電工電子實驗指導書

1、 電工電子技術實驗指導書實驗一 日光燈電路及功率因數(shù)的改善一、 實驗目的1、驗證交流電路的基爾霍夫定律。 了解日光燈電路的工作原理。 了解提高功率因數(shù)的意義和方法。二、實驗儀器及設備 數(shù)字萬用表 一塊 交流電流表 一塊 ZH12電學實驗臺 日光燈管 、鎮(zhèn)流器、電容器、起輝器 各一個三、實驗原理 日光燈工作原理：日光燈電路由燈管、啟動器和鎮(zhèn)流器組成，如圖5-1所示。日光燈：燈管是內壁涂有熒光物質的細長玻璃管，管的兩端裝有燈絲電極，燈絲上涂有受 熱后易發(fā)射電子的氧化物，管內充有稀薄的惰性氣體和少量的水銀蒸汽。它的起輝電壓是400500V，起輝后管壓降只有80V左右。因此，日光燈不能直接接在220V

2、電源上使用。 圖5-1日光燈的原理電路  啟輝器：相當于一個自動開關，是由一個充有氖氣的輝光管和一個小容量的電容器組成。 輝光管的兩個金屬電極離得相當近，當接通電源時，由于日光燈沒有點亮，電源電壓全部加 在啟動器輝光管的兩個電極之間，使輝光管放電，放電產生的熱量使到“U”形電極受熱趨 于伸直，兩電極接觸，這時日光燈的燈絲通過電極與鎮(zhèn)流器及電源構成一個回路。燈絲因有 電流通過而發(fā)熱，從而使氧化物發(fā)射電子。同時，輝光管兩個電極接通時，電極間的電壓為 零，輝光放電停止，倒“U”形雙金屬片因溫度下降而復原，兩電極分開，回路中的電流突 然被切斷，于是在鎮(zhèn)流器兩端產生一個瞬間高壓。這個高感應電壓

3、連同電源電壓一起加在燈 管的兩端，使熱燈絲之間產生弧光放電并輻射出紫外線，管內壁的熒光粉因受紫外線激發(fā)而 發(fā)出可見光。小電容用來防止啟燃過程中產生的雜散電波對附近無線電設備的干擾。鎮(zhèn)流器：它的作用一是在燈管起燃瞬間產生一高電壓，幫助燈管起燃；二是在正常工作時 ，限制電路中的電流。 提高功率因數(shù)的意義和方法在電力系統(tǒng)中，當負載的有功功率一定，電源電壓一定時，功率因數(shù)越小，線路中的電流就越大，使線路壓降、功率損耗增大，從而降低了電能傳輸效率，也使電源設備得不到充分利 用。因此，提高功率因數(shù)具有重大的經濟意義。在用戶中，一般感性負載很多。如電動機、變壓器、電風扇、洗衣機等，都是感性負載其功 率因數(shù)較

4、低。提高功率因數(shù)的方法是在負載兩端并聯(lián)電容器。讓電容器產生的無功功率來補 償感性負載消耗的無功功率以減少線路總的無功功率來達到提高功率因數(shù)的目的。四、實驗內容及步驟 了解日光燈的各部件及其工作原理 按圖5-2接好線路，電容器先不要接入電路。 圖5-2 改善功率因數(shù)實驗電路圖注意：此實驗系強電，一定請指導教師檢查無誤后，方可通電實驗。認真閱讀常用儀器 儀表的使用說明，掌握交流電流表、電壓表和功率表的使用方法。 閉合開關K，測量燈管兩端的電壓U，鎮(zhèn)流器兩端的電壓U，電路中的電流I，各元件的功率和總功率，并將數(shù)據填入表12-1中。表5-1改善功率因數(shù)測量表  IULUDUPPDPLIC并聯(lián)

5、C前              0并聯(lián)C后                  將電容器C=10F接入線路，再次測量上述數(shù)據并記入表5-1中。五、實驗報告 從測量數(shù)據中求出日光燈電阻、鎮(zhèn)流器電阻、鎮(zhèn)流器的電感和并聯(lián)電容的數(shù)值。 驗證基爾霍夫定律。 并電容后，功率因數(shù)有何變化?要使功率因數(shù)提高到1，應并聯(lián)多大電容? 此電路是過補償還是欠補償?為什么? 可否用串聯(lián)電容的方法來提高感性負載的功率因數(shù)? 并聯(lián)電容后電路總電流I應變大還是變小?試用

6、相量圖來說明實驗二 三相異步電動機一、 實驗目的1. 了解三相異步電動機的結構及銘牌數(shù)據的意義。2.學習異步電動機的一般檢驗方法。3.學習異步電動機的接線方法，直接起動及反轉的操作。二、 實驗器材與設備三相異步電動機、兆歐表、鉗形電流表、萬用表、轉速表三、 實驗內容與要求1. 記錄電動機的銘牌數(shù)據。2.實驗判別定子繞組始末端的方法 三相異步電動機出線盒通常有六個引出端，如圖8-1（a）所示，標有U1、V1、W1和U2、V2、W2，若U1、V1、W1為三相繞組的始端，則U2、V2、W2是相應的末端。根據電動機的額定電壓應與電源電壓相一致的原則，若電動機銘牌上標明“電壓220/380V，接法/Y”

7、，如三相電源線電壓為220V，則電動機三相繞組應接成三角形，如圖8-1（b）所示；如三相電源線電壓為380V，則電動機三相繞組應接成星形，如圖8-1（c）所示。 判別定子繞組首末端時，首先確定哪兩個引線端屬于同一相繞組。用萬用表檔測量任意兩個端子間的電阻，如電阻極小，就表示這兩個端子屬于一繞組。再任意假定一相繞組的始末端，并標上U1、U2，然后 按照圖8-2所示方法依次確定第 二、第三繞組的始末端。如第二相繞組按圖8-2a 所示與第一相繞組相連，當在U1、V1之間加220V交流電壓時，由于兩相繞組產生的合磁通不穿過第三相繞組的線圈平面，因此，磁通變化不會在第三相繞組中產生感應電動勢，這時用交流

8、電壓表測量第三繞組兩端電壓時，讀數(shù)應為零或很小。 當接成圖8-2b所示時，由于合成磁通穿過第三繞組的線圈平面，故磁通變化時會在第三相繞組中產生感應電動勢。這時第三繞組兩端電壓為一較大值（10V）。 因此可以根據對三相繞組交流電壓測量結果來判斷與U2相連的是V2還是V1，由此確定出第二相繞組的始端V1和末端V2。按同樣方法在判斷出第三相繞組的始末始末端。3絕緣檢驗 切斷電動機與其它電氣設備的聯(lián)系，用兆歐表測量各繞組之間的絕緣電阻和每相繞組與機殼的絕緣電阻，這些絕緣電阻應不小于0.5兆歐。4電動機的起動 把三相異步電動機的定子繞組接成星形，三條引出線接到線電壓為380V的三相電源上，合上開關，觀察

9、電動機的轉動，并用鉗形電流表測量起動時的起動電流和穩(wěn)定時的空載電流，用轉速表測量電動機的轉速，將測量數(shù)據記錄于自擬的表格中。5. 電動機的正反轉 將電動機與三相電源連接的任意兩條線對調，合上電源，觀察對調前后電動機轉向的變化。四、 預習要求和實驗注意事項1. 復習有關電動機的內容，理解它的工作原理。2. 電動機定子繞組的連接方式要與三相電源相適配。3. 測量電動機起動電流時，所用鉗形電流表量程應在電動機額定電流的7倍上。4. 測量電動機轉速時，轉速表的橡皮頭應正對電動機轉軸的中心孔，使電動機5. 轉軸與轉速表軸在同一條直線上。五、 實驗報告要求畫出相關實驗電路圖及記錄數(shù)據的表格。實驗三 三相異

10、步電動機正反轉一、 實驗目的1.進一步掌握三相異步電動機的正反轉控制線路的接線方法。2.進一步掌握三相異步電動機的Y降壓起動控制線路的接線方法。3.熟悉三相異步電動機的正反轉及Y降壓起動控制線路的工作原理。4.熟悉三相異步電動機的正反轉及Y降壓起動控制線路的接線方法。二、 實驗原理1. 三相異步電動機的正反轉及Y降壓起動控制線路如圖一所示。2. 正轉Y降壓起動控制過程如下：按起動按鈕SB2 接觸器KM1得電并自鎖 電動機M得電（Y形降壓啟動） 接觸器KM3得電 時間繼電器KT得電 KT延時斷開觸頭斷開 KT延時閉合觸頭閉合 接觸器KM4得電 電動機形正常運轉 Y降壓起動結束 接觸器KM3失電

11、電動機Y形斷開。同時KM3動斷觸頭恢復閉合，為接觸器KM4得電作準備 三相閘刀開關QS合閘通電后，指示燈D1亮啟，表明控制線路處于“準備好”的狀態(tài)，按起動按鈕SB2后且在轉換為形接法（正常運行）之前，該指示燈保持亮啟狀態(tài)，以表明控制線路處于Y降壓起動狀態(tài)。當轉入形正常運行狀態(tài)后，D1指示燈熄滅，同時指示燈D2亮啟，表明已進入正常運行狀態(tài)，之后，只要不按停止按鈕SB1，指示燈D2將一直保持亮啟狀態(tài)。3. 反轉Y降壓起動控制過程如下：按起動按鈕SB3 接觸器KM2得電并自鎖 電動機M得電（Y形降壓啟動） 接觸器KM3得電 時間繼電器KT得電 KT延時斷開觸頭斷開 KT延時閉合觸頭閉合 接觸器KM4

12、得電 電動機形正常運轉 Y降壓起動結束 接觸器KM3失電 電動機Y形斷開。同時KM3動斷觸頭恢復閉合，為接觸器KM4得電作準備 指示燈D1和D2的亮滅情況與正轉降壓起動控制過程類似。三、 實驗儀器設備序號名稱數(shù)量1三相交流異步電動機12交流接觸器43熱繼電器14時間繼電器15按鈕開關36三相閘刀開關17緊固件、連接導線若干四、 實驗內容與步驟1. 將交流接觸器、熱繼電器、時間繼電器、按鈕開關在控制板上進行布置。2. 按照圖一進行布線聯(lián)接。3. 全部聯(lián)接完成后應進行仔細檢查核對，直至正確無誤。經指導教師確認接線正確后，方可合閘刀通電。4. 按起動按鈕SB2，Y形降壓起動，指示燈D1亮啟，經延時若

13、干秒后，電動機轉換為形正常運轉，指示燈D1熄滅、D2亮啟，此時電動機正向運轉，按動停止按鈕SB1，電動機停止運轉。5. 按起動按鈕SB3，Y形降壓起動，指示燈D1亮啟，經延時若干秒后，電動機轉換為形正常運轉，指示燈D1熄滅、D2亮啟，此時電動機反向運轉，按動停止按鈕SB1，電動機停止運轉。五、 實驗注意事項1. 通電前應熟悉線路的操作順序。2. 運行時應注意觀察電動機、各電器元件和線路各部分工作是否正常。若發(fā)現(xiàn)異常情況，必須立即切斷電源開關。六、 實驗報告內容1. 簡述三相異步電動機正反轉及Y降壓起動控制線路的工作原理。2. 總結接線、調試過程與體會。實驗四 整流、濾波和穩(wěn)壓電路的測試一 實驗

14、目的 1、掌握單相半波整流電路工作原理。 2、熟悉常用整流和濾波電路的特點。 3、了解穩(wěn)壓的工作原理。二 預習要求 預習整流、濾波和穩(wěn)壓電路工作原理。三 實驗電路及原理 1、半波整流、濾波電路。電路如實圖1所示，整流器件是二極管，利用二極管單向導電特性，即可把交流電變成直流電，經過半波整流在沒有濾波情況下得到UO=0.45U2。2、橋式整流、濾波電路。電路如實圖2所示，圖中二極管接成橋式電路。在電容濾波電路中：未閉合開關S，無濾波情況下，UO=0.9U2；閉合開關S，有濾波情況下，UO=1.2U2。3、橋式整流、濾波與穩(wěn)壓電路。電路如實圖3所示，在橋式整流、濾波的基礎上加7809穩(wěn)壓塊。四 實

15、驗內容 1. 單相半波整流和濾波電路 （1） 按圖1接線，經檢查無誤后接通220V交流電，開關S打開時，測輸入、輸出電壓并觀察波形。記錄測量結果。（2）閉合開關S，測量輸出電壓，并觀察輸出波形。并比較S打開和閉合的輸出電壓數(shù)值和波形。（3）改變?yōu)V波電容（增大或減小），重復上述實驗內容。 2. 橋式整流和濾波電路 按圖2電路接線，測試內容與半波整流和濾波電路中的內容相同，記錄測試數(shù)據，并和半波整流、濾波電路的測試數(shù)據進行比較。 3. 整流、濾波和穩(wěn)壓電路 按圖3電路接線，檢查后接通電源，主要測量穩(wěn)壓后的輸出電壓，并觀察波形，記錄數(shù)據，并和沒有穩(wěn)壓時進行比較。五 實驗報告 1、 整理實驗數(shù)據，畫出

16、三種電路的輸出波形。 2、 根據實驗測試結果，總結三種電路特點。 六 思考題 1、如何選用整流二極管，二極管的參數(shù)應如何計算？2、選用濾波電容時，應注意哪幾個方面？3、當負載變化時，負載兩端的電壓是否變化？流過負載上的電流是否變化？4、在單相橋式整流電路中，整流二極管的極性接反或虛焊，電路中將會發(fā)生什么現(xiàn)象？實驗五 集成邏輯門電路的參數(shù)測試    一、 實驗目的1 掌握TTL和CMOS與非門主要參數(shù)的意義及測試方法。2 進一步熟悉數(shù)字邏輯實驗箱的基本功能和使用方法。    二、 實驗器材1數(shù)字邏輯實驗箱DSB-3 1臺2萬用表 1只3

17、元器件：74LS20 電阻及導線 若干    三、 實驗說明1 注意正確使用萬用表，必須先調好檔位再測量，否則易損壞萬用表。2 注意正確識別二極管極性。    四、 實驗內容及步驟    1 TTL與非門74LS20靜態(tài)參數(shù)測試    （1） 導通電源電流ICCL和截止電源電流ICCH 。測試電路如圖2-1。注意：74LS20為雙四輸入與非門，兩個門的輸入端應作相同處理。（2） 低電平輸入電流I iL 和高電平輸入電流Ii H。每一門和每一輸入端都應測試一次。測試電路如圖2-

18、2。    （3） 電壓傳輸特性。調節(jié)電位器RW，使Vi從0V向5V變化，逐點測試Vi和VO值，將結果記錄入表2-1中。根據實測數(shù)據作電壓傳輸特性曲線，從曲線上得出VOH、VOL、VON、VOFF、VTH等值，并計算VNL、VNH（提示：在VO變化較快的區(qū)域應多測幾點，有利于繪制特性曲線）。測試電路如圖2-3。     2、CMOS雙四輸入與非門CC4012靜態(tài)參數(shù)測試    將CC4012正確插入面包板，測電壓傳輸特性。測試電路如圖2-4，方法同上。將結果記錄入表2-2中。根據實測數(shù)據作電壓傳

19、輸特性曲線，從曲線上得出VOH、VOL、VON、VOFF、VTH等值，并計算VNL、VNH 。若將三個多余輸入端懸空測試一次，結果正確嗎？    五、 實驗報告要求1 列表整理出各參數(shù)的測試值，并與規(guī)范值相比較，判斷所測電路性能的好壞。2 畫出兩條電壓傳輸特性曲線，從曲線中讀出各有關參數(shù)值。比較TTL與CMOS門電路電壓傳輸特性曲線的異同。3 回答思考題1） 測量TTL與非門輸出低電平時為何要加負載？圖2-3中R選用360是什么道理？若R很小會產生什么現(xiàn)象？2） TTL與非門輸入端懸空為什么可以當作輸入為“1”？CMOS與非門多余輸入端可以懸空嗎？3） 討論TTL或非門閑置輸入端的處置方法。4） 實驗中所得ICCL和ICCH為整個器件值，試計算單個門電路的ICCL和ICCH 。5） CC4012的電源范圍為3-18V，若VDD=15V，則其VOH、VOL、VTH應為多少？實驗六 組合邏輯電路的實驗分析     一、 實驗目的1 掌握組合邏輯電路的實驗分析方法。2 驗證半加器、全加器的邏輯功能。    二、實驗器材1數(shù)字邏輯實驗箱DSB-3 1臺2萬用表 1只3 元器件： 74LS00（T065） 74LS20（T063