电路与电工技术实验教学大纲应用电子.docx
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电路与电工技术实验教学大纲应用电子
《电路与电工技术》实验教学大纲
实验学时:
16学时
适用专业:
应用电子专业
课程性质:
非独立设课
一、实验教学目标与基本要求
电工实验是高职高专电工课程教学的重要环节。
实验的目的不仅仅是验证理论知识,更重要的是通过实验对学生进行电工实验基本技能的训练,让学生掌握常用电工仪器仪表的使用方法,培养学生分析问题、解决问题、应用知识的能力和创新精神,为后续的专业课实验和生产实践打下基础。
实验的基本要求是让学生自己独立实验,会利用理论知识对实验数据进行分析,能进行误差分析。
通过实验让学生掌握实验手段与实践技能,掌握常用电工仪器仪表的使用方法。
二、实验项目及教学安排
序号
实验项目名称
基本内容
实验
学时
每组
人数
实验要求
实验
类型
1
实验台的认识和万用表的使用
仪表使用
2
必修
验证性
2
叠加定理
学习电路连接,验证叠加定理,熟悉仪器使用
2
必修
验证性
3
日光灯电路
熟悉日光灯的电路连接,学会功率表的使用方法
2
必修
综合性
4
单相交流电路功率因素的提高
学习单相交流电路功率因素的测量方法和提高功率因素的方法
2
必修
综合性
5
三相交流电路的测试
学习三相负载Y形联结及△形联结的方法以及相、线电压和相、线电流的关系
2
必修
综合性
6
正弦交流电路的串联谐振
了解R、L、C元件的频率与阻抗的关系,熟悉低频信号发生器
2
必修
综合性
7
微分积分电路实验
了解微积分电路,学会使用脉冲信号发生器
2
必修
综合性
8
三相异步电动机正、反转控制
学习三相异步电动机正、反转控制的接线方法
2
必修
综合性
三、实验成绩考核办法
(1)做好实验内容的预习,写出预习报告;
(2)了解实验设备的正确使用方法;
(3)按实验要求正确连接电路和仪器;
(4)认真记录实验数据并按电路原理分析实验结果;
(5)实验数据正确,原理及误差分析准确;
(6)实验过程中,具有严谨的学习态度,认真、踏实、一丝不苟
的科学作风。
(7)实验成绩按优、良、及格、不及格评定。
电路与电工技术实验
第一节概述
电工实验是高职高专电工课程教学的重要环节。
它的主要任务是对学生进行电工实验基本技能的训练,培养学生运用所学电工理论知识来分析、解决实际问题的能力、动手能力及初步的电路设计能力,为后续的专业课实验和生产实践打下基础。
现按实验过程,提出电工实验的基本要求。
一、实验前的准备
认真预习实验指导书,了解所做实验的目的、内容、方法与步骤,复习相关的理论知识,做到心中有数。
对于要自行设计的实验,则必须在实验前,先将电路设计好,以便顺利进行实验。
二、实施实验
1、建立实验小组,并合理分工。
每次实验以实验小组为单位进行,每组人数1~2人,并注意在各次实验中合理轮换。
2、实验开始前,了解本次实验的所有仪器设备的使用方法。
3、按实验电路接好线路,经自查,互查无误后,再请指导老师复查,同意后才能合上电源。
4、实验过程中,严格按要求操作,观察现象,记录读数,审查数据,得出真实的结果。
5、实验内容结束后,应将实验数据或结果交给指导教师审阅,认可后,才算结束。
6、实验完毕后,应做好扫尾工作,如拆线,放好仪器、设备,整理导线,清洁桌面等,经教师同意后方可离开。
三、实验注意事项
1、切实遵守实验室的各项安全操作规程,注意人身和设备安全。
做到不擅自接通电源,不触及带电部分,严格遵守先接线后合电源,先断电源后拆线的操作程序。
若发现异常现象(如声响、发热、焦臭等)应立即断开电源,保持现场,报告指导教师,等待处理。
2、注重仪器仪表设备的使用,严格按其操作规程操作。
对不了解性能和用法的设备不得随意使用。
同时还要注意设备容量,参数选取应符合实验要求,其工作电压和电流不超过额定值。
3、正确接线。
根据实验电路的特点和要求,选择合理的接线步骤。
一般先串后并,先分后合,先主后辅的原则进行接线。
4、正确读数。
读数前应弄清仪表的量程及刻度,读数时应注意正确姿势,做到眼、计、影成一线。
记录时要求完整清晰,力求表格化。
四、实验报告要求
每次实验完毕后,学生应填写实验报告。
实验报告应用实验报告纸填写。
首先要填写实验名称、专业、班级、组别姓名、同组姓名、实验日期等,然后根据实验指导书中的实验报告要求,填写实验报告。
要求做到简明扼要,字迹清楚,图表整洁,结论明确。
实验波形、曲线一律要画在坐标纸上,且比例要适当,坐标轴上应注明物理量的符号和单位,图下应标明波形、曲线的名称。
第二节实验
实验一万用表及实验台的使用
一、实验目的
1、熟悉实验台,掌握实验台的工作特性。
2、学习万用表的使用方法。
3、学会用伏安法测电阻。
二、实验主要设备
直流稳压电源0~50V,交流电源0~220V,万用表一块,各阻值电阻5只,导线若干。
三、实验步骤
1、熟悉实验台,掌握实验台的工作特性。
2、利用万用电表电阻挡,测量电阻。
把万用电表转换开关放在电阻挡上,选择适当的量程。
量程选定后,测量前将两个表笔短路,调节调零旋钮,使指针在电阻刻度的零位上。
然后,将两个表笔分别与电阻两端相接,读出电阻的读数,记于表1—1中。
表1—1
R标称值/Ω
51
100
300
1000
2000
R测量值/Ω
3、利用万用电表直流电压挡测量直流电压。
把万用电表转换开关放在直流电压挡上,根据直流电压的大小,选择适当的量程,将两个表笔分正、负与被测电压正、负极相并联,读出电压读数,并记于表1—2中。
表1—2
电压值/V
5
10
15
20
25
测量值/V
4、利用万用电表交流电压挡测量交流电压。
把万用电表转换开关放在交流电压挡上,根据交流电压的大小,选择适当的量程,将两个表笔与被测电压相并联,读出电压的读数,并记于表1—3中。
表1—3
电压值/V
50
70
100
150
200
测量值/V
5用伏安法测量电阻,并作伏安特性曲线。
按实验图连接电路,把万用电表转换开关放在直流电流挡上,选择适当的量程,测量电流,将读数记于表1—4中,计算电阻,并作伏安特性曲线。
表1—4
U/V
5
10
15
20
25
30
I/mA
R/Ω
四、报告要求实验
1、分析用伏安法测量电阻时产生误差的原因。
2、谈谈实验中获得的心得体会。
实验二叠加定理
一、实验目的
1、通过实验验证叠加定理的正确,加深对其理解。
2、熟悉实验工作台、电压表、电流表的使用方法。
3、熟悉电流、电压的测定。
二、实验主要设备
6V,16V直流电源各一个,万用表一块,100Ω电阻一个,300Ω电阻两个,50mA直流电流表三只。
三、实验原理
叠加定理是线性电路分析的一个重要定理。
规定在任何线性电路中,由多个电源共同作用在各支路中产生的电压或电流,必定等于每个电源单独作用时在相同支路中产生的电压或电流的代数和
四、实验步骤
1、按图(a)连接电路,分别记录I1、I2、I3。
2、按图(b)连接电路,分别记录I1、I2、I3。
3、按图(c)连接电路,分别记录I1、I2、I3。
4、验证叠加定理。
五、实验报告要求
1、根据实验数据,验证叠加定理的正确性,并比较各支路电流的测量值与计算值的异同。
2、分析实验中产生误差的原因。
3、谈谈实验中获得的心得体会
表2—1
测量项目
实验内容
US1
(V)
US2
(V)
I1
(mA)
I2
(mA)
I3
(mA)
US1单独作用
6
0
US2单独作用
0
16
US1,US2共同作用
6
16
叠加结果
实验三日光灯电路
一、实验目的
1、熟悉日光灯电路的接线。
2、学会功率表的使用方法。
二、实验主要设备
交流电源0~220V,万用电表一块,交流电流表一块,单相功率表一块(220、5A),日光灯(包括灯管、灯座、启辉器、镇流器)220V、40W一组,导线若干。
三、实验步骤
1、按实验图连接电路。
2、合上开关S,调节调压变压器,使输出电压逐步增大到220V,观察日光灯的点燃过程。
3、灯管点燃后,记录电流I、功率P,并分别测量灯管两端电压UD和镇流器两端电压UL,将数据填入表3—1中。
4、计算视在功率S、无功功率Q和功率因素λ,并将结果填入表3—1中。
表3—1
测量值
计算值
U/V
I/A
P/W
UD/V
UL/V
S/V.A
Q/var
λ
220V
四、实验报告要求
1、完成表格中数据的计算。
2、谈谈实验获得的心得体会。
实验四提高功率因数的研究
一.实验目的
1.研究提高感性负载功率因数的方法和意义;
2.进一步熟悉、掌握使用交流仪表和自耦调压器;
3.进一步加深对相位差等概念的理解。
二.实验主要设备
1.交流电压表、电流表、功率表
2.自耦调压器(输出交流可调电压)
3.EEL—32组件(含实验电路)
三.实验原理
供电系统由电源(发电机或变压器)通过输电线路向负载供电。
负载通常有电阻负载,如白炽灯、电阻加热器等,也有电感性负载,如电动机、变压器、线圈等,一般情况下,这两种负载会同时存在。
由于电感性负载有较大的感抗,因而功率因数较低。
若电源向负载传送的功率P=UIcosΦ,当功率P和供电电压U一定时,功率因数cosΦ越低,线路电流I就越大,从而增加了线路电压降和线路功率损耗,若线路总电阻为RL,则线路电压降和线路功率损耗分别为△U=IRL和△P=I2RL;另外,负载的功率因数越低,表明无功功率就越大,电源就必须用较大的容量和负载电感进行能量交换,电源向负载提供有功功率的能力就必然下降,从而降低了电源容量的利用率。
因而,从提高供电系统的经济效益和供电质量,必须采取措施提高电感性负载的功率因数。
通常提高电感性负载功率因数的方法是在负载两端并联适当数量的电容器,使负载的总无功功率Q=QL-QC减小,在传送的有功率功率P不变时,使得功率因数提高,线路电流减小。
当并联电容器的QC=QL时,总无功功率Q=0,此时功率因数
=1,线路电流I最小。
若继续并联电容器,将导致功率因数下降,线路电流增大,这种现象称为过补偿。
负载功率因数可以用三表法测量电源电压U、负载电流I和功率P,用公式
计算。
本实验的电感性负载用铁心线圈,电源用220V交流电经自耦调压器调压供电。
四.实验内容
实验电路如图20-1所示,图中:
Rl为线路电阻,L1、L2为感性负载(铁心线圈)。
为电源电压,
为负载电压。
1.测量电感性负载(铁心线圈)的功率因数
在实验电路中,接通电感L1、L2,断开所有电容器,调整自耦调压器,使负载电压U2等于210V,测量线路电流I和功率P,记入自拟的数据表格中,并计算出铁心线圈的功率因数。
2.提高电感性负载的功率因数
保持负载电压U2等于210V,分别接通电容器C1、C2、C3,测量电源电压U1、线路电压Ul线路电流I、电容电流IC、负载电流IRL和功率P(注意观察它们的变化情况),并记入表4-1中。
表4-1提高电感性负载功率因数实验数据
C(
)
U1(V)
Ul(V)
I(A)
IC(A)
IRL(A)
P(W)
cos
3
6
9
12
15
18
21
3.提高电源容量的利用率
保持负载电压U2等于210V,在实验2中并联电容器,当线路电流出现最小值时,再接入220V、40W白炽灯(接入白炽灯的个数,应使线路电流与未并联电容器以前的线路电流大致相同),测量电源电压U1、线路电压UL1、UL2、线路电流I和功率P,记入自拟的数据表格中。
五.实验注意事项
1.功率表要正确接入电路,通电时要经指导教师检查。
2.注意自耦调压器的准确操作。
3.本实验用电流插头和插座测量三个支路的电流。
4.在实验过程中,一直要保持负载电压U2等于210V,以便对实验数据进行比较。
六.实验报告要求
1.根据实验1、2数据,计算出日光灯和并联不同电容器时的功率因数。
并说明并联电容器对功率因数的影响。
2.根据表4-1中的电流数据,说明I=IC+IRL吗?
为什么?
3.画出所有电流和电源电压的相量图,说明改变并联电容的大小时,相量图有何变化?
实验五三相交流电路的测试
一、实验目的
1、掌握三相负载Y形联结及△形联结的方法以及这两种接法的相、线电压和相、线电流的关系。
2、掌握三相负载功率测量方法。
3、理解三相四线制供电系统中中性线的作用。
4、了解安全用电的一些常识。
二、实验主要设备
交流电源,交流电流表一块,交流电压表一块,单相功率表两块,灯泡12个,导线若干。
三、实验原理
1、三相负载不同连接时电压电流关系
三相负载可联结成Y形或△形。
当三相负载对称,作Y形联结时,UL=√3UP,IL=IP。
当采用三相四线制接法时,由于三相电流对称,中性线电流IN=0,可省去中性线。
当三相负载对称,作△形联结时,UL=UP,IL=√3IP。
当三相负载不对称,作Y形联结时,必须采用三相四线制接法。
当三相负载不对称,作△形联结时,三相负载电压对称,此时线电流IL不等于相电流IP的√3倍。
2、三相交流电路功率的测试
三相电路的平均功率等于各相平均功率之和,即P=PU+PV+PW。
如果负载对称,无能是Y形联结还是三角形联结,三相电路的平均功率P=√3ULILcosΦ。
测量三相电路平均功率的方法通常有四种:
一表法、二表法、三表法和直接三相功率表法。
一表法用于测量三相对称负载作Y0连接时的平均功率,三相平均功率P=3P单。
二表法用于三相三线制三相负载对称和不对称时的功率的测量,不论负载是Y形还是三角形接法,三相平均功率P等于两功率表读数之和,即P=P1+P2。
四、实验步骤
1、测量负载Y形连接时的电压、电流
负载采用40W/220V白炽灯组成,电源选用380V/220V三相四线制电源,根据表5—1所列参数,画出实验电路图,完成各项测量任务。
表5—1
类型
每相开灯数
测量参数
U
V
W
UU
UV
UW
UNN
IU
IV
IW
IN
负载对称
有中线
2
2
2
无中线
2
2
2
负载不对称
有中线
2
2
4
有中线
2
2
断
无中线
2
2
4
无中线
2
2
断
表中UU等为负载相电压,UNN是电源中性点与负载中性点间电压差,IN为中性线电流。
2、测量负载三角形连接时的电压、电流
将负载接成△形,按表5—2各测量参数,画出实验电路图,完成各项测量任务。
表5—2
每相开灯数
测量参数
UV
VW
WU
UUV
UVW
UWU
IU
IV
IW
IUV
IVW
IWU
2
2
2
2
2
4
2
2
断
3、利用一表法测量三相对称负载功率
画出一表法测量三相对称负载Y0接法时的实验电路图,并完成表5—3中的测量任务。
表5—3
每相开灯数
测量参数
U
V
W
P单
P(3P单)
2
2
2
4
4
4
4、利用二表法测量三相电路功率
按表5—4参数,画出二表法测量三相三线制电路功率的实验电路图,并完成测量任务。
表5—4
负载接法
每相开灯数
测量参数
U(UV)
V(VW)
W(WU)
P1
P2
P(P1+P2)
Y形
2
2
2
2
2
4
△形
2
2
2
2
2
4
五、实验报告要求
整理实验数据,总结负载Y形联结和△形联结时线、相电压和线、相电流关系,分析中性线在Y0接法中的作用,总结三相电路平均功率测量方法及适用条件。
实验六正弦交流电路的串联谐振
一、实验目的:
1.了解R、L、C元件的频率与阻抗的关系;
2.加深理解R、L、C元件端电压与电流间的相位关系;
3.熟悉低频信号发生器及常用电子仪器。
二、仪器设备及选用组建箱:
1.信号发生器GDS----04
2.常规负载GDS----09GDS----06
3.可变电阻
4.示波器
5.晶体管毫伏表
三、实验步骤:
1.观察R、L、C各元件电压与电流的相位。
⑴将GDS----06的采样电阻1KΩ、56Ω低频信号发生器的输出端和双踪示波器的YA、YB相连组成电路。
调节低频信号发生器的输出电压为1V,频率为200Hz,绘出电阻两端的电压波形图。
⑵将电感元件置换成1KΩ电阻后,仍保持低频信号发生器输出电压为2V,频率为200Hz,绘出电感元件的电压波形图。
⑶将一个2微法或2.5微法电容置换电感元件L,重复上述步骤。
2.观察串联谐振
将R、L、C三元件组成串联电路如图2—1所示,调节低频信号发生器输出电压为1V,
逐步改变频率(电压保持不变),将对应的频率、电压,记入表6-1中。
四、实验报告要求
绘出电阻,电感,电容元件两端波形图,完成表格中数据的计算。
表6-1
读
数
F
500
900
1200
1450
谐振频率(读数)
1750
2000
2300
2700
UR
UL
UC
计
算
|Z|
实验七微分积分电路实验
一、实验目的:
1.了解微分电路和积分电路的条件以及电路参数对微分电路和积分电路波形的影响;
2.学会使用脉冲信号发生器。
二、实验主要设备:
1.脉冲信号发生器JXD-111台
2.双踪示波器1台
3.RC元件板1块
三、实验原理说明:
在
组成的串联电路中,当满足
并且从电阻
上输出
时,该电路的
与
近于成微分关系,因此被称作微分电路;而当满足
并且从电容
上输出
时,该电路的
与
近于成积分关系,因此被称作积分电路。
四、实验步骤:
1.按图7—1接线,将RC接成微分电路,脉冲信号取
。
用双踪示波器同时测试RC电路的输入电压
和输出电压
的波形。
并观察改变时间常数τ对微分波形的影响,绘出
、
、
及
四种情况下
和
的波形图。
2.按图7-2接线,其中RC电路接成积分电路,脉冲信号仍取
,用示波器测试RC电路的输入电压
和输出电压
的波形,观察改变τ对积分电路波形的影响,并绘出
、
两种情况下的
和
的波形。
图、7-1图7—2
五、分析与讨论:
1.说明微分、积分电路的必要条件是什么?
如果不满足必要条件将出现什么现象?
2.自选RL元件,设计微分与积分电路,标出参数。
实验八三相异步电动机正、反转控制
一、实验目的:
1.学习使用热继电器。
2.了解复合按钮的使用方法。
3.学习异步电动机正、反转控制线路的接线方法。
4.研究“联锁”在控制线路中的作用。
二、实验主要设备:
异步电动机JO2-21-41.1KW380V1台
正、反转控制线路板1套
三、实验原理说明:
三相交流电动机的运行,一般采用组合开关
、接触器
、按钮开关
等器件进行控制,还要利用熔断器
、热继电器
和接触器
,实现短路、过载和失压等保护。
当要求一台三相交流电动机实现正、反转时,首先考虑到,主电路要采用两只接触器
和
分别控制电动机正、反转时三相电源的相序。
在控制回路中应相应设置正、反转起动按钮
和
,分别控制电动机的正、反转动作。
特别注意,接触器
和
绝对不能同时闭合,否则会发生电源短路的严重后果。
为避免这种情况的发生,一定要在控制回路中使用“互锁”的方法。
四、实验步骤:
1.仔细观察热继电器的结构,注意该元件的哪个部分接在主回路,哪个部分接在控制回路。
2.弄清线路图(图8-1),了解其中每个触头和按钮的作用然后按图8-1接线。
先接控
制回路(主回路暂不接)经老师检查后接通电源,分别按SBF、SBR、SB1观察两接触器开闭是否正常,是否有误动作。
3.切断控制电源,将主回路接上,全部接线完毕,经检查后即可进行正、反转和停车操作。
图8-1
五、分析与讨论
1.热继电器和熔断器的功能各是什么?
它们能否互相替代?
2.图7-1中哪些触头是联锁触头?
它们的作用是什么?
不用联锁行不行?
3.图7-1线路中,若不装按钮联锁,能否不按停车按钮,直接使电动机从正转(反转)到反转(正转)?
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