电工与电子技术实验 指导书 电工学教研室编 自动化与电气工程学院 2010年3月
目录 实验一 叠加原理、戴维南定理和诺顿定理3 实验二下弦稳态交流电路相量的研究 实验三 一用交流中路中压、中流的测量 实验四 三相鼠笼式异步电动机 实验五 三相鼠笼式异步电动机点动和自锁控制 实验六三相鼠笼式异步电动机正反转控制. ..16 实验七三相异步申动机顺序控制 .19 实验八品体管共射极单管放大器 .20 实验九 集成运算放大器的基本应用」】 4 模拟运算电路（用DA做） 24 实验十集成逻辑门的逻功能测试与应用」 .20 实验十一触发器功能测试与应用 30 实验十二时序逻辑电路的设计与应用Ⅱ。 3 3 DGJ一3型电工技术实验台介绍及常用电子仪器的使用方法 3 附录二：部分集成电路引脚图。 41
实验一叠加原理、戴维南定理和诺顿定理 一、实验目的 1,验证线性电路叠加原理的正确性，加深对线性电路叠加性的认识和理解： 2.验证戴维南定理和诺顿定理的币确性，加深对该定理的理解 3掌握测量有源二端树铭等效参数的一般方法。 二、预习要点 1,什么情况下可用叠加原理，如何应用： 2.有源二端树络等效参数如何测量，并作相关的计算。 三、实验所用仪表和仪器 【.叠加原理实验 序号 名 称 型号与规格 数量 备注 1直流稳压电湖 0-30V可调 路 方用表 1 自备 3直流数宁电压表 0-200V 4直流数宁毫安表 0-200mV 1 5叠加原理实验电路板 1 DGJ-03 2.戴维南定理和诺顿定理实验 序号 名称 型号与规格 数量 备注 可调直流稳压电源 0-30V 1 可调直流恒流源 0-500mA 1 3 直流数宁电压表 0~200V 1 4 直流数宁毫安表 0200mA 1 5 方用表 1 自备 6 可调电阻箱 0~99999.92 1 DG-05 7 电位器 1K/2W 1 DG-05 8 戴维南定理实验电路板 DGJ-05 四、实验内容 1,叠加原理 利用实验线路图1-1验证叠加原理的正确性 3
10 图1- (1)将两路稳压电源的输出分别调节为12V和6V,接入U1和U2处。 (2)令U1电源单独作用（将开关K,投向U1侧，开关K,投向短路侧）。用直流数字 电压表和毫安表（接电流插头）测量各支路电流及各电阻元件两端的电压，数据记入表1山。 表1-1 项IAmA【mA))UAd(V)UN(v) U,单独作用 单独作拥 环判用 (3)令U电源单独作用（将开关K1投向短路侧，开关K,投向U,侧），重复实验步骤 (2)的测量和记录，数据记入表1 (4)令U1和U2共同作用（开关K,和K,分别投向U1和U2侧），重复上述的测量和记 采，数据记入表11。 幸(5)任意按下某个故障设置按键，重复实验内容(4)的测量和记录，再根据测量结 果判断出故障的性质。 2.戴维南定理和诺顿定理验证 实验线路如图1-2所示，被测有源二端网络如图1-2(a) 3303 5102 R R2 OmA 510 12V 图12 (b)
用DG-03挂箱的“基尔夫定律/叠加原理”线路 (1)测量电路参数 用开路电压、短路电流法测定戴维南等效电路的UOc、R。和诺顿等效电路的Isc、Ro: 按图1-2a)接入稳压电源Us-12V和恒流源s=10mA,不接入RL测出Uc和sc,并计算 出Ro。(测Uoc时，小接入mA表.)》 表12 Uoc(v) Isc(mA) Ro-Uoc/Isc() (2)有源二端树络负载实验 按图1-2(a)接入R。改变R阻值，测量有源二端网络的外特性曲线，数值记入表1-3。 (3)验证戴维南定理 从电阻箱上取得按步骤(1)所得的等效电阻R之值，然后令其与直流稳压电源（调 到步骤(1)时所测得的开路电压U心之值)相串联，构成戴维南等效电路如图1-2b)所示， 仿照步骤(2)测其外特性，对戴氏定理进行验证，数值也记入表1-3。 表13 Ri(2) 300 75 有源二端U(v) 树络 I (mA) U(v) 导效电路 I (mA) (4)有源二端树络等效电阻（又称入端电阻）的直接测量法。 见图12(a).将被测有源网络内的所有独立源骨零（去掉电流源【s和电压源Us,并在 原电压源所接的两点用一根短路导线相连)，然后用伏安法或者直接用方用表的欧姆档去测 定负载R开路时A、B两点间的电阻，此即为被测网络的等效内阻R,或称网络的入端电 阻R, 五、实验注意事项 1,测量时应注意电流表量程的史换。 2.步骤(4中，电压源置零时不可将稳压源短接 3.用力表直接测R时，网络内的独立源必须先胃零，以免损环力用表。其次，欧姆档 必须经调零后再进行测量。 4.改接线路时，婴关掉电源 六、实验报告 1.根据实验数据表格，进行分析、比较，归纳、总结实验结论，即验证线性电路的叠 加性
2.各电阻器所消耗的功率能杏用叠加原理计算得出？试用上述实验数据，进行计算并 作结论。 3.通过戴维南定理实验北强和分析表13的数据，你能得出什么样的结论？ 4.根据步骤2、3分别绘出曲线，验证戴维南定理的正确性，并分析产生误差的原因。 5.回答以下间题： (1)在叠加原理实验中，要令U1U,分别单独作用，应如何燥作？可直接将不作用 的电源(U1或U2)短接置零 (2)在求戴维南或诺顿等效电路时，作短路试验，测【s©的条件是什么？在本实验中可 杏直接作负授短路实验？请实验前对线路1-2〔)预先作好计算，以便调整实验线路及测量时 可准确地选取电表的量程。 (3)说明测有源二端网络开路屯压及等效内阻的几种方法，并比较其优缺点。 实验二 正弦稳态交流电路相量的研究 一、实验目的 1.研究正弦稳念交流电路中电压，电流相量之间的关系。 2.掌握山光灯线路的接线。 3.理解改善电路功率因数的意义并掌握其方法。 二、预习要点 1.参阅课外资料，了解山光灯的启辉原理： 2.改善电路功率因数的方法。 三、实验所用仪表和仪器 序号 名称 型号与规格 数量 备注 交流由压表 0-500V 2 交流电流表 0~5A 1 3 功率奉表 1 (DG-07) 自揭调压器 5 镇流器、启辉器 与40W灯管配用 各1 DGJ-04 6 山光灯灯管 40W 1 屏内 > 电容器 1uF,2.2μF.4.7uF/500V各1 DGJ-05 白炽灯及灯座 220V,15W 1-3 DGJ-04 9 电流插座 3 DGJ-04 四、 实验内容 1.山光灯线路接线与测量
03 uAADS 图2.1 山光灯线路如图21所示，图中A是口光灯管，L是镇流器，S是启辉器。按图2-1 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，使共输出电压缓慢增大， 直到山光灯喇启样点亮为止，记下三表的指示值。然后将电压调全220V,测量功率P,电 流I,电压U,U,U等值，验证电压、电流相量关系。 P(W)Costp I(A) U(v)U(V) Ux(V) 启辉值 正常工作值 2.并联电容器电路—一电路功率因数的改善。按图22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全220V,记采功率表 电压表读数。通过一只电流表和二个电流插座分别测得二条支路的电流，改变电容值，进行 玉复测量。数据记入下表中。 ★ i 10 u A 0 图2-2 电容值 测量数值 (HF)P(W)COSp U(V)UL(V)UA(V)I (A)IL(A)Ic(A) 0 1 2.2 4.7 6.9
五、实验注意事项 1.本实验用交流市电220V,务必注意用电和人身安全。 2.功率表要正确接入中路。 3.线路接线下确，山光灯不能启辉时，应检查启辉器及其接触是杏良好 六、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.问题回答与讨论 (1)在山常生活中，当山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，使川光灯点亮(DG-04实验挂箱上有短接按钮，可用它代替启 辉器做试验)，或用一只启辉器点亮多只同类型的山光灯，这是为什么？ (2)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杏改变？ (3)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 杏越大越好？ 5.装接山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 实验目的 1,掌握二相负载作星形联接、二三角形联接的方法，验证这两种接法下线、相电压及线、 相电流之间的关系。 2.充分理解三相四线供电系统中中线的作用 二、预习要点 1.三相负载根据什么条件作星形或三角形连接： 2.复习二相交流电路有关内容，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 三、实验所用仪表和仪器 序号 名称 型号与规格 数量 备注 1 交流电压表 0-500V 2 交流电流表 0-5A 3 方用表 1 相自耦调压器 三相灯组负载 220V,15w白炽灯 9 DGJ-04 6 电门插座 3 DG-04
四、实验内容 1.三相负我星形联接（三相四线制供电） 按图31线路组接实验电路。即三相灯组负载经二相自耦测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，使输出的一相线电压为380V,并按下述内容 设计各项实验，分别测量相负截的线巾压、相电压、线巾流、相巾流、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31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。 IA U 380V 表31 图31 测量数埚 开灯盏数线电流心线电压W相电压)☐中级中向 实验内 (负载情况) 89u (A)V) Y接平液 333 Y按平载 333 Y接啦 33 Y接不我 233 1。负裁角形联接（一相一制供中】 按图32改接线路，经指导教师检查合格后接通二相电源，并调节调压器，使其输出线 电压为220V,并按表3-2的内容设计并进行测试。 Q 四 380V 380V X 图3-2
表3-2 测量数据 开灯盏数 线电压=相电压(V)线电流(A) 相电流(A) 负授情况 AB相BC相CA粗UAn Unc UCA IA In Ic IAB Inc IcA 相平衡 3 3 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,应学绝缘鞋进实验室。实验时要注意 人身安全，不可触及导电部件，防止意外事放发生 2.为人身及设备安全考虑，在做二相负载星形连接实验时，应将巾压降为350V。 3.实验中，必须严格遵守先断电、耳接线、后通电：先断电、后拆线的实验操作原则。 每次接线完毕，应仔细检查无误后方可接通电源。 4.星形负我若作短路实验时，必须首先断开中线，以免发生短路事故 5.为避免烧坏灯泡，DGU-04实验挂箱内设有过压保户装置。当任一相电压>245250V 时，即声光报警并跳闸。因此，在做Y接不半衡负载或缺相实验时，所加线电压应以最高 相电压<240V为合 六、问题分析与讨论 1.三相负载可接成星形（又称“Y”接）或三角形（又称”△"接），当三相对称负载作Y 形联接时，线电压U是相电压U,的3倍。线电流等于相电流p,即 U=3U, L=lp 在这种情况下，流过中线的电流L。=0,所以可以省去中线。 当对称二相负载作△形联接时，有=Vp, UL=Up- 2.不对称二相负截作Y联接时，必须采用二相四线制接法，即Y。接法。而且中线必须 牢固联接，以保证三相不对称负载的每相电压维持对称个变。 倘若中线断开，会导致二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 负我遭受损坏：负载重的一相相电压又过低，使负载个能正常工作。尤其是对于二相照明负 载，无条件地一律采用Y接法。 3.当不对称负载作△接时，上≠√3p,但只要电源的线电压U对称，加在二相负载上 的电压仍是对称的，对各相负载工作没有影响。 七、实验报告 1.用实验测得的数据验证对称兰相电路中的√5关系。 2.用实验数据和观察到的现象，总结二相四线供电系统中中线的作用。 3.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，分析之。 4.回答以下问题： (1)在做负载二角形联接实验时为什么要通过二相调压器将380V的线电压降为220V 的线电压使用？ (2)不对称三角形联接的负载，能杏正常工作？实验是杏能证明这一点？