电工学实验报告.docx
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电工学实验报告.docx
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电工学实验报告
实验一电工基础知识与直流电路的测量
一实验目的:
1.通过电阻、电压、电流的测量,熟悉直读式仪表、直流稳压电源的使用。
2.验证叠加原理和基尔霍夫定律。
3.进一步理解电压、电流参考方向(正方向)的意义。
二实验设备和器材:
1.直流稳压电源;直流电压表;直流电流表;
2.电路基础实验板。
三实验原理(电路):
1.实验电路如下图所示,实践电压和电流的测量。
2)接线前,把直流稳压电压调节到U1=12V、U2=6V,接电后接入电路中,检查无误后接通电源,按要求测量各支路电流及电压。
3)熟悉电流插头的结构,将电流插头的两端接至数字毫安表的“+、-”两端。
四实验内容(表格):
测量实验电路图中电压和电流,验证叠加原理,实验数据如下表所示。
被测值
I1
(mA)
I2
(mA)
I3
(mA)
U1
(V)
U2
(V)
UFA
(V)
UAB
(V)
UAD
(v)
UCD
(V)
UDE
(V)
U1单独
作用
U2单独
作用
共同作用
测量值
共同作用
计算值
共同作用
相对误差
五实验思考题:
1.分析实验数据表中的数据,举例验证叠加原理。
2.根据实验数据表中的数据,选定节点A,验证KCL的正确性。
选定实验电路中的任一个闭合回路,验证KVL的正确性。
实验二日光灯及其功率因数的提高
一实验目的:
1.了解日光灯电路的组成、工作原理和线路的连接。
2.熟悉正弦交流电路的主要特点,培养用基尔霍夫定律分析交流电路的能力。
3.了解输电线路损耗及其改善感性负载功率因数的方法,加深对提高功率因数的理解。
二实验设备和器材:
1.交流电压表,交流电流表,功率表,自耦调压器,电容器、电流测量插头与插座。
2.镇流器,启辉器(与30W灯管配用),日光灯灯管。
三实验原理(电路):
日光灯电路下图所示,图中A是日光灯管,L是镇流器,S是启辉器,C是补偿电容器,用以改善电路的功率因数(cosφ值)。
四实验内容(表格):
1.日光灯电路模型参数的测量
按上图接线,调整自耦调压器的输出电压为220V,断开电容器,按下表测量并计算数据。
测试
项目
测量值
计算值
U/V
UR/V
UL/V
IA
P/W
cosφ
PR
PL
数据
2.提高电路功率因数的测量
确保接线正确无误后,接通电源。
将自耦调压器的输出调至220V,记录功率表,电压表读数。
通过一只电流表和三个电流插座分别测得三条支路的电流,改变电容值,进行三次重复测量,数据如下表所示。
电容值
测量数值
计算值
(μF)
P(W)
cosφ
U(V)
I(A)
IL(A)
IC(A)
cosφ
0
1
2.2
4.7
五实验思考题:
1.为什么U
UR+UL,I
ID+IC?
2.并联电容器后,提高了电路的功率因数,能否改变感性负载本身的功率因数?
为什么?
实验三三相交流电路
一实验目的:
1.学习三相负载的星形和三角形连接方法,观察和测量三相交流电路负载不同连接时,对称和不对称的线电压与相电压、线电流与相电流的关系。
2.充分理解中线在三相四线制供电线路中的作用。
3.观察不对称负载作三角形连接时的工作情况。
二实验设备和器材:
1.交流电压表;交流电流表;自耦调压器;电流测量插头与插座;
2.实验用三相照明灯组负载板。
三实验原理(电路):
1.测量Y型接法各种负载情况下的电压,电流。
按图1连接实验电路。
即三相灯组负载经三相自耦调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。
确认电路连接无误后,接通电源。
图1
2.测量△型接法各种负载情况下的电压,电流。
按图2连接电路,确认连接无误后接通电源,并调节调压器,使其输出线电压为220V。
图2
四实验内容(表格):
如图1所示,按下述内容完成各项实验,分别测量Y型接法三相负载的线电压、相电压、线电流、相电流、中线电流、电源与负载中点间的电压,数据如表1所示。
表1
测量数据
开灯盏数
线电流(A)
线电压(V)
相电压(V)
中线电流(A)
中线电压(V)
实验内容
A
B
C
IA
IB
IC
UAB
UBC
UCA
UA0
UB0
UC0
I0
U0
Y0接平
衡负载
3
3
3
Y接平
衡负载
3
3
3
平衡负载
A相功率
平衡负
载总功率
如图2所示,按表2内容进行测试△型接法各种负载情况下的电压,电流。
表2
测量数据
开灯盏数
线电压=相电压
线电流(A)
相电流(A)
负载情况
A-B
B-C
C-A
UAB
UBC
UCA
IA
IB
IC
IAB
IBC
ICA
三相平衡
3
3
3
五实验思考题:
1.在三相四线制供电系统中,中性线为什么不允许安装熔断器或开关?
2.在三相负载作三角形连接时,如果负载不对称,对负载本身的运行有无影响,为什么?
实验四继电接触器控制电路的认识及基本操作
一实验目的:
1.熟悉交流接触器、按钮等低压控制电器的结构、规格和型号。
2.掌握实际生产设备中简单控制环节及设计方法,提高运用能力。
3.培养连接、检查和操作简单控制电路的能力,提高实践能力。
二实验设备和器材:
1.三相异步电动机、实验用继电接触控制箱,实验用按扭控制箱;
2.数字万用电表。
三实验原理(电路):
在工农业生产中,大量存在的是一些简单的中小型生产设备的自动控制。
它们大都广泛采用继电接触控制系统对中小功率异步电动机进行直接起动、正反转控制、顺序控制和Y-△延时起动控制。
这种控制系统主要由交流接触器、按钮、热继电器等组成。
自动生产机械中的控制线路的种类很多,有的甚至较复杂,但它们都是由这些单元线路所组成。
(1)单向控制环节
单向控制环节有单向点动控制和单向长动控制两种基本形式,单向点动环节常用于快速行程及地面操作的行车等场合。
单向长动与单向点动基本相同,常用于单方向直接起动的连续运转的场合。
(2)可逆启动控制环节
可逆起动控制环节有辅助触点作联锁保护,电路如图1所示。
图1可逆控制电路
四实验内容(表格):
一台电动机正反转控制实验
电动机正反转控制电路如图1所示,其中,按钮SB1和SB2控制电动机的正常正、反转、SB3用于停止控制。
按图连线,操作。
要求如下:
(1)按铭牌要求正确接好电动机的三相定子绕组,接三相220V电源。
(2)仔细观察按钮、交流接触器、热继电器的结构,分清线圈、热元件、各触点的位置。
(3)先接主电路,再接控制电路。
注意互锁点的连接。
接好线后,在断电的情况下,用万用表检查控制电路。
可分别按下常开按钮SB1、SB2,用万用表的欧姆档检查控制电路VW两点间的阻值是否分别等于控制线圈KM1、KM2的阻值,若等于,可合上电源。
(4)分别按正转启动按钮SB1、停止按钮SB3及反转启动按钮SB2,观察各电器工作状态及电动机启动、停止、反转运行情况。
(5)观察互锁点的作用。
1.检查电机绕组表格
A相绕组电阻
B相绕组电阻
C相绕组电阻
2.电动机铭牌数据表格:
3.描述电机运转情况:
五实验思考题:
(1)如何检查控制电路?
控制电路具有哪些保护功能?
(2)试修改并画出实验内容1的控制电路,使其增加一个互锁按扭环节,并分析,增加互锁按扭进行联锁的含意。
实验五可编程序控制器系统的认识和基本操作
一实验目的:
1.了解可编程序控制器系统的组成,熟悉S7-200系列PLC的外部结构和外部接线方法。
2.了解和熟悉STEP7-Micro/win编程软件的使用方法,学会用它写入程序,编辑程序以及对PLC的运行进行监控的方法。
3.熟悉并掌握S7-200系列PLC的基本指令和基本编程方法。
二实验设备和器材:
1.S7-226可编程控制器,编程用计算机及S7-200编程软件,编程通讯电缆。
2.输入输出模块。
三实验原理(电路):
PLC是专为在工业环境下使用而设计的工业控制器(CPU模块)。
其最小控制系统如图4.3.1所示。
它一般由一个PLC工业控制器、计算机和编程软件、外部设备组成,还可能包括一个或多个I/O扩展模块。
外部输入输出接线是指工业控制器的输入接口、输出接口与外部设备的连线,也称为输入驱动电路、输出驱动电路。
STEP7-MICRO/MIN32软件的基本功能是协助用户完成开发应用软件的任务,如创建用户程序、修改和编写应用程序等。
(1)创建应用程序
(2)编译并下载应用程序。
(3)运行应用程序。
四实验内容(表格):
1.逻辑指令练习
编写并调试下列梯形图,并观察记录输出结果,操作步骤如下:
(1)用STEP7-Micro/win编程软件分别将下列的梯形图写入计算机,并完成编辑和调试。
(2)检查无误后,保存并下载到可编程序控制器(PLC)上。
(3)用实验连接导线将可编程序控制器(PLC)的输入/输出端子与输入/输出模块连接。
(4)运行写入计算机的梯形图程序,观察输出结果并分别填入对应的表格。
I0.0
ON
OFF
Q0.0
I0.1
ON
OFF
Q0.1
I0.0
ON
ON
OFF
OFF
I0.1
ON
OFF
ON
OF
Q.0
I0.0
ON
ON
OFF
OFF
I0.1
ON
OFF
ON
OFF
Q0.0
I0.0
ON
ON
OFF
OFF
I0.1
ON
OFF
ON
OFF
Q0.0
输入I0.0~I0.3
Q0.0
1
I0.0与I0.1同为ON,
IO.2、I0.3任意
2
I0.2与I0.3同为ON,
I0.0、I0.1任意
3
I0.0或I0.1不同时为ON,且I0.2、I0.3不同为ON
输入I0.0~I0.3
Q0.0
1
I0.0与I0.1同为OFF,I0.2、I0.3为ON
2
I0.2与I0.3同为OFF,I0.0、I0.1为ON
3
I0.2或I0.3不同时为OFF,且I0.0、I0.1不同时为ON
2.定时器指令实验及应用
编写并调试下列梯形图,观察记录输出结果,并用时序图表示。
3.计数器指令及应用
编写并调试下列梯形图,观察记录输出结果,并用时序图表示。
五实验思考题:
(1)PLC最小控制系统由哪几部分组成?
输入电源规格多少伏?
举例画出输入驱动电路、输出驱动电路的形式。
(2)说明本次实验所用PLC可编程序控制器的型号,输入为多少点?
输出为多少点?
实验六可编程序控制器的基本控制综合练习
一实验目的:
1.进一步熟悉S7-200系列PLC的基本指令和应用方法,学习编程设计
2.学会设计简单的梯形图程序。
3.学习在PLC中,低压电器、电动机、及其与PLC的连接。
二实验设备和器材:
1.S7-226可编程控制器、编程用计算机及S7-200编程软件、通讯电缆。
2.鼠笼式电动机、输入输出模块。
三实验原理(电路):
三相异步电动机过去用继电器和接触器控制。
而工业控制器(PLC)是将继电器—接触器的优点与计算机自动控制技术和通信技术相结合的一种新的工业控制装置,用可编程控制器实现的自动控制电动机。
其步骤为:
(1)连接被控对象(多指电动机)的主电路。
(2)连接可编程逻辑控制器的I/O电路。
(3)将反映控制要求的多个触点的“串并组合”转换成”与”“或”逻辑关系以程序的形式送入可编程控制器。
(4)按照实验任务要求调试并运行程序,直至满足控制任务要求为止。
(5)继电控制实现的电动机正反转电路如图所示。
四实验内容(表格):
设计PLC与接触器控制三相异步电动机的正反转控制线路,并具备相应的保护措施。
步骤如下:
(1)参考如图线路用梯形图编写上述程序。
(2)在计算机上完成编程和调试。
(3)画出PLC与实验设备硬件设备相连的实验连接图。
(4)将PLC输出与实验设备相连,操作并观察实验结果
五实验思考题:
(1)控制线路中如何实现相应的保护措施。
(短路、过载和失压三种保护)
(2)简述本实验工作原理。
实验七常用电子仪器的使用和电子器件的检测
一实验目的:
1.了解数字示波器、函数信号发生器、交流毫伏表和数字万用表的用途及主要指标。
2.了解上述仪器的操作及使用,初步掌握用示波器观察正弦信号的波形、定量测出正弦交流信号的波形参数的方法。
3.学习使用万用表检测电子元器件的方法。
二实验设备和器材:
1.DS1062CA数字示波器;F20型数字合成函数信号发生器/计数器;YB2172数字交流毫伏表;
2.直流稳压电源;数字万用表;电子元器件
三实验原理(电路):
在电子电路实验中,常用电子仪器是电子技术基础实验的基本设备,正确使用各种电子仪器、正确地识别和检测电子元器件,是完成单元电路制作、调整测试和故障处理最基本的技能。
在电子电路基础实验中,常用的电子仪器及其相互关系如图1所示。
图1
图2
四实验内容(表格):
1.由数字信号发生器给出f=1kHz,Ui=1V的正弦波信号,用数字式交流毫伏表测量该正弦信号的大小,并用示波器观察该信号的波形,并测试该正弦信号的周期、有效值、峰峰值。
将波形及波形的相关参数记入表1。
表1
波形
周期T
有效值
峰峰值
v
f
2.由数字信号发生器给出f=1kHz,Ui=10mV的正弦信号,用示波器观察波形并测试其周期有效值,峰峰值。
3.常用元器件检测练习
(1)按图2给出的电位器端子号,测量l0kΩ电位器,结果填入表2。
表2电位器测量
阻值
顺时针旋转到底
旋至中间
逆时针旋转到底
R1—3
Rl—2
R2—3
(2)按表3给出的项目定性测试二极管
表3二极管定性检测
正向电阻
反向电阻
型号
阻值
档位
阻值
档位
材料
2AP9
IN4148
五实验思考题:
1.数字信号发生器输出的信号频率范围及幅度范围是多少?
频率调整方式有几种?
幅度调整方式有几种?
2.如何由信号发生器给出f=1KHz,Vi=1V的正弦波?
实验八三极管及其单级共射放大电路
一实验目的:
1.了解晶体三极管的命名方法和主要技术指标,学习识别其类型和管脚的技能。
2.学习共射极放大电路静态工作点的测量与调整,研究静态工作点对放大电路动态性能的影响。
3.学习放大电路主要性能指标(电压放大倍数)的测量方法。
二实验设备和器材:
1.数字示波器;数字函数信号发生器;数字交流毫伏表;数字万用表;电子学综合实验装置
2.单管放大器实验板。
三实验原理(电路):
工作点稳定的分压式共射放大电路,它既有电流放大作用,又有电压放大作用。
该电路信号从基极输入,集电极输出。
输入电阻与相同材料的二极管正向偏置电阻相当,输出电阻较高,且输出电压与输人电压反相,故用于小信号的放大,或用于多级放大电路的中间级。
实验参考电路如图1所示。
图1单级共射放大电路
四实验内容(表格):
1.测量电路在线性放大状态时的静态工作点
按图1所示电路,接通直流电源前,先将Rp调至最大,函数信号发生器输出旋钮旋至零。
接通+12V电源,调节Rp,使Ic=2.0mA(即UE=2.0V)。
用数字万用表直流电压表档测量UB、UE、Uc及用万用表Ω档测量Rb11值,并记入表1。
表1
测量值
计算值
UB(V)
UE(V)
Uc(V)
Rb11(kΩ)
UBE(V)
UCE(V)
Ic(mA)
IB(μA)
β
2.测量电压放大倍数
在放大器输入端加入频率为lkHz,Ui≈10mV的正弦信号,同时用示波器观察放大器输出电压Uo波形,在波形不失真的条件下用交流毫伏表测量下述三种情况下的Uo值,并用双踪示波器观察Uo和Ui的相位关系,记入表2。
表2
Rc(kΩ)
RL(kΩ)
Uo(V)
AV
Ui/Uo波形
五实验思考题:
1.总结Rc、RL及静态工作点对放大器电压放大倍数的影响。
2.讨论静态工作点变化对放大器输出波形的影响。
实验九三极管及其单级共射放大电路
(二)
一实验目的:
1.研究静态工作点对放大电路动态性能的影响。
2.学习放大电路输入电阻、输出电阻的测量方法。
二实验设备和器材:
1.数字示波器;2.数字函数信号发生器;3.数字交流毫伏表;
4.数字万用表;5.单管放大器实验板。
三实验原理(电路):
1基本放大电路——工作点稳定的分压式共射放大电路
工作点稳定的分压式共射放大电路,它既有电流放大作用,又有电压放大作用。
该电路信号从基极输入,集电极输出。
输入电阻与相同材料的二极管正向偏置电阻相当,输出电阻较高,且输出电压与输人电压反相,故用于小信号的放大,或用于多级放大电路的中间级。
参考电路如图1所示。
图1共射极单管放大器参考电路
放大电路的动态主要指标,有电压放大倍数Av、输入电阻Ri、输出电阻Ro,以及最大不失真输出电压Uomax等。
四实验内容(表格):
1.观察静态工作点对电压放大倍数的影响
置Rc=2.4kΩ,RL=∞,适量调节Rp,用示波器监视输出电压波形,在Uo不失真的情况下,测量数组Ic和Uo值,记入表1。
表1
Ic(mA)
Uo(V)
AV
2.测量输入电阻和输出电阻
置Rc=2.4kΩ,RL=2.4kΩ,Ic=2.0mA。
输入f=1kHz的正弦信号,在输出电压不失真的情况下,用交流毫伏表测出Us,Ui和UL,并记入表2。
保持Us不变,断开RL,测量输出电压Uo,记入表2。
表2
Ri(kΩ)
Ro(kΩ)
Us(mV)
Ui(mV)
测量值
计算值
UL(V)
Uo(V)
测量值
计算值
五实验思考题:
(1)总结Rc、RL及静态工作点对放大器输入电阻和输出电阻的影响。
(2)讨论静态工作点变化对放大器输出波形的影响。
实验十集成运算放大器的基本应用
一实验目的:
1.掌握运算放大器的正确使用方法
2.掌握用集成运算放大器构成各种基本运算电路的方法。
3.学习正确使用示波器交流输入方式和直流输入方式观察波形的方法,重点掌握积分器输入、输出波形的测量和描绘方法。
二实验设备和器材:
实验电子器件、直流稳压电源、直流稳压电源、数字万用表。
三实验原理(电路):
1.比例运算电路
比例运算是应用最广泛的一种基本运算电路,可分为反相比例运算和同相比例运算。
电路分别如图1中(a)和(b)所示。
(a)反相比例运算(b)同相比例运算
(c)反相求和运算(d)差分减法运算
图1
2.反相求和运算
电路如图1(c)所示。
理想条件下,图1(c)所示反相求和运算电路的输出电压与输入电压的关系式为
3.差分减法运算
电路如图1(d)所示。
理想条件下,图1(d)所示差分减法运算电路的输出电压与输入电压的关系式为
四实验内容(表格):
选择集成运放芯片,确定各电阻并连接电路,电阻一般选择l0~lOOkΩ,同时注意电阻R’的选择应满足输入电阻平衡。
调零后,加入直流信号
,用万用表测量输出电压
。
将测量值与理论值比较,计算相对误差。
1.反相比例运算
按图1(a)连接电路,对电路进行调零。
输入2种不同幅值的
,测量
,将测量结果和计算值填人表1中。
2.按图(b)连接电路,对电路进行调零。
输入2种不同幅值的
,测量
,将测量结果和计算值填入表1中。
表1
/mV
/mV
测量值
理论值
误差(%)
反相比例
500
1000
同相比例
500
1000
3.反相求和运算
按图1(c)连接电路,对电路进行调零。
按表2要求输入2组幅值不同的输入信号,分别测量输出值,并与理论值比较,计算误差,填人表2
4.差分减法运算
按图1(d)连接电路,对电路进行调零。
按表2求输入2组幅值不同的输入信号,分别测量输出值,并与理论值比较,计算误差,填入表2。
表2加、减运算计算与测试数据
输入信号
/mV
输出信号
/mV
Ui1
Ui2
测量值
理论值
误差(%)
反相求和运算
200
300
400
100
加减混合运算
400
300
200
400
五实验思考题:
1.计算理论值并与实测值比较,分析误差原因。
2.在上述运算电路中为什么要求两输入端所接电阻满足平衡?
实验十一集成稳压电源
一实验目的:
1.掌握集成稳压电源的组成原理。
2.了解三端集成稳压器的特点及应用方法。
3.学习集成稳压电源主要性能指标的测试方法。
二实验设备和器材:
1.电子学综合实验设备、数字示波器、数字万用表。
三实验原理(电路):
本实验的测试电路如下图所示
四实验内容(表格):
1.整流滤波电路测试
按上图连接电路,整流电路输入电压为工频电压8V,接通工作电源,分别测试整流,滤波输出后电压及纹波电压,
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