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电工仪表实训指导书电工实训室实验守则1 遵守“学生实验守则”的一切规定。2 学生进入实验室必须按规定位置入座。实验前听从指导教师介绍实验概况及要注意的问题，对性能不明、与本次实验无关的仪器、设备不盲目动用。3 在实验室做实验要保持安静、整洁。不得吵闹喧哗，随地吐痰乱丢杂物及吃东西，与实验无关的物品不要带入实验室。4 实验前，留意台面仪器、设备的摆放位置，查核本次实验所须动用的设备是否完好，然后按要求进行实验。5 在预习指导书的基础上，按规定程序认真操作。正确测量和记录各种实验数据。认真观察各种现象，进行分析计算，课后及时交出实验报告。6 实验过程中要始终注意设备及人身安全。实验时，先断电源后连线，电路连好后，要自查、互查，确认无误并打过招呼后，才接通电源，要特别注意不要因连线错误或电路不慎互碰造成短路。发现有异常情况时，不要惊慌失措，而是首先切断电源。报告指导教师，清查故障后再继续实验。7 实验完毕，将物品按原样放好，分类扎好不同颜色的连接线，以备下次好用。走时，摆好椅子，关上附近的窗户拉上窗帘，经老师同意后方可离去。8 实验室的一切物品，未经老师同意，严禁外拿。凡损坏仪器设备，一律规定赔偿。情节严重者除赔偿外尚须上报给予处分。实训一 直流电阻的测量一、实训目的1 熟练掌握使用万用表、伏安法测量中值电阻（10.1M）。2 了解直流单臂电桥的工作原理，掌握中值电阻的测量。3 了解直流双臂电桥的工作原理，掌握小值电阻（小于1）的测量。4 了解兆欧表的结构及工作原理，掌握大电阻（大于0.1M）的测量。5 了解接地电阻测试仪的结构及工作原理，掌握接地电阻的测量。二、实训设备1.MF47万用表 1块2.电阻三个：100（1个）75（1个）3. QJ23型直流单臂电桥1台4. QJ42型直流双臂电桥 1台5. ZC25-3兆欧表 1台6.接地电阻测试仪 1台7. 外附分流器 1个8. 直流稳压电源 1台三、实训内容与步骤1练习使用万用表(1) 将万用表的转换开关置于测电阻的适当档位上，红色测试棒（俗称表笔）的插头插入万用表“+”插孔，黑色测试棒的插头插入“-”插孔。(2) 用万用表测量电阻值：100（1个）75（1个），将测量值计入表1-1中。表1-1被测电阻值万用表实测结果100752. 请做实验前仔细阅读直流单臂电桥、直流双臂电桥原理及使用。 (1) 用万表欧姆档、直流单臂电桥测量4个中值电阻，将测量结果填入表1-2。被测电阻万用表粗测（）直流单臂电桥比率臂比率比较臂读数实测结果表1-2接法分流器（）直流双臂电桥实测结果（）mVA倍率数刻度盘读数正确接法 (2) 用直流双臂电桥测外附分流器的分流电阻值，将测量结果填入表1-3。表1-33 用兆欧表测量变压器高压线圈对低压线圈绝缘电阻，以及高压线圈和低压线圈分别对机壳（或铁心）的绝缘电阻，并将测量结果记入在表1-4中。表1-4被测绝缘电阻高压线圈对低压线圈高压线圈对机壳低压线圈对机壳测量结果（M）4.用接地电阻测量仪测量接地电阻 测量前的准备：测量接地电阻时，应将接地线与被保护的设备开，然后进行测量。按图实验1-1所示接线，将E（、）、按规定的距离，要求连好（彼此距约20米）。将仪表指针调到零点。测量：将“倍率标度”置最大倍率上，缓缓摇动发电机手柄，调节“测量标度盘”即可动触点位置，使检流计的指针处于中心线的位置上（即检流计电流趋近于零）。如果“测量标度”的读数小于1时，应将倍率置于较小的一档重新测量。当检流计指针接近平衡时，加快发电机手柄转速，使其达到每分钟120转，再旋动“标度盘”，使指针稳定在中心线上。这时：接地电阻=倍率测量度盘读数在测量接地电阻时，如果检流计的灵敏度过高，可把电位探针插得浅些；如果检流计灵敏度不够，可沿电位探测量针和电流探测针注水，使土壤湿润。（不应在雨后立即测量接地电阻）。填表1-5。_表1-5ZS8型接地电阻测量仪避雷针接地电阻（）是否符合要求（小于10）倍率档选择标度盘读数四、实训注意事项1.实验前应认真阅读各仪器的使用说明书，以便在实验中能正确使用。 2.万用表使用完后要将量程开关打在交流500V的位置。 3.直流单、双臂电桥使用完后要交电源及检流计的按钮复位，以免损坏仪表。 4.用接地电阻测量仪和兆欧表测量时，接线要正确，摇柄不要转动太快，以免损坏仪表。五、实训报告1. 列表记录实验数据。2. 其他（包括实验的心得、体会及意见等）。附一： 万用表的使用我们知道从磁电系表头通过和环形分流器电路相配合，可以制多量限直流电流表；关电系表头和不同的分压电阻配合，右以制成多量限的直流电压表；磁电系表头和整流电路相配合，可以用来测量正弦交流电流和电压；磁电系表头和电池、电阻构成一定形式的测量线路相配合，可以组成能测量电阻阻值的欧姆表。万用表正是利用一只磁电系表头，通过转换开关变换不同的测量线路而制成的，可测量直流电流、直流电压、交流电压、直流电阻等多种物理量，并具有多种量限的常用电工仪表。一、万用表的结构及其简单工作原理万用表主要由磁电系表头、转换开关和测量线路组成。万用表表头多采用高灵敏度的磁电系测量机构，表头的满偏电流常为几十微安，满偏电流越小，灵敏度越高，测量电压时仪表的内阻就越大。一般的万用表，直流电压档内阻（即万用表测量每伏电压所具有的内阻）可达20K100K/V，交流电压档内阻一般要低一些。万用表用一只磁电系表头就能测量多种物理量并具有多种量限，关键在于通过转换开关变换不同的测量线路，把被测量变换成磁电系表头所能测量的直流电流或单向脉动电流。图1-3所示是万用表简单原理的示意图。图中可见，当转换开关S置于“mA”位置时，万用表就成了直流毫安表；当转换开关置于“V”位置时，万用表就变成直流电压表；当转换开关置于“”位置时，万用表实际上是半波整流的整系仪表，可用来测量正弦电压；而当关置“”位置时，万用表可用来测量电阻。量限的变换也是转换开关变换不同测量线路的结果。二、万用表的使用使用万用表时，必须注意下几点：1 要正确选择被测量对象及其量限的档位万用表的测量对象多、量限多，使用时一定要注意调准转换开关的测量档位，否则能损坏仪表。如果不知道被测量是交流还是直流，可先用交流档试测。如果不知道被电压和电流的大小范围，应从大量限试起，然后逐渐减小量限。使用万用表测量电压、电流时，应尽可能选择量限使仪表的指示值超过所用仪表标尺的一半。测量完毕后，应将转换开关置 于交流电压最高档或空档上。2 接线要正确测量电路时，仪表应和被测支路串联，使被测电流流过万用表；测电压时，仪表应和被 测电路并联，被电压加在仪表两端。3 操作要正确使用万用表要胆大心细，使用前做到心中有数，并且注意：能在通电情况下切换转换开关。测量直流高压时要有足够的绝缘及相应的技术措施（例如操作人员应穿绝缘靴并站在绝缘垫上）。读数要正确万用表的标尺有好几条刻度线见MF-47型万用表的面板图。一定要认清该读的刻度线，不能交直流串用，更不能看错读错。附二直流单臂电桥用万用表欧姆档测量中值电阻误差较大。工程上广泛使用直流单臂电桥（又称惠斯登电桥，属较量类的仪表）来测量1-1M的电阻。1直流单臂电桥的工作原理如图1-4所示为直流单臂电桥原理电路图。图中a-c、c-b、b-d和a-d四条支路称为电桥的四个桥臂，在电桥对角线c-d上接入指示仪表G（一般采用检流计），在另一对角线a-b上接入直流电源。当电桥工作时，适当选择几个桥臂的电阻，总可以使c和d两点的电位相等，这时电桥达到平衡，即那么，此时指零仪G中无电流通过，其指示为零。由于c、d两点的电位相等，所以有即 两式相除得 又因电桥平衡时，所以或上两式是电桥平衡的条件。根据这一条件，如果把被测电阻接于a-c桥臂上，而其余三个桥臂接标准电阻或可调标准电阻，则有 即通过电桥，可以把被测电阻与标准进行比较从而实现测量电阻的目的。通常把接入和的桥臂称为比例臂，接入的桥臂称为比较臂。调节电桥平衡时比较比较臂数值乘以比率臂的比率，就得到被测电阻的阻值。为确保直流单臂电桥有较高的准确度和灵敏度，只要比率臂（）、比较臂（）的电阻值准确度足够高（标准电阻、和的准确度可达到以上），及电桥指零仪采用高灵敏度的检流计（确保电桥的平衡条件），这样才能保证测量精度。2 QJ23型直流单臂电桥的使用国产直流单臂电桥的型号用QJ表示。其中Q表示电桥，J表示直流。QJ23型直流单臂电桥的基本测量范围为100-99990，准确度为0.2级。需要说明的是，QJ23型直流单臂电桥测量范围为1-9999，若测量结果不在基本测量范围内，其相对误差大小可能超过0.2%。QJ23型直流单臂电桥原理电路及面板示意图如图1-5所示为QJ23型直流单臂电桥原理电路。图1-6则是QJ23型直流单臂电桥的面板图，图中1为比率臂的比率旋钮，共有0.001、0.01、 0.1 、1 10 、100 、1000等七个固定的倍率档；2为比较臂读数盘，由分别为“1” 、“10”、“100”、“1000”的四档电阻组成比较臂，各盘电阻之间相互串联，电阻接入电路的多少可直接在面板上读出，调节四挡在面板上的读数盘，可以得到从0-9 999范围的任意一个电阻值（其最小步进值为1）。3为电桥内部的检流计。在面板的右下角有一对接线端钮中间标有“”，用来接入被测电阻，作为一个桥臂。电桥有内附检流计，也备有外接检流计的接线端钮，在面板左侧有三个接线端钮，供选择使用：当使用内附检流计时，用金属连接片将中间和标有外“外”的两个端钮连接起来；而当使用外接检流计时，则用金属连接片将中间和标有“内”的两个端钮连接起来（此时内附检流计被短接），同时将外接检流计接到中间和标有“外”的两个接线短钮上。电桥的内附电源为三节1.5V的干电池，也可以通过面板右上角标右“+”和“-”的两个短钮接入外电池。面板上还有两个按钮开关，标有“G”的是检流计的支路开关，标有“B”的是电源开关。直流电桥的桥臂结构，除了上述电阻箱式的结构外，有的电桥还采用滑线式结构，其基本原理是相同的。QJ23型直流单臂电桥的一般使用步骤为： 确定所需要的检流计及电源。当需用外接检流计时，应适当选择其灵敏度。若灵敏度太高，则电桥难以平衡；太低则达不到应有的测量准确度当需外接电源时，电源的正负极应与面板上标有“+”、“-”的接线端钮分别连接。外接电源的电压应4.5V。为保护检流计，在电源支路上最好串接一个可调电阻，测量时，可以逐渐减小电阻，以提高电桥的灵敏度。把被测电阻接到电桥面板上标有“”的两个接线端钮上。如被测电阻不能直接接到电桥端子时，可用粗短导线连接，并连接牢固，以减小其接触电阻。注意：在测试过程中决不允许接线松脱，以免因接触不好使电桥极端不平衡而导致检流计过电流损坏。选定比例臂。测量前应先估计电阻值的大小（可先用万用表欧姆档粗测），以便适当选择比例臂倍率档。选择倍率档的原则是，尽量使比较臂可调电阻的各档得到充分的应用，以提高读数的准确度。测量时，按下电源按钮B并锁住，以接通电源。再断续按下检流计按钮G，观察检流计指针的偏转情况，松开检流计按钮。根据指针的偏转情况，调节比较臂的标准电阻。一般情况下，指针向“+”方向偏转，需增大比较臂阻值，反之则减小比较臂阻值。然后再按下检流计按钮，观察指针偏转情况后再松开，再调节比较臂阻值。如此反复进行，直至检流计指示为零。需要主要的是，调节过程中不能将检流计按钮锁住，只有当检流计指示已接近零值时才能将该按钮锁住。测量完毕后，应先松开检流计按钮G，再放开电源支路按钮B，特别是当被测元件中含有电感量时，更应遵守这一顺序。否则，因电感断开时产生较大的感应电动势会使检流计损坏。电桥不用时，应将检流计连接片放在“内”位置，使检流计短路。这样当检流计可动部分摆动时，产生电磁阻尼 尼制止可动部分的摆动，以保护检流计。电桥长时间不用时，应取出内部电流。附三直流双臂电桥直流双臂电桥又称凯尔文电桥，它是一种用来测量之间小电阻的比较类仪器。在电气工程中，常常要测量小电阻的阻值，如测量金属的导电率、分流器的电阻值，电机或变压器绕组的电阻值及一切低阻值线圈的电阻值等。1直流双臂电桥工作原理 直流双臂电桥的原理电路如图1-7所示。被测电阻和作为比较臂的标准电阻都有四个端钮为它们的电流端钮，为它们的电位端钮。接线时必须使电位端钮紧靠电阻，而电流端钮在电位端钮的外侧，否则将无法消除和减少接线电阻及接触电阻对测量结果的影响。标准电阻的电流端之间用电阻为的粗导线连接起来。、和是桥臂电阻，其阻值均在10以上。 当电桥平衡时，则有，通过支路的电流为（），且，由电路可得出下列方程：解此方程组得：适当选择四个桥臂电阻，使得，则 即被测电阻只取决于比例臂和的比值和比较臂标准电阻的阻值，而与、和无关。在实际测量中，由于受指零仪灵敏度的限制，电桥不可能绝对平衡，因此也不可能使与的值完全相等。也就是等号右边的第二项不为零。但由于是粗导线的电阻，其阻值很小，第二项中两个因子很小，其乘积就更小，即上式中等号右边第二项是一个很小的数值，对被测电阻的影响很小，可以忽略不计。总之，采用双臂电桥和按电流、电位端钮的接法接入被测电阻及标准电阻，可以有效地消除和减小接线电阻及接触电阻对测量的影响。2直流双臂电桥的使用其面板结构如图1-8所示。由图1-8可以看出，它的桥臂和、和是做成固定比值形式的，其比值为100、10、1、0.1和0.01五挡，面板上有一相应的旋钮。为保证每一挡都使，转换开关连接和与连接和是机械同步的（同轴联动）。比较臂标准电阻是在0.010.11范围内连接可调的，面板上有一个相应的可旋动的刻度盘。、为被测电阻的电流端钮，、为它的电位端钮。这种电桥有内附检流计。面板上备有外接电源的接线端钮，所使用的直流电源为1.52V。在电桥平衡时，读出比率臂旋钮的指示值（即的比值）和比较臂的可调刻度盘的指示值（即之值），根据式子可以计算被测电阻的阻值。使用直流双臂电桥和单臂电桥基本相同，但还要特别注意以下几点：将被测电阻按图1-9所示接好，被测电阻的电流端钮和电位端钮应和电桥的对应端钮正确连线，才能保证排除接线电阻和接触电阻影响。四根连接导线应尽量短和粗，导线接头应保证接触紧密、可靠，不能松动。被测电阻与标准电阻应尽量在同一数量，最好满足为保证电桥安全和足够的灵敏，电源电压要适当。在仪器背面电池盒中装上36节1号干电池。或在外接电源接线柱“”上接入1.52伏直流电源，并将“电源选择”开关拨向相应的位置。在直流双臂电桥中，由于被测电阻及比较臂电阻均很小，所以供给电桥的电流很大。测量时，电源按钮“B”应间歇使用。测量求迅速，测量结束时应立即关断电源，避免无谓消耗。使用完毕，应将倍率开关旋到“G短路”位置上。附四兆 欧 表兆欧表是用于测量各种电气设备的绝缘电阻的仪表，它也被称为摇表。电气设备绝缘性能的好坏，直接关系到设备的运行和操作人员的人身安全。为了对绝缘材料因发热、受潮、老化、腐蚀等原因所造成的损坏进行检测，或检查修复后电气设备的绝缘电阻是否达到规定的要求，都需要经常测量电气设备的绝缘电阻。由于多数电气设备要求其绝缘材料在高压（几百伏至万伏左右）情况下满足规定的绝缘性能，因此，测量绝缘电阻时应在规定的耐压条件下进行。这就是必须采用备有高压电源的兆欧表而不能采用普通测量大电阻方法进行测量的原因。一般绝缘材料的电阻都在兆欧（106）以上，所以兆欧表标度尺的单位以兆欧（M）表示。目前大多数兆欧标都采用磁电系比率表的结构，也有采用其他结构形式的兆欧表。这里主要介绍磁电系比率表结构的兆欧表。1兆欧表结构和工作原理结构兆欧表的基本结构是一台手摇发电机（直流电源）和一只磁电系比率表。手摇发电机（直流、或交流与整流电路配合的装置）的容量很小，而输出电压很高。兆欧表分类就是以发电机能发出的最高电压来划分的，一般有500V，1KV，2.5KV，5KV等。电压越高，能测量的绝缘电阻阻值就越大。工作原理兆欧表的原理电路如图1-11所示，虚线框内表示兆欧表的内部电路，被测绝缘电阻接于兆欧表“线路”和“地线”端钮之间，此外，在“线路”端钮的外圈上还有一个铜质圆环（图中虚线圆）。叫保护环，又叫屏蔽接线端钮，它直接与发电机负极相接。由图中可以看出，动圈1、内附电阻与被测电阻串联组成一支路；动圈2和内附电阻串联，两支路都联接到同一手摇发电机F的两端，承受相同的电压。此时有 和 上两式中、动圈1、2的电阻。两个动圈电流的引入方向应当这样选择，它们相互作用所产生的力矩与的方向刚好相反，如图1-11所示。若把看作是转动力矩，那么就是反抗力矩了。显然，这种仪表的反抗力矩也是由电磁力产生的。当被测电阻为零时，为最大，指针向右偏转到最大位置，即指针指0；当被测电阻非常大，如外部断开时，为零，此时转动力矩也为零，在所产生的反作用力矩的作用下，指针向左偏转到刻度“”的位置。在这两种情况下，由于动圈2正好转到铁芯缺口处，由所产生的磁场与缺口处由永久磁铁产生的恒定磁场方向一致，这时不再产生反作用力矩，线圈停止转动。2兆欧表的选择及使用维护方法用兆欧表测量绝缘电阻，看起来很简单，但实际上如果接线或操作不正确，将会直接影响测量结果，甚至危及人身安全。所以使用兆欧表时，一定要注意正确接线和操作。兆欧表的使用方法兆欧表本身的检查。测试前，应将兆欧表放置在平稳的地方，有水平调节的兆欧表应调整好表本身的水平位置，这样可以避免摇动发电机手柄时因表身摇动而影响读数。测试前，应对兆欧表进行检查，先将“L”和“E”两个端钮开路，摇动手柄，使发电机转速达到额定值，此时指针应在“”，有的兆欧表上有“无穷大”调节器，若发电机到额定转速时指针不指“”处，可以转动调节器，使指针指在“”处；然后把“L”和“E”两个端钮短接，缓慢摇动手柄，指针应指在“0”刻度处。若经上述检查，指针不能在“”或“0”刻度，则说明该表有故障，需进行检修后才能使用。测量过程：正确接线。兆欧表与被测绝缘电阻之间连接导线选用彼此间绝缘良好的单股导线。一般兆欧表上有三个接线柱，进行一般测试时，将被测绝缘电阻接到“L”和“E”两个接线端钮上；若被测对象为线路的绝缘电阻时，应将被测端接到“L”接线端钮，而“E”端钮接地，如图1-12所示。正确测量。测量绝缘电阻时，发电机的手柄应由慢渐快地摇动，若发现指针指零，则说明被测绝缘物与短路现象，应停止摇动手柄；若指示正常，应使发电机转速稳定在规定的范围内，切忌忽快忽慢而使指针摆动，加大误差（一般规定为 ）。读数时，一般采用1min以后的读数为准，若遇电容较大的被测物时，可等指针稳定不变时再读数。测量结束后，当兆欧表没有停止转动或被测物没有放电以前，不可以用手去触及被测物测量部分和进行拆线工作。特别时测试完大电容电气设备时，必须先将被测物对地短路放电后，再停止手柄的转动。这主要是防止电容器放电使兆欧表损坏。附五接地电阻测量仪1 接地的意义：电气设备运行时，为防止绝缘因某种原因发生击穿和漏电时使电气设备外壳带电，危我身安全，一般都要求将设备外壳接地，加外，为了防止大气雷电袭击，在高大建筑物或高压线上都装有避雷装置，而避雷针或避雷线也要可靠接地。接地目的是为了安全，但如果接地电阻不符合要求，既不能保证安全，反而会造成安全假象，成为事故隐患。因此必须定期测量接地电阻是否符合规定要求。2 常用的电气接地：在整个电力系统中，包括发电、变电、输电、配电和用电的每个环节，各种电气设备和电器装置都相应规定进行了接地，按接地的作用来分类，常见的有下列三种：保护接地：如各种电气设备、装置和用电器的金属外壳接地。保护接地电阻应小于4欧。工作接地：因设备运行需要而进行的接地，如配电变压器低压侧中性点接地，其接地电阻应在0.5-10欧之间。过电压保护地（防雷接地）：为了消除电气装置或设备的金属结构遭大气或操作过电压危险的接地。如避雷针和避雷线单独使用的接地电阻应小于10欧。3 接地电阻测量仪（ZS8型）结构：接地电阻测量仪俗称“接地摇表”，是专用于直接测量接地电阻的指示仪表。它主要是由手摇交流发电机、电流互感器、滑线电阻以及检流计等构成。测量仪的附件有两根接地探测针、三根导线（长为5米的一根用于接地极，20米的一根用于电位探测针、40米的一根用于电流探测针）。ZS8型有三个端钮（E、P、C），其中E为接地电极，P与C分别为电位和电流辅助电极。被测的接地电阻接在E与P之间，而不包括辅助电极C的电阻。工作原理：如图1-13所示为测量接地电阻的原理线路，其工作原理就是电位差计原理，当手摇发电机的摇把以每分钟120转的速度转动时，便产生90-98周/秒的交流电流，电流经电流互感器一次绕组、接地极（E）、大地和辅助电极（C）构成一个闭合回路。电流互感的二次绕组电流为KI，其中K为电流互感器的变比。二次绕组电流流经电位器R时的压降为KI，检流计测量的电压是KI与I压降之差。如果检流计指示为零，则零压地电阻测量一台 KI 可见，被测的接地电阻的值，可由变比K和电位器所决定，而与辅助极的电阻无关。ZS8型接地电阻测量仪的实际电路简图：如图1-13所示，、接被测接地电极（、如果已经在仪器内连通，则其连接柱标以符号E），接线柱接电流辅助探针，接电压辅助探针，测量时，接地极E、电位探针P和电流探针C成一直线并彼此相距20米，P插入E和C之间。实训二 电感、电容的测量一、实训目的1. 了解万用电桥的工作原理及技术特性。2. 掌握万用电桥测量电阻、电感、电容。二、实训仪器1. 万用电桥 1台2电阻箱 1个3. 电感箱 1个4. 电容箱 1个 三、实训内容与步骤1.万用电桥的使用与操作(请做实验前仔细阅读电桥原理及使用。)根据被测元件性质将左下角的“测量选择”开关旋至相应的“电阻”或“电感”或“电容”档。将被测元件接到“测量”接线柱。调节“灵敏度调节器”，使平衡指示器指在中间位置。使“倍率选择”开关置于适当档级，其档级的倍率数应与被测元件的大约数值同数量级为宜。如被测元件的大约数值未知，则可将左上角（011）1的数值测定旋钮置于某一数值，转动倍率开关，当平衡指示器出现最大偏转时，即可选用该倍率档进行测量。依次调节（011）1、（011）、（011）、（011）各级数值测量旋钮，使平衡指示指针逐渐向右偏转至最大，与此同时需将“灵敏率调节器”向右偏转以提高平衡指示器的灵敏度，直到“灵敏度调节器”转到右边最大值，而相应平衡指示器偏转到闻大为止，这时表示电桥已接近平衡。若是测量电阻，而被测元件包含有电容及电感，则将使电桥无法达到理想平衡。若是测量电容，则在进行上述调节以后，还需调节损耗因数（D）的旋钮“（）、D”旋钮以及“D”旋钮，两者反复调节才可达到电桥平衡。若是测量电感，则在进行读数开关的数值测定旋钮调节后，还需调节与测量选择档有关的三个旋钮。或者与测量选择有关的旋钮，这时两旋钮处零位。两者经反复调节才可达到电桥平衡。当被测电感的Q值未知，而在调节相应Q的有关旋钮时若反应不灵敏，则说明原选择的“测量选择”开关所旋转的Q档不适合，需要变换。读取被测元件的数值。被测元件参数各级数值测定旋钮所指数之和）倍率。其中D、Q值则可直接从电桥面板上相应旋钮所指数字读出。测量电感时，平衡点不像测电阻和测电容那样容易找到，尤以测Q10之电感更难求得完全平衡。因此要接顺序反复调节读数开关和电感品质因数的测定，务使电桥达到完全平衡。(7)将各测量值计入下表2-1中。表2-1被测量测量值实际值电阻电感电容四、实训注意事项 1. 实验前应认真阅读万用电桥的使用说明，以便在实验中能正确使用。 2. 使用完毕后，要将电源打在关的位置，以免损坏仪器。五、实训报告1. 列表记录实验数据。2. 其他（包括实验的心得、体会及意见等）。附六万用电桥交流电桥是一种比较仪器，它广泛地用来测量交流等效电阻、电容、自感和互感，测量的结果比较准确，也可用于非电量变换为相应电量参数的精确测量。一、万用电桥由于需要测量电阻、电容、电感三种参数及电容器的损耗因数和电感的品质因数Q，故万用电桥利用测量选择转换开关，将电路分别接成惠斯登电桥串联电容电桥和电感电桥（马克士感电桥和海氏电桥），利用“测量范围选择”有关转换开关，使比例臂电阻多档可调从而形成了多功能，多量程的万用电桥。1性能和结构万用电桥由电桥主体部分；具有1000HZ的选频放大器指零仪；100HZ的正弦波音频振荡器和电源供给等四部分组成。作为电桥的平衡指示用的零点检测器是利用电子管放大器配合磁电系表头构成，它的特点是设计在放大器外加信号为零时仪表满刻度偏转，而外加信号越大，仪表指示越趋向零，其好处是即使在电桥极端不平衡状态下，其指零器也能得到保护。改变电桥内部桥体的电路，可以测量电阻、电感、电容以及电感线圈的品质因数Q，电容器损耗因数D。电感线圈的品质因数Q是指线圈电阻R和感抗L的比值，即Q=L/R。它是反映线圈损耗的参数。Q值越大，损耗越小。空心线圈和带高频磁芯的线圈Q值很高，一般为几十到一、二百。带铁心的线圈Q值较低，一般小于几十。电容器的损耗因数D是指电容器极板之间电介质损耗角的正切。图2-2（a）是一个实际电容器的串联形式的电路模型，电阻R表征介质的损耗。图2-2（b）是电压相量图，是介质的损耗角。可见损耗因数D=tg=RC。损耗系数越小，表明电容器质量越高，它是电容器的重要技术指标。无论是从制造角度，还是从应用和测量角度，总是希望损耗因数越小越好。2电桥面板控制旋钮图2-3是WQ5A型万用电桥面板图：测量选择转换开关可以改变接在电桥上三、四桥桥的元件，其中共有八个与主体桥臂相关的转换开关。测量连接钮：连接被测元件的接线柱。电源开关及电源指示灯。测量选择：电容D（01）；电感（010），（101K）；电阻。倍率选择：（即原理电路图中的） 测电容和电感各共有5档可供选择；测电阻共有6档可供选择。读数开关（即原理图中的）共四个旋钮，构成一组四位的十进可调电阻。倍率档指示值读开关四位读数盘读数之和=被测参数测量电源选择开关（两档：内接和个接）及接线柱。内接本机电桥信号源测Rf=50HZ。测C或Lf=1000HZ。外接外接直流电源可用于测量电阻，电源选择开关下的两个接线柱供连接直流电源用。检流计选择开关（两档：内接和外接）及接线柱。内接本仪器检流计。外接外接直流检流计，可用于测量电阻，检流计选择开关下的两个接线柱供连接直流检流计用。电感受品质因数转动开关。从0至11共12个档位。刻度范围01-11。“D”转动开关：电感品质因数（或电容损耗因数D）从0至11共12个档位，刻度范围00。1-1。1。D电位器旋钮电感品质因数或电容损耗因数D读数旋钮的黑色刻线00。10。电感品质因数读该旋钮的红色刻线10-1K。检流计灵敏度调节旋钮。检流计零点调节。检流计，用来指示电桥平衡。接壳端钮。此端钮和仪器的机壳相连。3简单工作原理电阻测量测量电阻时接成惠斯登电桥（四臂电阻电桥）。如图4-3-4所示，据电桥平衡原理，平衡条件为 电源采用50HZ的交流，频率高易造成寄生电感的影响，交流信号频率尽可能低一些，也可外接直流电源和检流计，此时与直流单臂电桥完全一样。电容及其损耗因数D的测量用、的串联来表征被测电容器。标准电阻、为比率臂电阻。标准电容和构成比较臂阻抗。 经调节使电桥平衡后被测电容和都可以从面板上有关读数求得。电感量及其品质因数Q的测量当电感受器品质因数Q值小于10时，采用马克士威电桥，测量选择开关打在档。 当电感器的品质因数Q值大于10时采用海氏电桥，测量选择开关打在档。实训三 直流电路综合模拟仿真实验一、实训目的1. 加深直流电路分析与计算方法的理解。2. 学习使用TINA仿真软件进行电路模拟实验。实训四 单相交流电路性质的研究及电路参数的测定、单相电度表的校验一、实训目的 1.掌握电路性质的判断方法：测量电压法及观察相位法。掌握低频函数信号发生器、交流毫伏表、双踪示波器的使用。 2.通过三表法测量电路的参数，加深理解单相交流电路电压、电流、电功率的关系，并掌握功率表的使用。 3. 了解电能测量的原理，掌握单相电度表的接线，学会电度表的校验。 4.利用TINA仿真软件进行电路模拟实验，进一步学会软件的使用及加深理论知识的理解。二、实训设备1. 双踪示波器低频 1台2. 脉冲信号发生器 1台3. 交流毫伏表 1台 4. 电度表 1台 5. 单相功率表 1台 6. 交流电压表 1台 7. 交流电流表 1台 8. 自耦调压器 1台 9. 220V，25W灯泡 1个 10. 秒表 1个 11. 电阻 1个三、实训内容1. 双踪示波器的自检将示波器面板部分的“标准信号”插口，通过示波器专用同轴电缆接至双踪示波器的Y轴输入插口YA或YB端，然后开启示波器电源，指示灯亮。稍后，协调地调节示波器面板上的“辉度”、“聚焦”、“辅助聚焦”、“X轴位移”、“Y轴位移”等旋钮，使在荧光屏的中心部分显示出线条细而清晰、亮度适中的方波波形；通过选择幅度和扫描速度，并将它们的微调旋钮旋至“校准”位置，从荧光屏上读出该“标准信号”的幅值与频率，并与标称值（1V，1KHz）作比较，如相差较大， 请指导老师给予校准。2. 正弦波信号的观测(1) 将示波器的幅度和扫描速度微调旋钮旋至“校准”位置。(2) 通过电缆线，将信号发生器的正弦波输出口与示波器的YA插座相连。(3) 信号发生器的电源，选择正弦波输出。通过相应调节，使输出频率分别为50Hz，1.5KHz和20KHz（由频率计读出）；再使输出幅值分别为有效值0.1V，1V， 3V（由交流毫伏表读得）。调节示波器Y轴和X轴灵敏度至合适的位置，从荧光屏上读得幅值及周期，记入表4-1中。表4-1频率计读数测定项目正弦波信号频率的测定50HZ1500HZ20000HZ示波器“t/div”旋钮位置一个周期占有的格数信号周期（s）计算所得频率（HZ）交流毫伏表读数正弦波信号幅值的测定0.1V1V3V示波器“V/div”位置峰峰值波形格数峰峰值计算所得有效值3. 方波脉冲信号的观察和测定 (1) 将电缆插头换接在脉冲信号的输出插口上，选择信号源为方波输出。 (2) 调节方波的输出幅度为 3. 0VPP（用示波器测定），分别观测100Hz，3KHz和30KHz方波信号的波形参数。(3) 使信号频率保持在3KHz，选择不同的幅度及脉宽，观测波形参数的变化。4单相电度表的校验记录被校验电度表的数据：额定电流IN ，额定电压UN ，电度表常数N，准确度为（1）用功率表、秒表法校验电度表的准确度按图4-1接线。电度表的接线与功率表相同，其电流线圈与负载串联，电压线圈与负载并联。线路经指导教师检查无误后，接通电源。将调压器的输出电压调到220V，按表4-2的要求接通灯组负载，用秒表定时记录电度表转盘的转数及记录各仪表的读数。 图4-1注意：切不可将2、3接线或1、4接线对调，否则交烧毁电度表或电源。为了准确地记时及计圈数，可将电度表转盘上的一小段着色标记刚出现（或刚结束）时作为秒表计时的开始，并同时读出电度表的起始读数。此外，为了能记录整数转数，可先预定好转数，待电度表转盘刚转完此转数时，作为秒表测定时间的终点，并同时读出电度表的终止读数。所有数据记入表4-2。 负载情况测 量 值计 算 值U（V）I(A)电表读数（kwh）时 间（s）转数n计 算电 能W（kwh）W/W（%）电度表常数N起止W300W300W建议n取24圈，则300W负载时，需时2分钟左右。表4-2为了准确和熟悉起见，可重复多做几次，将数据记入表4-2。（2） 电度表灵敏度的测试电度表灵敏度的测试要用到专用的变阻器，一般都不具备。此处可利用HE-19实验箱上20010K的八个8W电阻串联组合作负载代替图4-1中的灯组负载。应注意：串联组合的最低阻值不得低于6.2K,否则会烧坏电阻。接通220V后看电度表转盘是否开始转动。然后逐渐减少电阻。直到转盘开转。则这时电流表的读数可大致作为其灵敏度。请同学们自行估算其误差。做此实验前应使电度表转盘的着色标记处于可看见的位置。由于负载很小，转盘的转动很缓慢，必须耐心观察。 3. 检查电度表的潜动是否合格断开电度表的电流线圈回路，调节调压器的输出电压为额定电压的110（即242V）， 仔细观察电度表的转盘有否转动。一般允许有缓慢地转动。若转动不超过一圈即停止，则该电度表的潜动为合格，反之则不合格。实验前应使电度表转盘的着色标记处于可看见的位置。由于“潜动”非常缓慢，要观察正常的电度表“潜动”是否超过一圈，需要一小时以上。四、实训注意事项1. 本实验台配有一只电度表，实验时，只要将电度表挂在屏上的相应位置，并用螺母紧固即可。接线时要御下护板。实验完毕，拆除线路后，要装回护板。2. 记录时，同组同学要密切配合。秒表定时、读取转数和电度表读数步调要一致，以确保测量的准确性。3实验中用到220V强电，操作时应注意安全。凡需改动接线或负载电阻，必须切断电源，接好线后，检查无误后才能加电。4. 实验前应认真阅读函数信号发生器的使用说明书。示波器的辉度不要过亮，调节仪器旋钮时，动作不要过快、过猛。六、实验报告1. 对被校电度表的各项技术指标作出评论。2. 对校表工作的体会。3. 其他。附七电动系功率表1结构和工作原理工程上测量功率通常选用电动系仪表。电动系测量机构用于功率测量时，其定圈与负载串联，动圈与附加电阻Rfj串联后再与负载并联，如图4-2所示。显然，通过固定线圈的电流就是被测电路的电流I，所以通常称定圈为电流线圈；动圈支路两端的电压就是被测电路两端的电压，所以通常称动圈为电压线圈，而动圈支路也常被称为电压支路。当用于直流电路功率测量时，通过定圈的电流I1与被测电路电流相等，即而动圈中的电流可由欧姆定律确定，即上式中R2是电压支路总电阻，它包括动圈电阻和附加电阻Rfj的总和。对于一个已制成的功率表来说，R2是一个常数。 ,即电动系功率表用于直流电路的功率测量时，其指针的偏转角正比于被测负载功率。当用于交流电路测量时，通过定圈的电流等于负载电流，即而通过动圈的电流与负载电压成正比。图4-3所示为负载为感性时功率表中的电流、和电压的相量图。由式 即电动系功率表用于交流电路的功率测量时，其指针的偏转角与被测电路的有功功率P成正比。功率表的正确接线功率表的正确接线必须遵守“发电机端”的接线规则。从功率表的工作原理可知，功率表有两个独立支路。为了使接线不致发生错误，通常在电流支路的一端（简称电流端）和电压支路的一端（简称电压端）标有“*”等特殊标记（一般称它们为发电机端，有的功率表标为“”或“”）。图4-4中表示了功率表的两种正确接线方式，它的正确接线规则如下：功率表标有“*”号的电流端钮必须接至电源的一端，而另一电流端钮接至负载端。电流线圈是串联接入电路的。功率表上标有“*”号的电压端钮可以接至电流端钮的任意一端，而另一个电压端钮则跨接至负载的另一端。功率表的电压支路是并联接入被测电路的。附八电 子 示 波 器示波器（简称示波器）能够简便地显示各种电信号的波形，一切可以转化为电压的电学量和非电学量及它们随时间作周期性变化的过程都可以用示波器来观测。示波器是一种用途十分广泛的测量仪器，其构造和工作原理怎么样呢？一、 示波器的构造和工作原理 电子示波器的主要部分有示波管、带衰减器的Y轴放大器、带衰减器的X轴放大器、扫描发生器（锯齿波发生器）、触发同步和电源等 ,结其构方框图如图4-5所示。 示波管主要包括电子枪、偏转系统和荧光屏三部分，全都密封在玻璃外壳内，里面抽成高真空。下面分别说明各部分的作用。1、电子枪：电子枪的作用是产生定向运动的高速电子流，它由灯丝H、阴极K、控制栅极G、第一阳极A1、第二阳极A2五部分组成。灯丝通电后加热阴极。阴极是一个表面涂有氧化物的金属筒，被加热后发射电子。控制栅极是一个顶端有小孔的圆筒，套在阴极外面。它的电位比阴极低，对阴极发射出来的电子起控制作用，只有初速度较大的电子才能穿过栅极顶端的小孔,然后在阳极加速下奔向荧光屏。示波器面板上的“亮度”调整就是通过调节电位以控制射向荧光屏的电子流密度，从而改变了屏上的光斑亮度。 2、偏转极：它由两对相互垂直的偏转板组成，一对垂直偏转板Y，一对水平偏转板X。偏转板不加电压时，光点打在屏的中央。加直流电压后，光点将根据所加的电压相应地向左、向右、向上、向下移动，并且移动的距离与所加的电压成正比。 3、荧光屏：它是示波器的显示部分，当加速聚焦后的电子打到荧光上时，屏上所涂的荧光物质就会发光，从而显示出电子束的位置。二、电路和控制旋钮 1、扫描系统： 扫描系统是用来产生一 个随时间作线性变化的扫描电压，这种扫描电压随时间变化的关系如同锯齿，故称锯齿波电压，这个电压经X轴放大器放大后加到示波管的水平偏转板上，使电子束产生水平扫描。这样，屏上的水平坐标变成时间坐标，Y轴输入的被测信号波形就可以在时间轴上展开。2、同步电路： 为了观察稳定的波形，要求每次扫描起点的相位等于前一次扫描终点的相位，或者说，要求被测信号频率是扫描信号频率的整数倍。三、使用说明1. 接通电源,打开机器的开关,上电源指示灯亮,屏幕会出现光迹,调节亮度,聚焦等,使得光迹亮度适中。2. 用探头(一般为10:1)将校正信号输入CH1端,调节纵横位移。3. 当只需观察一路信号时,MODE选择CH1或者CH2,若要观察两路号,MODE需要选择交替方式ALT,该方式下,两个通道信号交替显示.若选择ADD则可以观察两路信号的代数和。4. 输入输出的耦合方式,有三种耦合方式,分别为AC(交流),DC(直流),GND(地)。直流耦合适用于观察含有直流分量的被测信号。交流耦合的方式下,被测信号中的直流分量被隔断,只能显示信号中的交流分量。接地这种方式下,对应通道的输入端接地,无信号输入。5. 水平系统的操作 扫描速度的设定,扫描速度(SEC/DIV)从0.5s/Div0.2us/Div按照顺序分为20档.可以根据被