不同稳压值的稳压管)电流将突然增加，以后它的端电压将基本维持恒定，当外加的反向电压继续升高时，其端电压仅有少量增加。注意:流过普通二极管或稳压二极管的电流不能超过二极管的极限值，否则二极管会被烧
14、坏。三、实验设备如表3. 5所示。,上一页,下一页,返回,3. 2电路元器件伏安特性的测绘,四、实验内容测定线性电阻器的伏安特性。按图3. 6所示线路接线，调节稳压电源的输出电压U，从0V开始缓慢地增加，一直到10 V，记下相应的电压表和电流表的读数UR, I,填入表3.6中。(2)测定非线性白炽灯的伏安特性。将图3. 6中的R换成一只12 V , 0. 1 A的自炽灯，重复步骤1。 UL为自炽灯的端电压，结果填入表3. 7中。 (3)测定二极管的伏安特性。按图3. 7接线，R为限流电阻器。测定二极管的正向特性时，其正向电流不得超过35 mA，,上一页,下一页,返回,3. 2电路元器件伏安特性
15、的测绘,二极管D的正向施压UD+，可在00.75V之间取值。在0.50.75V之间应多取几个测量点。测反向特性时，只需将图3. 7中的二极管D反接，且其反向施压UD-可达30 V。正向特性实验数据填人表3. 8中，反向特性实验数据填人表3.9中。 (4)测定稳压二极管的伏安特性。 正向特性实验：将图3. 7中的二极管换成稳压二极管2CW51 ,重复实验内容(3)中的正向测量。UZ+上为2C W51的正向施压。结果填人表3. 10中。,上一页,下一页,返回,3. 2电路元器件伏安特性的测绘,反向特性实验：将图3.7中的R换成1k,2CW51的反向特性。稳压电源的输出电压U0从020V，测量2CW
16、51两端电压Uz-及电流I，由Uz-可看出稳压特性。结果填入表3.11中。 五、实验注意事项 (1)测定二极管正向特性时，稳压电源输出应由小至大逐渐增加，应时刻注意电流表读数不得超过35 mA。 (2)进行不同实验时，应先估算电压和电流值，合理选择仪表的量程，勿使仪表超量程，仪表的极性亦不可接错。,上一页,下一页,返回,3. 2电路元器件伏安特性的测绘,六、思考题 (1)线性电阻与非线性电阻的概念是什么?电阻器与二极管的伏安特性有何区别? (2)设某器件伏安特性曲线的函数式为I=f(U)，试问在逐点绘制曲线时，其坐标变量应如何放置? (3)稳压二极管与普通二极管有何区别，其用途如何?(4)在图3. 7中，设U=2 V, Up+ =0.7 V，则毫安表读数为多少? 七、实验报告,
