电工实验指导书

Tianhuang

Teaching Apparatuses

天煌教仪

电工系列实验

DGJ-1型高性能电工技术实验装置

DGJ-2/3型电工技术实验装置

电工实验指导书

天煌教仪

浙江天煌科技实业有限公司

目录

一、基本电工仪表的使用及测量误差的计算………………………………………………１

二、减小仪表测量误差的方法………………………………………………………………５

三、电路元件伏安特性的测绘 (9)

四、电位、电压的测定及电路电位图的绘制 (12)

五、基尔霍夫定律的验证 (14)

六、叠加原理的验证 (16)

七、电压源与电流源的等效变换 (19)

八、戴维南定理和诺顿定理的验证 (22)

九、最大功率传输条件的测定 (26)

十、受控源VCVS、VCCS、CCVS、CCCS的实验研究 (28)

十一、典型电信号的观察与测量 (32)

十二、RC一阶电路的响应测试 (35)

十三、二阶动态电路响应的研究 (38)

十四、R、L、C元件阻抗特性的测定 (40)

十五、用三表法测量交流电路等效参数 (42)

十六、正弦稳态交流电路相量的研究 (45)

十七、RC选频网络特性测试 (48)

十八、RLC串联揩振电路的研究 (51)

十九、双口网络测试 (54)

二十、负阻抗变换器 (57)

二十一、回转器 (60)

二十二、互感电路测量 (64)

二十三、单相铁芯变压器特性的测试 (67)

二十四、三相交流电路电压、电流的测量 (70)

二十五、三相电路功率的测量 (73)

二十六、单相电度表的校验 (77)

二十七、功率因数及相序的测量 (80)

二十八、三相鼠笼式异步电动机 (82)

二十九、三相鼠笼式异步电动机点动和自锁控制 (87)

三十、三相鼠笼式异步电动机正反转控制 (90)

三十一、三相鼠笼式异步电动机Y－△降压起动控制 (93)

三十二、三相鼠笼式异步电动机的能耗制动控制 (97)

三十三、工作台往返自动控制 (99)

三十四、三相异步电动机顺序控制 (101)

三十五、C620机床电气控制 (103)

三十六、电动葫芦电气控制 (105)

实验一 基本电工仪表的使用及测量误差的计算

一、实验目的

1. 熟悉实验台上各类电源及各类测量仪表的布局和使用方法。

2. 掌握指针式电压表、电流表内阻的测量方法。

3. 熟悉电工仪表测量误差的计算方法。 二、原理说明

1. 为了准确地测量电路中实际的电压和电流，必须保证仪表接入电路后不会改变被测电路的工作状态。这就要求电压表的内阻为无穷大；电流表的内阻为零。而实际使用的指针式电工仪表都不能满足上述要求。因此，当测量仪表一旦接入电路，就会改变电路原有的工作状态，这就导致仪表的读数值与电路原有的实际值之间出现误差。误差的大小与仪表本身内阻的大小密切相关。只要测出仪表的内阻，即可计算出由其产生的测量误差。以下介绍几种测量指针式仪表内阻的方法。

2. 用“分流法”测量电流表的内阻

如图1-1所示。A 为被测内阻(R A )的直流电流 表。测量时先断开开关S ，调节电流源的输出电流I 使A 表指针满偏转。然后合上开关S ，并保持I 值不 变，调节电阻箱R B 的阻值，使电流表的指针指在1/2

满偏转位置，此时有

I A ＝I S ＝I/2

∴ R A ＝R B ∥R 1 可调电流源

R 1为固定电阻器之值，R B 可由电阻箱的刻度盘上读得。 图 1-1 3. 用分压法测量电压表的内阻。

如图1-2所示。 V 为被测内阻(R V )的电压表。 测量时先将开关S 闭合，调节直流稳压电源的 输出电压，使电压表V 的指针为满偏转。然后 断开开关S ，调节R B 使电压表V 的指示值减半。 此时有：R V ＝R B ＋R 1

电压表的灵敏度为：S ＝R V /U (Ω/V) 。 式

中U 为电压表满偏时的电压值。

4. 仪表内阻引起的测量误差（通常称之为方 可调稳压源 法误差， 而仪表本身结构引起的误差称为仪表基 图 1-2 本误差）的计算。

（1）以图1-3所示电路为例，R 1上的电压为 R 1 1

U R1＝─── U ，若R 1＝R 2，则 U R1＝─ U 。 R 1＋R 2 2

现用一内阻为R V 的电压表来测量U R1值，当

R V R 1

R V 与R 1并联后，R AB ＝───，以此来替代

R V ＋R 1

R V R 1

──── R V ＋R 1

上式中的R 1，则得U'R1＝────── U 图 1-3 R V R 1

───＋R 2 R V ＋R 1

R V R 1

────

R V ＋R 1 R 1 绝对误差为△U ＝U'R1－U R1＝U(─────— － ────) R V R 1 R 1＋R 2 ───＋R 2 R V ＋R 1

－R 2 1R 2U

化简后得 △U ＝───────────────── R V (R 2 1＋2R 1R 2＋R 2 2)＋R 1R 2(R 1＋R 2)

U

若 R 1＝R 2＝R V ，则得△U ＝－─ 6

U'R1－U R1 -U/6

相对误差 △U ％＝─────×100％＝──×100％＝－33.3% U R1 U/2

由此可见，当电压表的内阻与被则电路的电阻相近时，测量的误差是非常大的。

（2）伏安法测量电阻的原理为：测出流过被测电阻R X 的电流I R 及其两端的电压降U R ，则其阻值R X =U R /I R 。实际测量时，有两种测量线路，即：相对于电源而言，①电流表A （内阻为R A ）接在电压表V （内阻为R V ）的内侧；②A 接在V 的外测。两种线路见图1-4（a ）、（b ）。

由线路（a ）可知，只有当R X ＜＜R V 时，R V 的分流作用才可忽略不计，A 的读数接近于实际流过R X 的电流值。图（a ）的接法称为电流表的内接法。

由线路(b)可知，只有当R X ＞＞R A 时，R A 的分压作用才可忽略不计，V 的读数接近于R X 两端的电压值。图（b ）的接法称为电流表的外接法。

实际应用时，应根据不同情况选用合适的测量线路，才能获得较准确的测量结果。以下举一实例。

在图1-4中，设：U=20V ，R A =100Ω，R V =20K Ω。假定R X 的实际值为10K Ω。 如果采用线路(a)测量，经计算，A 、V 的读数分别为2.96mA 和19.73V ，故

R X =19.73÷2.96=6.667(K Ω), 相对误差为：（6.667－10）÷10×100=－33.3 (%)

v