电工上册实验文档格式.docx

电工上册实验文档格式.docx

《电工上册实验文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电工上册实验文档格式.docx（14页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

ΣI

图2-1

2．验证基尔霍夫回路电压定律（KVL）

实验电路与图2-1相同，用联接导线将三个电流借口短路。

取两个验证回路：

回路1为ABEFA，回路2为BCDEB。

由电压表依次测取ABEFA回路中各支路电压UBC、UCD、UDE、UEB，将测量结果填入表2-2中。

测量时可选逆时针方向为绕行方向，并注意电压表的指针偏转方向及取值的正与负。

表2-2

UAB

UBE

UEF

UFA

回路I

ΣU

UBC

UCD

UDE

UEB

回路Ⅱ

测量值

误差

（二）戴维南定理

本实验在电路单元板上进行，按图2-2接线，使U1=25V，选择CD两端左侧为一端口含源网络。

1．测量含源一端口网络的外部伏安特性：

调节含源一端口网络外接电阻RL的数值，使其分别为表2-3中的数值，测量通过R2的电流（X5和X6电流接口处电流表读数）和两端电压，将测量结果填入表2-3中，其中RL=0时的电流称为短路电流。

表2-3

RL（Ω）

0

500

1K

1.5K

2K

2.5K

开路

I（mA）

U（V）

图2-2

2．验证戴维南定理

（1）测量C、D端口网络的开路电压UOC

第一种方法：

直接测量法

当含源一端口网络的入端等效电阻RI与电压表内阻RV相比可以忽略不计时，可以直接用电压表测量其开路电压UOC。

第二种方法：

补偿法

当一端口网络的的入端电阻RI与电压表内阻RV相比不可忽略时，用电压表直接测量其开路电压UOC，就会影响被测电路的原工作状态，使所测电压与实际间有较大的误差。

补偿法可以排除电压表内阻对测量所造成的影响。

图2-4补偿法则一断口网络的开路电压

图2-4是用补偿法测量电压的电路，测量步骤如下：

①用电压表初测一端口网络的开路电压，并调整补偿电路中分压器的电压，使它近似等于初测的开路电压。

②将C、D与C’、D’对应相接再细调补偿电路中分压器的输出电压，使检流计G的指示为零。

因为G中无电流通过，这时电压表指示的电压等于被测电压，并且补偿电路的接入没有影响被测电路的工作状态。

表2-4

R’L（Ω）

（2）用补偿法（或直接测量法）所测得的开路电压UOC和步骤1中测得的短路电流（RL=0）ISC，计算C、D端入端等效电阻。

RCD=RI=UOC/ISC

（3）构成戴维南等效电路如图2-5，其中电压源用直流稳压电源代替，调节电源输出电压，使之等于UOC，RI用电阻箱代替，在C、D端接入负载电阻RL。

按和表2-3中相同的电阻值，测取电流和电压，填入表2-4。

（4）将表2-3和2-4中的数据进行比较，验证戴维南定理。

图2-5戴维南等效电路

五、实验报告及要求

1、利用表2-1和表2-2中的测量结果说明基尔霍夫两个定律的正确性。

2、利用图2-1中所给数据，通过电路定律计算各支路电压和电流，并计算测量值与计算值之间的误差，分析误差产生的原因。

3、在同一张坐标纸上画出原一端口网络和各等效网络的伏安特性曲线，并做分析比较，说明如何验证戴维南定理。

4、回答下列思考题

（1）已知某支路电流为3mA，现有量程分别为5mA和10mA两只电流表，你将使用哪只电流表进行测量？

为什么？

（2）改变电流或电压的参考方向，对验证基尔霍夫定律有影响吗？

*（3）对于图2-4，如果在补偿法测量开路电压时，将C’与D’相接，D’与C’相接，能否达到测量电压UCD的目的？

实验二日光灯电路功率因数的提高

一、实验目的

1．掌握日光灯电路的工作原理及电路联接方法。

2．通过测量电路功率，进一步掌握功率表的使用方法。

3．掌握改善日光灯电路功率因数的方法。

二．预习提要

1．掌握感性负载提高功率因数的方法、意义、矢量图等内容。

2．熟悉日光灯电路原理。

日光灯电路主要是由日光灯管、镇流器、启辉器等元件组成，电路如图3-1所示：

图3-1日光灯电路

灯管两端有灯丝，管内充有惰性气体（氩气或氪气）及少量水银，管壁涂有荧光粉。

当管内产生弧光放电时，水银蒸气受激发，辐射大量紫外线，管壁上的荧光粉在紫外线的激发下，辐射出接近日光的光线，日光等的发光效率较白炽灯高一倍多，是目前应用最普遍的光源之一，日光灯管产生放电的条件，一是灯丝要预热并发射热电子，二是灯管两端需要加一个高的电压是管内气体击穿放电，通常的日光灯管本身不能直接在220V电源上使用。

启辉器有两个电极，一个是双金属片，另一个是固定片，二极之间有一个小容量电容器。

一定数值的电压加在启辉器两端时，启辉器产生辉光放电，双金属片因放电而受热伸直，并与静片接触，而后启辉器因动片与静片接触，放电停止，冷却且自动分开。

镇流器是一个带铁芯的电感线圈。

电源接通时，电压同时加到灯管两端和启辉器的两个电极上，对于灯管来说，因电压低不能放电；

但对启辉器，此电压则可以起辉、发热并使双金属片伸直与静片接触。

于是有电流流过镇流器、灯丝和启辉器，这样灯丝得到预热并发射电子，经过1-3秒后，启辉器因双金属片冷却，使动片与静片分开。

由于电路中的电流突然中断，便在镇流器两端产生一个瞬时高电压，此电压与电源电压迭加后加在灯管两端，将管内气体击穿而产生弧光放电。

灯管点燃后，由于镇流器的作用，灯管两端的电压比电源电压低得很多，一般在50-100V。

此电压已不足以使启辉器放电，故双金属片不会再与静片闭合。

启辉器在电路中的作用相当于一个自动开关。

镇流器在灯管启动时产生高压，有启动前预热灯丝及启动后灯管工作时的限流作用。

日光灯电路实质上是一个电阻与电感的串联电路。

由于电感量较大，整个电路的功率因数是比较低的，为了提高功率因数，我们乐意在灯管与镇流器串联后的两端并联电容器实现。

三、实验设备

1．日光灯管、座40W一套（实验台顶部）；

2．镇流器、开关单元板（TS-B-19）一块；

3．熔断器、启辉器单元板（TS-B-20）一块；

4．电容器组单元板（TS-B-21）一块；

5．电流测量插口（TS-B-22）一块；

6．交流电压表（TS-B-04）一块；

7．交流电流表（TS-B-05）一只；

8．功率表一块和导线若干。

四．实验内容及步骤

1．在实验台上选择镇流器与开关、启辉器与熔断器、电流测量插口，并联电容器组等单元板及实验台顶部的日光灯管联接成图3-2所示电路。

图3-2日光灯改善功率因数实验电路

2．闭合开关S，此时日光灯应亮，如用并联电容器组完成实验，则从0逐渐增大并联电容器，分别测量总电流I，灯管电流ID1、电容器电流IC，功率P。

将数值填入表3-1，并做相应计算（测量P计算cosψ）。

表3-1

电容（uF）测量项目

IC（mA）

ID（mA）

P

cosψ=P/UI

3.若并联动态电路板上4μF电容完成本实验，则应在并联电容器前，测量灯管两端电压UD，镇流器两端电压UL，总电流I（此时等于通过灯管的电流），及总功率P和灯管所消耗的功率PD，将数据填入表3-2。

然后，并联4μF电容器，除再测量上述数据外，还应测量通过电容器的电流IC和通过灯管中的电流ID，测量日光灯管消耗功率PD的电路图，如图3-3。

将数据填入表3-2中，并做相应计算。

表3-2

I

ID

IC

U

UD

UL

并联前

并联后

图3-3日光灯电路测量灯管功率

五、实验报告

1．根据表3-1中的数据，在坐标纸上绘出ID=f（c）,IC=f（c）,I=f（c）,cosψ=f（c）等曲线。

2．从测量数据中（表3-1和表3-2），求出日光灯等效电阻，镇流器等效电阻，镇流器电感。

3．回答下列问题

（1）U1和UD的代数为什么大雨U？

（2）并联电容器后，总功率P是否变化？

（3）为什么并联电容器后总电流会减少？

绘向量图说明

实验三三相交流电路及功率的测量

1．学习三相电路中负载的星型和三角形联接方法。

2．通过实验验证对称负载做星型和三角形连接时，负载的线电压UL和相电压UP，负载的先电流IC和相电流IP间的关系。

3．了解不对称负载做星型联接时中线的作用。

4．学习用三瓦特表法和二瓦特表法测量三相电功率。

二、预习提要和实验原理

1．当对称负载做星型连接时，其线电压和相电压，线电流和相电流之间的关系是

UL=

UP

IL=IP

做三角形连接时，它们的关系是

UL=UP

IL=

IP

三相总有功功率为P=3PP=ULILcosψ

2．中线的作用

3．三相有功功率的测量方法有三瓦特计法和二瓦特计法两种。

三瓦特计法，通常用于三相四线制，该方法是用三个瓦特计分别测量出各相消耗的有功功率，其接线图如图4-1所示。

三个瓦特计所测功率数的总和，就是三相负载消耗的总功率。

图4-1三瓦特计法测量三相电功率

二瓦特计法通常用于测量三相三线制负载功率，其接线如图4-2所示，不论负载对称与否，两个瓦特表的读数分别为：

W1AW=IAUANcos（ψ-30°

）=ILULcos（ψ-30°

）

W2BW=IBUBNcos（ψ+30°

）=ILULcos（ψ+30°

式中ψ为负载的功率因数角。

三相总功率为两个瓦特计读数的代数和。

当ψ<

60°

时，其中两个表读数均为正值，总功率为二瓦特计读数之和；

当ψ>

时，一个表读数为负值，总功率为二瓦特读数之差。

本实验负载为白炽灯泡，接近纯电阻性负载，ψ＝0°

，故二瓦特计读数为正值，三相总功率为两个瓦特计读数之和。

（a）负载星型联接

（b）负载三角形联接

图4-２　二瓦特计测三相功率

为充分利用仪表，保证仪表的安全使用和更方便地进行测量，本实验中我们将电流表、电压表和功率表接成图4-３所示的电路。

这样便可以用一个瓦特计、一个电流表和一个电压表同时测量各（线）相的电流、电压和电功率，用这个测量电路进行测量时，只要将电流测量插口插入待测电路的电流插口中，并将电压表笔接到待测电压接点上，就可以同时读出电流、电压和电功率，使用方法十分方便。

（注意事项：

使用瓦特表时，应参照仪表说明书，注意仪表的接法和读数方法，无论流过电流线圈的电流还是加在电压线圈上的电压，均不应超过额定值，否则线圈破坏。

）　

图4-3仪表测量电路

三、实验仪器设备

　１．三相白炽灯负载单元板（TS-B-23）三块

　２．电流测量插口单元板（TS-B-22）一块

　３．三相负荷开关单元板（TS-B-18）一块

４．交流电流表（2A）（TS-B-05）一只

　５．交流电压表（450V）（TS-B-08）一只

６．单相瓦特表　一只

７．电压表测试笔　一只

８．三相调压器一台（或中心控制柜输出220Ｖ线电压）

四、实验内容及步骤：

１．星型联接负载

（1）把电流表、电压表接成图4-4所示的仪表电路；

（2）选取灯泡负载单元板，电流测量插口单元板及三相负荷开关单元板，安放在实验台架的合适位置上，按图4-4将灯泡负载接成星型接法的实验电路；

　（3）每相均开三盏灯（对称负载）；

　（4）测量各线电压、线电流、相电压、中线电流及用三瓦特计法和二瓦特计法测量三相电功率，并将所测得的数据填入表4-1中。

表4-1

（注意：

二瓦特计法只有P1、P2即可）

（5）将三相负载分别改为，接上中线，观察各灯泡亮度是否有差别，然后拆除中线（断开串接在中线上开关S），再观察各等亮度是否有差别。

重复步骤（4）的测量内容并测量无中线时电源中性点N与负载中性点N’之间的电位差UNN’，将测量数据填入表4-1中。

在断开中线时，观察亮度及测量数据，动作要迅速。

不平衡负载无中线时，有的相电压太高容易烧毁灯泡。

图4-4星型负载实验电路

２．三角形接法负载

（1）按照图4-5联接成三角形负载的实验电路，注意此时需要三相调压电源，将线电压调为220V。

（2）每相开3盏灯（对称负载），测量各线电压、线电流、相电流、及用二瓦特计法测功率，并将所测得的数据填入表4-2中。

　（3）关闭部分灯泡，使每相负载分别为，并将测量数据填入表4-2中。

　（4）如实验室无三相调压器，也可将三个灯泡或两个灯泡串联成三角形接法实验。

图4-5三角形接法负载实验电路

表4-2

测量项目

负载情况

负载相电压（V）

负载线电流（A）

功率（W）

相电流（A）

UCA

IB

IC

IA

P1

P2

P总

IAB

负载对称

负载不对称

五、实验报告要求：

　１．整理实验数据，说明在什么条件下具有IL=

IP，UL=

的关系？

　２．中线的作用是什么？

什么情况下可以省略？

什么情况下不可以省略？

　３．能否用二瓦特计法测三相四线制不对称负载的功率？