电工B实验指导书(1)

实验一 单相正弦交流电路一、实验目的1 学习常用交流仪表与功率表的使用。

2 通过日光灯电路的连接与测试，进一步加深对交流基尔霍夫电压定律的理解。

3 掌握改善感性电路功率因数的方法，体会提高功率因数的工程意义。

二、实验设备1 交流电压表，交流电流表，功率表，自耦调压器，电容器。

2 镇流器，启辉器（与30W 灯管配用），日光灯灯管。

3 电流插座与插头。

三、实验原理说明1 日光灯电路如图2－1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（cos φ值）。

图2－1日光灯工作时，灯管和镇流器可等效为一个RL 串联电路（其中R 为灯管的等效电阻与镇流器的线圈电阻之和），是一种感性负载。

RL 串联电路的电路参数可通过测量电路的有功功率、输入电压、输入电流求得。

功率因数P cos =U Iϕ；阻抗模U IZ =；等效电阻2P R ==Z cos Iϕ；等效电抗L X=X =Z sin =2πfL ϕ2 提高功率因数的意义供电系统的功率因数取决于负载的性质，例如白炽灯、电烙铁、电熨斗、电阻炉等用电设备，都可以看作是纯电阻负载，它们的功率因数为1，但在工农业生产和日常生活中广泛应用的异步电动机、感应炉和日光灯等用电设备都属于感性负载，它们的功率因数小于1。

因此，在一般情况下，供电系统的功率因数总是小于1。

如果功率因数太低，就会引起下面两个问题：1）发电设备的容量不能充分利用。

额定电压和额定电流的乘积，称为额定视在功率，即S N =U N I N 。

当负载的功率因数cos φ=1，发电机（或变压器）所能输出的最大有功功率P 为：P= U N I N cos φ=U N I N =S N 2）增加线路和发电机绕组的功率损失。

因此，必须设法提高负载端的功率因数，从而提高供电系统的功率因数。

这样，一方面可以充分发挥电源设备的利用率，另一方面又可以减少输电线路及发电机绕组上的功率损耗，提高电能的传输效率。

四、实验任务1 日光灯线路接线与测量。

利用实验室现有设备，按图2－2接线。

确保电路接线无误后，调节自耦调压器的输出，使其输出电压缓慢增大，直到日光灯刚启辉点亮为止，记下三表的指示值。

然后将电压调至220V，测量电压U，U L，U R等值。

日光灯30W/220V，功率因数0.55，图2－22 并联电路——电路功率因数的改善按图2－3组成实验线路。

图2－3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。

五、总结报告1 根据实验数据，计算日光灯管的等效电阻和镇流器线圈电阻之和R及镇流器电感L。

2 为什么U≠U R+U L，I≠I D+I C？3 日光灯电路并联电容器后，电路种哪些量发生变化？哪些量没有变化？为什么？4 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？5 要是电路的功率因数cosφ=1，应并联多大容量的电容。

实验二三相交流电路一、实验目的1 掌握三相负载正确接入电路的方法。

2 观察和测量三相交流电路负载星形和三角形连接时，对称和不对称的线电压与相电压、线电流与相电流的关系。

3 充分理解中线在三相四线制供电线路中的作用。

4 学习使用单相功率表测量对称三相电路功率的方法。

5 了解安全用电常识。

二、实验设备1 实验用三相照明灯组负载板。

2 单相功率表，交流电压表，交流电流表，自耦调压器。

3 电流测量插头与插座。

三、实验说明1 三相四线制供电电源三相四线制供电电源是民用电和工程用电中最常见的一种电源形式，理想情况下用三根相线和一根中性线（也称中线或零线）向用户同时提供三个大小相等、相位相差120度的正弦交流相电压（相线与中性线间电压）和三个大小相等、相位相差120度的正弦交流线电压（相线间电压），其中线电压有效值是相电压有效值的倍。

民用电和工程用电中，多数情况下，线电压有效值为380伏，相电压有效值为220伏，本实验室的三相电源线电压设计值为220伏，相电压设计值为127伏，实际上由于电源内阻的存在，不对称的三相负载会破坏电源输出电压的对称性。

2 三相负载的连接三相负载的基本连接方式有星形连接和三角形连接两种。

对于星形连接按其有无中线，又可分为三线制和四线制，根据三相电路的对称情况，可将三相电路分为对称三相电路和不对称三相电路。

在实际三相电路中，一般情况下，三相电源是对称的，三条端线阻抗是对称相等的，但负载不一定是对称的。

在对称三相电路中，对于三角形连接，其线电流I L与相电流I P之间有I L I P的关系，对于星形连接，其线电压U L与相电压U P，之间有U L=Up的关系。

3 三相电路中的功率测量在对称三相四线制电路中，因各相负救所吸收的功率相等，故可用一只功率表测出任一相负载的功率，再乘以3；即得三相负载吸收的总功率。

在不对称三相四线制电路中，各相负载吸收的功率不再相等。

这时可用三只功率表直接测出每相负载吸收的功率P A、P B及P C，或用一只功率表分别测出各相负载吸收的功率P A、P B、P C，然后再相加，即P＝P A+P B+P C，可得到三相负载的总功率。

这种测量方法称为三表法。

显然，该方法也适用于对称三相四线制电路。

在三相三线制电路中，不论其对称或不对称，常采用二表法来测量三相功率，两个功率表读数的代数和即为三相负载的总功率。

具体连接方法如图3－1。

在三相四线制电路中．一般不采用二表法。

图3－14 中线的作用在三相四线供电机制下，中性线是保证单相负载正常工作的关键，如果三相单相负载适当连接后构成三相负载接入三相电源，则由于单相负载各自工作的独立性和随意性，会使三相电路通常工作于不对称状态，这时中性线可以保证各相负载获得额定电压且互不干扰，若去掉不对称三相电源中的中性线，会带来如下两个问题：1）电源中点N 与负载中点N 之间出现电位差（中点对称电压UN-N’），如果电源中点接地，则负载中点出现电压，其强度与负载的不对称程度有关。

2）电路不再能保证各相单相负载提供额定的工作电压，以致会损坏该相负载，而负载较大的一相相电压则会远低于负载的额定电压，致使负载不能正常工作。

四、实验任务1 测量Y型接法各种负载情况下的电压，电流。

按图3－2线路组接实验电路。

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，并按下述内容完成各项实验，分别测量三相负载的线电压、相电压、线电流、相电流、中线电流、电源与负载中点间的电压。

将所测得的数据即如表3－2和3－3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。

N X Y ZN图3－22 测量△型接法各种负载情况下的电压，电流。

按图3－3该接电路，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 ，并按表3－4和3－5的内容进行测试。

VW图3－3五、总结报告1 试说明在三相四线制电路中（对称三相电源）负载对称与否对中线电流的影响。

为什么中线阻抗不宜过大？2 总结对称三相电路的特点。

3 总结三表法与二表法应注意的问题及各自的适用范围。

实验三 三相异步电动机的使用与控制一、实验目的1、了解三相异步电动机的结构及铭牌数据的意义，熟悉其使用方法。

2、了解基本低压控制电器的主要结构和动作原理，掌握其在控制电路中的作用。

3、掌握典型控制环节及正确接线和操作方法。

4、培养连接、检查和操作简单控制电路的能力。

二、实验设备1、三相异步电动机2、交流接触器，热继电器，按扭3、万用表。

三、实验原理 1、常用低压电器在工农业生产中，大量存在的是一些简单的中小型生产过程的自动控制。

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。

交流接触器主要由铁心、吸引线圈和触点组等部件组成。

触点可分主触点和辅助触点。

主触点的接触面积，并具有灭弧装置，能通断较大的电流，可接在主电路中，控制电动机的工作。

辅助触点只能通断较小的电流，常接在辅助电路（控制电路）中。

触点还有动合（常开）触点和动断（常闭）触点之分，前者当吸引线圈无电时处于断开状态，后者为吸引线圈无电时处于闭合状态。

当吸引线圈带电时，动台触点闭合，动断触点断开。

按钮是一种简单的手动开关，在控制电路中用来发出“接通”或“断开”的指令。

它的触点也有动合和动断两种形式。

热继电器是一种利用感受到的热量进行动作的保护电器，用来保护电路的过载。

它主要由发热元件和辅助触点等组成。

当电路过载时触点动作，从而使控制电路失电，达到切断主电路的目的。

2 自动生产机械中常用控制环节自动生产机械中的控制线路的种类很多，有的甚至较复杂，但它们都是由一些单元线路所组成。

常用的环节由如下几种：a ）单向点动控制 (b) 单向长动控制UVWQUVW图5－1 （a ）单向点动控制 (b) 单向长动控制（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，电路如图5－1（a ）与（b ）所示，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）可逆起动控制环节：可逆起动控制环节有辅助触点作联锁保护、电路如图5－2所示。

QUV W5-2 正反转控制电路四、实验任务1 观察电动机铭牌并记录 1）外观与铭牌查看：从外观上熟悉三相异步电动机的基本结构形式，记录电动机上的铭牌数据；根据实验室电源电压等级，确定电动机的额定接线方法应是△接还是Y 接。

2）电气检查：用万用表检查电动机三相绕组有无断线故障，测量并记录各相绕组的电阻值。

用兆欧表分别测量三相定子绕组间及各绕组对地的绝缘电阻值，检查是否满足绝缘要求，测量数据记观察和熟悉接触器，热继电器，按钮等电器的主要结构；分清各种触头、控制线圈、发热元件的接线端钮及面板符号；用万用表测量并记录接触器的线圈电阻。

3 实现三相异步电动机的直接起动控制1）按图5-1接线：先接主回路，电动机采用△接法。

后接控制电路，注意按节点编号顺序连接。

2）检查接线是否有误（1）直观检查：对照原理图，按接线顺序复查一遍。

（2）用万用表检查控制电路：根据接触器线圈的电阻值，选好量程，分别测量控制电路中的各相邻节点编号之间的电阻值，判断是否与原理图状态相符合。

3） 经检查无误后，合上电源刀闸，按下起动按钮，待电机达到稳定转速后，分别按动按钮，研究它们在电机控制中的使用。

4 电动机的正反转控制按图5-2接线，接线同检查方法同前，特别要确保主电路正确无误。