建筑电气实验指导书 (湖南)

1、建 筑 电 气 实 验 指 导 书编者 周卫平 肖建群主审 肖建群湖南城市学院城市建设系实验中心2009年3月实验须知一、实验课前必须认真阅读实验指导书，明确实验目的、内容、原理和方法。了解实验设备的基本构造、工作原理和使用方法。二、实验分组进行，由课代表根据教师的要求分组，并指定组长。三、要按指定的时间进行实验，不得迟到、早退或旷课。四、要遵守实验室的规章制度，爱护设备，非指定使用的设备器材，不得随意运用。五、实验过程中，如设备发生了故障，应立即向指导教师报告，以便及时检查处理，保证实验的正常进行。六、实验完毕，要关闭电源，整理机器、仪器和工具。要将实验原始记录交指导教师审阅。七、要认真做好

2、并按时完成实验报告。目 录实验一：接地电阻与土壤电阻率的测定实验二：水位自动控制实验实验三：单相与三相电度表的接线与电能的测试实验一 接地电阻与土壤电阻率的测定一、实验目的1了解接地的类型、作用与工作原理。2了解接地装置和接地电阻的组成以及影响接地电阻大小的主要因素。3掌握接地电阻与土壤电阻率的测试方法。4了解降低接地电阻的主要措施。二、实验原理电气设备的某一部分与大地土壤之间良好的电气连接，称为称地。接地装置包括接地连接线与接地体。当接地体中有电流流入大地时，大地土壤中的电流在接地体周围向四周散流，大地土壤对于接地体流出电流所具有的电阻称为散流电阻，其大小取决于土壤电阻率。接地电阻由接地连接

3、线电阻、接地体本身电阻、接地体与土壤之间的接触电阻、散流电阻构成。前面三项一般比散流电阻小得多，所以一般认为接地电阻就是散流电阻。电流通过单根接地体向大地作半球形散开，距接地体越远的地方球面越大，散流电阻越小。在距单根接地体20m左右的地方，散流电阻趋近于0，所以电位也趋近于0，称为电气上的“大地”。测量接地电阻一般采用伏安法。即用接地体与O电位区元间的电压降除以通过接地体的电流，比值为接地电阻值。以三端子式ZC-8型接地电阻测试议为例，E端子接接地体，P端子接电位计P，C端子接电流计C。电位计P和电流计C用金属探针插入地中，E、P、C成直线排列或等边三角形排列，探针相互之间的距离应20m（见

4、图）。若ZC-8型接地电阻测试议为四端子式，则P2和C2直接相连后接接地极E，P1接电位计，C1接电流计。图一 接地电阻率的测试方法把手摇发电机产生的交流测量电源加在接地电极E和电流极C上，则在两个电极的地中将产生电流，E处电位最高，离开E处电位逐渐下降，P处电位为O，PC区电位反向增加，直到EC间电位差等于测量电压。金属探针P中无电流流过，故称为电位计。金属探针C中有电流流过，故称为电流计。测量土壤电阻率必须选用有四个端钮的ZC-8型接地电阻测试仪，其方法是：在被测土壤中直线插入地中4根金属探针E、P2、P1、C1、彼此间距为L=10m=1000cm（取整数，不一定为20m），探针插入地中的

5、深度，E（可用接地体代替）、PL、P1、C1依次与测试仪上的CL、P2、P1、C2端子相连。若读数为，则所测土壤平均电阻率为。图二 土壤电阻率的测试方法三、实验步骤1先将接地连接线与被保护设备的连线断开。2按图接线。3将仪表水平放置，检查检流计指针是否在红线位置（即O位）上，若不在，则用零位调整器将指针微调整到中心红线上。4先将表盘左上角窗口中的“倍率标度”置于最大倍数（10档），再摇动手摇发电机，同时旋转测量标盘，使检测计指针指在中心红线上。若读数小于1时，应将倍率标变置于较小倍数，如1档或0.1档，并重新调整测量标盘，直到指针稳定在中心绒线上。此时，手摇发电机的转速应为120r/min。接

6、地电阻值=测量标盘的读数倍率标度。使用四端钮ZC-8型接地电阻测试仪测量土壤电阻率，按（二）所提方法进行，接法不同，步骤相似，不再重复。使用电子式接地电阻测试测量接地电阻的方法与ZC-8型相同。但电子式接地电阻测试采用直流电池作为测量电源，无手摇发电机，按下按钮，接通电源，调整档位和表盘，使指针在O位，即可读数。四、注意事项1接地连接线大多用圆钢或扁钢做成，容易生锈。测试前，必须把接地连接线与夹子接触处的铁锈去掉，以免影响测试结果的准确性。2接线必须正确，否则无法读数。3导线夹子与电位计和电流计的连接、导线与接地电阻测试仪的连接均必须牢靠。4测量时，若检流计灵敏度不高，可在电位计和电流计的周围

7、洒水；若灵敏度太高，可将电位计P插入土壤中浅一些。五、思考题1电气上的“大地”指的是什么，接地方式分为哪几个类型？2接地装置出由哪几部分组成？3接地电阻由哪几部分组成，主要部分是什么？影响接地电阻大小的主要因素是什么？4怎样降低接地电阻？ 实验二 水位自动控制实验一、实验目的1、了解干簧管式与电极式水位控制器的结构特点与工作原理；2、熟悉既可手动、又能自动控制的液位自动控制电路；二、原理说明液位控制系统即可实现自动控制；又能实现（监时维修）手动控制；还可实现计算机联网控制。液们控制系统常见应用领域：(1) 屋顶水箱，水塔的给水（水位下限时进水）；(2) 地下水池的放水（水位上限时排水）；(3)

8、 储油失罐的进油：（满时则停止进油）；(4) 污水井的排污（满则排污）等等。1、干簧管水位控制器干簧管：结构：真空玻璃管，内含氮气（N2）等情性气体；两极为导磁率高的玻莫合金生成弹性好的舌簧片；接点触头处镀有“金、铑、钯”等贵重金属，以减少电化（氧化）接点污染，保证良好通断能力，适长使用寿命。工作原理：干簧管分常开式和常闭式两种。常开式：当有一小磁铁接近干簧管时，A、B两金属片产生一磁回路使之常开式“开关”闭合；磁铁离开时，常开式“开关”打开。常闭式：当有磁短路片插入时；NS与磁短路片构成一磁回路，常闭式“开关”打开，短路片过去后，常闭式“开关”闭合。将干簧管放置在水箱中的高水位处或低水位处，

9、通过水上磁球的浮上或浮下，自动实现液位控制“开关”的开合状态，以提供排水或给水控制信号和报警信息。2、电极式水位控制器对于可导电液体如污水，用电极式控制器可减小“浮标式”的污染物影响。结构：采用三极耐腐蚀、导电性能良好的金属导体。控制电路如图示；图1-1 电极式控制电路当前水位高于高水位（上限）时，DJ3DJ2DJ1三极均构成短路。该信号通过放大器放大使继电失电，（常开式“天关”打开），用以控制水泵停机。当前水位低于低水位（下限）时，DJ2DJ1两极开路，该信号通过放大器放大使继电吸合（常开式“开关”闭合），用以控制水泵的启动（给水）。三、实验设备1、液位控制系统控制台（成套设备）；2、干簧管

10、（浮标式）水位控制器；3、电极式水位控制器；4、水箱1#、2#；5、水泵1#、2#。四、实验内容；控制台实验原理图（电气线路图）如下图示：图1-2 控制台电气线路1AK浮标高水位控制；2AK浮标低水位控制；k E断开时，电极高水位控制闭合时，电极低水位控制；1号水泵启停（手动、自动、电极式）水位控制电路。经指导教师检查无误后，方可进行通电操作与控制；a、开启总电源；b、转换开关：于手动（SA为转换开关）按“手动”SB2，启动1号泵（“手动”给水）；按“手动”SB1，停止1号泵（停止给水）。c、转换开关；于自动低于下限水位，2AK（浮标）启动给水；高上上限水位，1AK（浮标）停止给水。d、转换开

11、关：电极式低于下限水位，EK闭合，启动给水；高上上限水位，EK打开，停止给水。e、液位测量：记录水位下限到上限的值。液位测量原理：将电阻串安置于液体中，利用电阻值随液位的高度变化所产生的信号来反映液位值。五、注意事项“手动”控制时，防止水溢出。六、预习思考题1、油箱中能否用电极式液位控制器？为什么？2、简述干簧管和电极式液位控制器工作原理。七、实验报告1、归纳总结实验现象和结果。2、回答思考题中有关问题。实验三：单相与三相电度表的接线与电能的测试一、实验目的1、掌握电度表的接线方法2、学会电度表的校验方法二、原理说明1、电度表是一种感应式仪表，是根据交变磁场在金属中产生感应电流，从而产生转矩的

12、基本原理而工作的仪表，主要用于测量交流电路的电能。它的指示器不能像其他指示仪表的指针一样停留在某一位置，而应能随着电能的不断增大（也就是随着时间的延续）而连续地转动，这样才能随时反应出电能积累的总数值。因此，它的指示器是一个“积算机构”，它是将转动部分通过齿轮传动机构折换为被测电能的数值，由一系列齿轮上的数字直接指示出来。它的驱动元件是由电压铁芯线圈和电流铁芯线圈在空间上、下排列，中间隔以铝制的铝盘，在铝盘上产生出感应电流，该电流与磁场的相互作用结果产生转动力矩驱使铝盘转动。铝盘上方装有一个永久的磁铁，其作用是对转动的铝盘产生制动力矩，使铝盘转速与负载功率成正比。因此，在某一测量时间内，负载所

13、消耗的电能W就与铝盘的转数n成正比。即 比例系数N称为电度表常数，常在电度表上标明，其单位是转/1千瓦小时。2、电度表的准确度是指被校验电度表电能测量值Wx与标准表指示的实际电能WA之间的相对误差百分数，即。本实验采用功率表、秒表法校验电度表的准确度。在此，功率表作为标准表使用。在测量时间T内，被测电路实际消耗的电能WA=PT；如在测量时间T内铝盘转数n，则被校验电度表的电能测量值为。3、电度表的灵敏度是指在额定电压、额定频率及COS=1的条件下，从零开始调节负载电流，测出铝盘开始转动的最小电流值Imin，则仪表的灵敏度表示为式中的IN为电度表的额定电流。4、电度表的潜动是指负载电流等于零时，

14、电度表仍出现缓慢转动的情况，按照规定，无负载电流时，外加电压为电度表额定电压的110%（达242V）时，观察铝盘的转动是否超过一周，凡超过一周者，判为潜动不合格的电度表。三、实验设备序号名称型号与规格数量备注1单相交流电源0220V12三相自耦调压器13电度表14功率表15交流电压表16交流电流表17灯组负载15W/220V白炽灯98可变电阻器100K/1W19电阻器6.2K110秒表1四、实验内容被校验电度表的数据：额定电流IN= ，额定电压UN= ，电度表面常数N= 准确度。1、用功率表、秒表法校验电度表的准确度按图3-1组接线路，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

15、负载并联。线路中电压表及电流表作监测用。图 3-1线路经指导教师检查后，接能电源，将调压器的输出电压调至220V，按下表要求接通灯组负载，用秒表定时记录电度表铝盘的转数及记录各表的读数。为了记时，数圈数的准确起见，可将电度表铝盘上的小段红色标记（或黑色）刚出现（或刚结束）时作为秒表计时的开始。此外，为了能记录整数转数，可先预定好转数，待电度铝盘刚转完此转数时，作为秒表测定时间的终点，数据记入表中。负载情况测 量 值计 算 值U（V）I（A）P (W)测定时间（S）转 数n测量电能WX（kwh）实际电能WA（kwh）相对误差电度表常数N 15W 15W2、灵敏度的检查电度表铝盘刚开始转动的电流往往很小，通常只有0.5%IN，故将图23.1中的灯组负载拆除，换接一个100高阻值的可变电阻器与6.2的保护电阻相串联，调节可变电阻器阻值（由最大值100缓慢向下调节，记下使电度表铝盘刚开始转动的最小电流值，然后 通过计算求出电度表的录敏度，并与标称值比较。3、检查电度表的潜动是否合格此时，只要切断负载，即断开电度表的电流圈回路，调节调压器的输出电压为额定电压的110%（即242V），仔细观察电度表的铝盘有否