电工基础技能训练

第10章电工基础技能训练实训一常用电工仪器仪表的使用实训二基尔霍夫定律的验证实训三戴维南定理的验证实训四日光灯电路及功率因数的提高实训五交流电路参数的测定实训六串、并联谐振实训七三相交流电路实训八单相变压器实训九三相异步电动机实验实训十一阶电路的响应综合实训一电路故障的排除综合实训二万用表的组装实训一常用电工仪器仪表的使用一、实训目的(1)了解常用仪表表盘上主要标注的意义。(2)掌握常用仪器设备的使用方法。二、原理说明实训中常用的电工仪器仪表的工作原理分别如下：1.万用表万用表具有带标尺的刻度盘、转换开关、零欧姆调节旋钮和供测量接线的插孔。万用表应水平放置，测量前首先检查表头指针是否在零点，若不在零点，则可调节表头下方的机械调零旋钮使指针置于零位。1）直流电压的测量将万用表转换开关拨至直流电压挡，估计被测电压的大小，选择适当的量程，两表笔应跨接在被测电压的两端。红色表笔插“+”孔，接至被测电压的正极；黑色表笔插“-”孔，接至被测电压的负极。当指针反向偏转时，将两表笔交换后接至电路，再读取读数。被测电压的正负由电压的参考极性和实际极性是否一致来决定。3）交流电压的测量将万用表转换开关拨至交流电压挡，把两表笔跨接在被测电压的两端（不必区分正负端），交流电压挡的标尺刻度为正弦交流电压的有效值。4）直流电阻的测量将万用表转换开关拨至电阻挡，估计被测电阻的大小，选择电阻挡的量程，被测电阻的值应尽量接近这一挡的中心电阻值，这样才能提高测量电阻的准确性。2.双路直流稳压电源直流稳压电源是输出可调稳定直流电压的电源设备。它一般可以输出稳定的直流电压0~30V，输出最大电流3A。使用时先插上仪器的电源插头，输入220V的交流电压，再打开面板上的电源开关，指示灯即亮。3.低频信号发生器信号发生器是产生适合一定技术要求的电信号的电子仪器，工作频率在低频范围内的称为低频信号发生器。在电路实验中，常用的正弦波低频信号发生器型号众多,我们以功能较全的XD7型为例来说明低频信号发生器的一般使用方法。

XD7型低频信号发生器的使用方法如下：（1）仪器通电前，先将输出调节旋钮逆时针方向旋到最小位置，检查电源电压是否与仪器所需电源电压相符，然后接通电源开关，电源指示灯亮。（2）频率调节：根据所需频率，先选择频段，再调节“频率调节”旋钮，使指针指在所需频率位置即可。（3）电压输出：由面板上“电压输出”插座引出，可用“输出调节”旋钮调节输出电压的大小。

（4）

功率输出：

两种输出方式，

一种是对称式输出，

一种是不对称式输出。

（5）输出指示：本仪器面板上的电压表所示的电压值为仪器不对称输出时电压的有效值。当仪器接成对称输出时,电压表指示值为实际输出电压值的二分之一。4.电子管毫伏表电子管毫伏表是测量正弦交流电压有效值的电子仪器。与一般交流电压表相比，它的量程多，测量电压的频率宽，灵敏度高，使用范围更广，输出阻抗高，输入电容小，对被测电路影响小。

GB-9B型电子管毫伏表的使用方法如下：（1）通电前，检查电源电压是否与仪器所需的电源电压相符。（2）将仪器的两输入端短路后，打开仪器电源开关，指示灯亮。（3）将量程选择开关（量限）置于所需量限位置，重新调节零点，然后即可进行测量。（4）仪器的输入端有一端是接地的，它与被测电路的接地端应可靠连接，以减少测量时的外来干扰。

（5）使用中为了防止因感应电压使毫伏表指针过偏而受到损坏，在停止测量的时间内，可将量限开关置于10V以上的高量限位置。在使用毫伏级量限时，读数后应将量限开关置于高量限位置后才可断开毫伏表输入端。（6）本仪表一般不能用于非正弦电压的测量。三、实训仪器设备MF-47型万用表1块交流电流表1块双路直流稳压电源1台功率表1块低频信号发生器1台交流电压表1块毫伏表1台滑动变阻器1只直流电流表1块四、实训内容1.熟悉电流表及功率表表盘标注观察交、直流电流表和功率表的表盘标注与型号，并将它们记录在表10-1中。表10-12.用万用表测量直流电流（1）按图10.1接线，将万用表转换开关置于直流电流500mA挡，万用表的红表笔接至电路的A点，黑表笔接至B点，万用表被串联接入电路，直流稳压电源输出电压Us=10V，R=100Ω，可变电阻器Rp调至最大电阻值，Rp最大阻值为200Ω。图10.1万用表测量直流电流电路（2）闭合开关S，可变电阻器分别取Rp/4、

Rp/2、3

Rp/4、Rp,测量相应的直流电流值，记入表10-2中。表10-23.用毫伏表测量信号发生器的输出电压调节信号发生器频率为1kHz，输出衰减为0dB，功率接成不对称输出形式，输出电压为10V，然后逐挡改变输出衰减，读取相应的毫伏表指示值，记入表10-3中。表10-3五、实训注意事项(1)直流稳压源的输出不允许短路，恒流源的输出不允许开路。(2)切记不可误用万用表的电阻挡和电流挡去测量电压，以免烧坏表头。六、实训报告(1)测量电压或电流时，若不知具体数值，万用表应如何选择量程？(2)由实验数据说明在测量交流电压时，万用表（或普通交流电压表）和电子毫伏表各适用于何种场合。实训二基尔霍夫定律的验证一、实训目的(1)验证基尔霍夫定律的正确性，加深对基尔霍夫定律的理解。(2)学会用电流插头、插座测量各支路电流的方法。二、原理说明基尔霍夫定律是电路理论中最基本也是最重要的定律之一。它概括了电路中电流和电压应分别遵循的基本规律。基尔霍夫定律内容有二：一是基尔霍夫电流定律，即KCL；二是基尔霍夫电压定律，即KVL。（1）基尔霍夫电流定律：电路中任意时刻，对任一节点，所有支路电流的代数和恒等于零，即∑I=0。（2）基尔霍夫电压定律：电路中任意时刻，沿电路中任一闭合回路绕行一周，各段电压的代数和恒等于零，即∑U=0。三、实训仪器设备双路直流稳压电源1台MF-47型万用表1块毫安表1块基尔霍夫定律的实验线路板1个图10.2验证基尔霍夫定律试验线路四、实训内容(1)实验前，先任意设定三条支路的电流参考方向，如图10.2中所示的I1、I2、I3，并熟悉线路结构，掌握各开关的操作使用方法。(2)取稳压电源Us1=6V,Us2=12V。(3)熟悉电流插头的结构，将电流插头的两端接至毫安表的“＋、－”两端。(4)将电流插头分别插入三条支路的三个电流插座中，读出并记录电流值。(5)用万用表分别测量电路电源及电阻元件上的电压值，记入表10-4中。实训线路如图10.2所示。表10-4五、实训注意事项(1)所有需要测量的电压值均以电压表测量的读数为准，不以电源表盘指示值为准。

(2)不允许电源两端短路。(3)若用指针式电流表进行测量时，要识别电流插头所接电流表的“＋、－”极性。倘若不换接极性，则电流表指针可能反偏（电流为负值时），此时必须调换电流表极性，重新测量，且指针正偏，但读得的电流值必须冠以负号。六、实训报告(1)如何确定电流、电压的正负值？(2)误差原因分析。实训三戴维南定理的验证一、实训目的(1)验证戴维南定理的正确性，加深对该定理的理解。(2)掌握测量有源二端网络等效参数的一般方法，并了解各种测量方法的特点。二、原理说明1.戴维南定理戴维南定理指出，任何一个线形含源一端口电阻网络，对外电路来说，可以用一条含源支路等效替代。该含源支路的电压源电压等于含源一端口网络的开路电压，其电阻等于含源一端口网络化成无源网络的入端电阻。2.有源二端网络等效参数的测量方法1)开路电压、短路电流法在有源二端网络输出端开路时，用电压表直接测其输出端的开路电压Uoc，然后再将其输出端短路，用电流表测其短路电流Isc，则电阻为R0=Uoc/Isc。这种方法简便，但对于不允许直接短路的二端网络是不能使用的。2)伏安法用电压表、电流表测出有源二端网络的外特性如图10.3所示。根据特性曲线求出斜率tanφ，则内阻用伏安法，主要是测量开路电压及电流为额定值IN时的输出端电压值UN，则内阻为若二端网络的内阻值很低时，则不宜测其短路电流。3)半偏法如图10.4所示，调节RL使负载电压URL为被测网络开路电压的一半，此时负载电阻（由电阻箱的读数确定）即为被测有源二端网络的等效内阻值，在实际测量中被广泛采用。图10.3有源二端网络的外特性图10.4半偏法测量入端等效电路4)补偿法当有源二端网络的入端等效电阻R0较大时，用电压表直接测量开路电压的误差较大，这时采用补偿法测量开路电压较为准确。图10.5中虚线框内为补偿电路，U′s为另一个直流电压源，可变电阻器RP接成分压器使用，G为检流计。图10.5补偿法测量开路电压三、实训仪器设备双路直流稳压电源1台可调直流恒流源1台

MF-47型万用表1块直流电流表1块电阻箱2个滑动变阻器1个检流计1个戴维南定理实验电路板1块四、实训内容被测有源二端网络如图10.6所示。图10.6有源二端网络实验线路(1)用开路电压、短路电流法测定戴维南等效电路Uoc和R0。按图10.6线路接入稳压电源Us和恒流源Is及可变电阻箱RL，测定Uoc和R0，结果记入表10-5中。表10-5(2)负载实验。按图10.6改变RL阻值，测量有源二端网络的外特性，结果记入表10-6中。表10-6(3)按图10.7接线，图中Uoc和R0为有源二端网络的开路电压和等效电阻，Uoc从直流稳压电源取得，R0从电阻箱取得。在A、B端钮接上另一电阻箱作为负载电阻RL。改变RL的值，测量相应的端电压U和电流I，记入表10.7中。图10.7戴维南等效电源电路表10-7五、实训注意事项(1)用万用表直接测R0时，网络内的独立源必须先置零，以免损坏万用表。

(2)连接线路时，要关掉电源。六、实训报告(1)根据实训数据，绘出有源二端网络及其戴维南等效电源的外特性U=f（I）。(2)说出两种测量等效电阻R0的方法与步骤。实训四

日光灯电路及功率因数的提高一、实训目的(1)了解日光灯的结构及工作原理。(2)掌握对感性负载提高功率因数的方法。(3)通过测量日光灯电路所消耗的功率，学会使用功率表。二、原理说明1.日光灯的结构及工作原理日光灯电路主要由日光灯管、镇流器、启辉器等元件组成，如图10.8所示。灯管两端有灯丝，其管内充以惰性气体（氩气或氪气）及少量水银，其管内壁涂有一层荧光粉，当管内产生弧光放电时，水银蒸气受激发辐射大量紫外线，管壁上的荧光粉在紫外线的激发下辐射出白色荧光，这就是日光灯的发光原理。图10.8日光灯电路2.功率因数由于镇流器的感抗较大，日光灯电路的功率因数是比较低的，通常在0.5左右。过低的功率因数对供电和用户来说都是不利的，一般可以并联合适的电容器来提高电路的功率因数。3.功率表的使用功率表用于测量电路的有功功率，应注意正确选用功率表的电压、电流和功率量程，正确接线和读数。本次实验中，由于电路功率因数较低，因此宜选用低功率因数的功率表来测量功率。三、实训仪器设备日光灯电路实验板

1个交流电流表

3块

MF-47型万用表

1块单相功率表

1块电容器组单元板

1个四、实训内容(1)按图10.9连接线路，在没有接入电容器时，即C=0的情况下，用万用表、交流电流表、功率表测量日光灯在额定电压下的等效参数，把测量结果记入表10-8中。(2)接入电容，按表10-8中所给数值，将电容从小到大逐渐增加，并测量相应的电压、电流、功率，并记入表10-8中。图10.9日光灯改善功率因数实训电路图表10-8五、实训注意事项(1)实训中认真检查实训电路，镇流器规格应与日光灯管规格相符。特别注意接线时不要把镇流器短接，以免烧坏日光灯管。功率表的电压、电流线圈接线应符合要求，量限选择应正确。(2)日光灯启动时的电流较正常工作时的电流大，在做启动实验时应注意电流表的量限，观察指针偏转情况，勿使之过载。六、实训报告(1)日光灯电路并联电容器的电容值大小对电路的功率因数有何影响？(2)提高电路的功率因数有何意义?实训五交流电路参数的测定一、实训目的(1)学习交流电流表、交流电压表和功率表测定交流电路元件等值参数的方法。(2)加深对阻抗、阻抗角等概念的理解。(3)掌握功率表的使用方法。二、原理说明(1)交流电路元件的等值参数R、L、C可以用交流电桥直接测量，也可以用交流电流表、交流电压表及功率表所测得的I、U、P的数值来计算，这种测定方法叫“三表法”。如果被测元件是一个电感线圈，则由计算出等值参数为同理，如果被测元件是一个电容器，则等值参数为(2)如果被测对象不是一个元件，而是一个无源一端口网络，则测量U、I、P也可求出Z、R、X，然后判断是容性还是感性，再求出等效电容C或等效电感L。三、实训仪器设备单相调压器

1台交流电流表

1块交流电压表

1块功率表

1块镇流器

1块电容箱

1个滑线变阻器

1只功率因数表

1块四、实训内容(1)选镇流器作为待测电感元件，选电容箱中的4μF电容为待测电容元件。按图10.10接线，分别测量电感线圈和电容器的参数，数据记录于表10-9中。图10.10三表法测参数的电路图表10-9(2)把电感线圈、电容器和一个电阻（滑线变阻器）串联，按图10.10接好线路，测量U、UR、UL、UC、I、P,将数据记录于表10-10中。表10-10五、实训注意事项(1)使用单相调压器前，应先将电压调节手轮调在零位。接通电源后再从零位开始逐渐升压，实训结束后，仍将调压器调回零位，然后断开电源。(2)注意单相功率表的正确接线，电流接线柱及电压接线柱的星号端的连接不要接错，否则功率表指针反偏损坏。(3)在实训中，必须严格遵守安全操作规程，身体不要触及带电部位，以保证安全。六、实训报告(1)在图10.10中，哪个表的读数有方法误差?(2)根据表10-10的计算数据作阻抗三角形。实训六串、并联谐振一、实训目的(1)观察谐振现象，加深对串、并联谐振电路特点的理解。(2)测定串、并联谐振电路的谐振曲线。(3)利用示波器分别观测串、并联谐振电路中电压和电流的相互关系。二、原理说明

1.RLC串联谐振电路在图10.11所示的RLC串联电路上，外加一正弦电压，则电路中电流的有效值为图10.11RLC串联电路当外加电源频率与电路所固有的频率相等（f=f0）时，感抗XL与容抗XC相等，电路中的电抗为零。此时，电路发生串联谐振,f0

称为谐振频率，谐振频率的大小由电路中的参数L、C决定，即1）串联谐振电路的特点①谐振时阻抗最小，且呈纯电阻性，即Z=R+j(XL-XC)=R。②电路中电流最大，I=U/|Z|=U/R，且与外加电源电压同相。③电容电压与电感电压大小相等、相位相反，是电源电压的Q倍。2）谐振曲线

RLC串联，当端电压一定时，电流的有效值随电源频率变化的曲线称为电流谐振曲线，如图10.12所示。为了便于使电流谐振曲线具有普遍、直观的特点，常以I/I0作为纵坐标,f/f0作为横坐标，即可画出串联谐振电路的通用谐振曲线，如图10.13所示。

Q为电路的品质因数，它是电路的参数确定的，即图10.12电流谐振曲线图10.13通用谐振曲线3）电压电流的相位关系当电源频率低于谐振频率时，电路呈容性（XC>XL)，i超前于u；当电源频率等于谐振频率时，电路为电阻性，此时XL=XC，i和u同相；当电源频率高于谐振频率时，电路呈感性，此时XL>XC，u超前于i。2.RL和C并联谐振电路

在图10.14所示的电路中，外加一正弦电压，电路电流为，当电路中电流与电压同相时，BL=BC，电路中电纳为零，此时的工作状态叫做并联谐振。图10.14RL和C并联谐振电路1)并联谐振电路的特点①谐振时，回路阻抗最大，且呈纯电阻性。②电路中总电流最小，且与外加电源电压同相。③电感支路电流与电容电流的有效值近似相等，且为总电流的Q倍。2）谐振曲线在RL和C并联谐振电路中(如图10.15所示)，当输出电压一定时，UAB随信号源的输出频率的改变而发生变化的曲线称为电压谐振曲线(如图10.16所示)。图10.15RL和C并联谐振电路图10.16电压谐振曲线3）电压、电流的相位关系在RL和C并联电路中，当电纳BC<BL时，电路是容性，总电流超前总电压；当BC=BL时，与同相，电路处于谐振状态；当BC>BL时，电路呈感性，滞后于。图10.17串联谐振实验线路三、实训仪器设备低频信号发生器

1台毫伏表

1台示波器

1台实验电路单元板2块四、实训内容

1.串联谐振1）确定谐振频率按图10.17连接电路，调节信号源输出电压U=10V，输出阻抗为600Ω，改变信号源的输出频率，用毫伏表观测UR的变化，当UR达到最大值时，电源的频率即为该电路谐振状态的谐振频率f0，将f0记入表10-11中。2）验证谐振电路的特点保持信号发生器的输出电压不变，测量在谐振频率f0下，UR、UL和UC的值,并填入表10-11中。表10-113）测定谐振曲线在谐振频率的两侧选取4~5个测量点，分别测量各频率点的UR值，记入表10-12中。（注意：每次改变频率后，都应保持信号源的输出电压不变，否则会影响实验的准确性。毫伏表也应每改变一次量程，重新校正零点）。改变R或C的参数，重复该测量。4）观测电流和电压的相位关系保持信号源电压不变，分别选取f1(f0>f1)、f0,f2(f2>f0)三个实验点，用示波器观察uR和u的波形。

表10-122.并联谐振

1）确定谐振频率按图10.18连接线路，取r1,r2作为并联支路的电流取样电阻，不记线圈内阻，调节信号源输出电压为5V,改变信号源的输出频率，用毫伏表观测电阻R上的电压UR，当UR为最小值时，将该点频率记入表10-13中。图10.18并联谐振电路2）验证谐振电路的特点保持信号源的输出电压不变，测量在谐振点f=f0时，UR,

和UAB的值,并填入表10-13中。表10-133）测量谐振曲线在谐振频率的两侧选取4~5个测量点，分别测量各频率点的UAB值，并记入表10-14中（注意保持信号源的输出电压不变，毫伏表的零点准确），改变C参数，重复该测量。4）观测电流和电压的相位关系保持信号源输出电压不变，分别选取f1(f0>f1)、

f0、f2(f2>f0)三个实验点，用示波器观察并描绘uR和u的波形。表10-14五、实训注意事项(1)谐振曲线的测定要在电源电压保持不变的条件下进行，因此，信号发生器改变频率时应对其输出电压及时调整。(2)为了使谐振曲线的顶点绘制精确，可以在谐振频率附近多选几组测量数据。(3)毫伏表测量电压时要防止超过量限，变换挡位后要及时校对指针零点。六、实训报告(1)根据实验数据，分别绘制串、并联谐振电路的谐振曲线。(2)根据电路参数及表10-11中的数值，分析是否满足UL=UC=QU,U=UR，为什么？(3)当发生并联谐振时，IC和IL是否完全相等，为什么？

实训七

三相交流电路一、实训目的(1)熟悉和掌握三相负载电路的连接方法。(2)验证负载Y连接和△连接时，电路中线电压和相电压，线电流和相电流之间的关系。(3)了解三相四线制电路中性线的作用。图10.19三相负载星形接法二、原理说明

1.三相负载星形接法（如图10.19所示）（1）三相四线制：当电源电压对称，无论负载对称与否，中性线起均压作用，均有

，但二者线电流不同，当负载对称时，IN=0；负载不对称时，IN≠0。（2）三相三线制：若负载对称，则有

,IC=IP；若负载不对称，则有

，IC=IP，且出现中性点位移现象，使负载不能正常工作，甚至会损坏电气设备。2.三相负载三角形接法（如图10.20所示）（1）当电源对称、负载对称时，有UL=UP，

。（2）当电源对称、负载不对称时，有UL=UP,。图10.20三相负载三角形接法三、实训仪器设备交流电压表（或万用表）

1块交流电流表

1块三相自耦调压器

1台三相负载电路实验板

1块四、实训内容1.三相负载星形接法（1）按图10.21连接电路，把开关S1

S2

S3打到Y连接端，闭合S4

S5，测量有中性线、对称负载时的各电压及电流值，并记入表10-15中。（2）断开S4，测量不对称负载时的各电压及电流值，并记入表10-15中。（3）断开S5，测量A相负载断路故障时的各电压及电流值，并记入表10-15中。

图10.21三相交流实训电路2.三相负载三角形连接（1）把开关S1

S2

S3打到△连接处，闭合S4

S5,测量对称负载时的各电压及电流值，并记入表10-16中。（2）断开S4，测量负载不对称时的各电压及电流值，并记入表10-16中。（3）断开S5，测量A相负载断路故障时的各电压及电流值，并记入表10-16中。表10-15表10-16五、实训注意事项(1)本次实训中，电路换接次数较多，要注意正确接线。(2)实训中应根据电路情况选择适当的仪表量程。六、实训报告(1)根据实训数据，画出负载Y连接时有中性线、负载不对称时各电压的相量图。(2)根据实训数据，画出负载△连接负载不对称时各电流的相量图。(3)不对称Y接法为什么中性线不可断?若断后可能出现什么后果？实训八单相变压器一、实训目的(1)熟悉变压器铭牌数据。(2)学会测量变压器绕组的极性。(3)测量变压器的空载电流及输出特性。二、原理说明1.单相变压器的极性测定在使用变压器或其他有磁耦合的互感线圈时，要注意绕组的正确连接，否则会引起实训设备的损坏，所以必须学会识别绕组的同名端，下面介绍两种常用的实训方法。1）直流法见图10.22，在绕组1、2端外加一个合适的电压，突然闭合开关S，若电压表指针正向偏转，说明绕组3为正极性端，即1、3是同名端。若指针反转，则1、4为同名端。2）交流法见图10.23，在绕组1、2两端加一个比较低的便于测量的电压，用电压表分别测量U1和U2。将两绕组的2、4端串联，用电压表测量1、3端的电压。若电压表读数为U1+U2，则1、4为同名端。反之，若电压表读数为U1-U2，则1、3为同名端。图10.22直流法判别同名端图10.23交流法判别同名端2.变压器的空载电流空载电流是指变压器原绕组加上额定电压，副绕组开路时，原绕组的电流通常为原绕组额定电流的3%~8%。3.变压器的电压比和电流比变压器的电压比是U1/U2=N1/N2=n,电流比是I1/I2=N2/N1=1/n，变压器的阻抗变换为

。4.变压器的外特性原绕组在额定电压时，将负载接在变压器的副绕组上（见图10.24），输出电压U2与负载电流I2的大小有关，即U2=f（I2）之间的关系称为变压器的外特性。图10.24变压器电路三、实训仪器设备多绕组单相变压器

1台交流电压表（或万用表）1块交流电流表

2块电阻箱

1台单相自耦调压器

1台四、实训内容1.测量变压器的极性自行选定直流法或交流法测定变压器的极性（注意，原、副绕组不要弄错，在接通电源之前，将调压器调至最小处），并记录于表10-17中。表10-17图10.25变压器实训电路2.测量空载电流按图10.25连接电路，将自耦变压器置于零位，S处于断开状态。经实训指导老师检查无误后方可接通电源，调节自耦电压器，逐渐升高电压U1至额定电压值，即可测得原绕组的空载电流I0，并记录下来,I0=______A。

3.测定电压比、电流比在原绕组上加额定电压，测定副绕组的开路电压U2,并填入表10-18中。合上开关S，改变RL使副绕组输出电流，测定并记录原、副绕组的电流I1、I2，并填入表10-18中。表10-184.测定变压器的输出特性线路同图10.25，原绕组保持额定电压，改变负载电阻RL，使副绕组电流由零逐渐增加至额定值，测得六组以上副绕组电压U2和电流I2，记入表10-19中，并将原绕组电压U1记录下来,U1=______V。表10-19五、实训注意事项(1)该实训必须用电压表监视调压器的输出电压，防止被测变压器输出过高电压而损坏实训设备，且要注意安全，以防高压触电。(2)由负载实训转到空载实训时要注意及时变更仪器量程。六、实训报告(1)用实训数据给出变压器的外特性曲线。(2)由实训数据计算出电压比，并判断是否与铭牌标称值相符。(3)说明交流法测同名端的理论依据是什么。实训九三相异步电动机实验一、实训目的(1)了解三相异步电动机的铭牌及其意义。(2)掌握三相异步电动机的接线方法。(3)学习三相异步电动机的启动和反转方法。二、原理说明1.三相异步电动机的转动原理、启动方法和反转方法1）转动原理如图10.26所示，当定子绕组接通三相电源后，定子绕组通过三相电流，在定子内产生一旋转磁场。图10.26异步电动机的转动原理图2）电动机的直接启动和Y-△降压启动启动时加在电动机定子每相绕组的电压和运行时的电压相同，叫直接启动。在运行时接成△接法的电动机可采用Y-△降压启动，即在启动时接成Y形，以降低加在定子每相绕组上的电压，而在运行的时候接成△形。3）反转运行将电动机的三根电源线中的任意两根对调，就改变了旋转磁场的方向，即电动机实现了反转。2.三相异步电动机的铭牌三相异步电动机的铭牌上有下列数据（1）型号：例如J02-52-4，其中，J——交流异步电动机，0——封闭式，2——设计序号，5——机座号，2——铁心长度，4——磁极数。（2）额定功率：指电动机轴上允许长期输出的机械功率。（3）额定频率：例如50Hz。（4）额定电压：指加在电动机定子绕组上的线电压。（5）额定电流：指流入电动机定子绕组的线电流。（6）接法：指电动机三相定子绕组的连接方法。（7）额定转速：指电动机在额定电压和额定的机械负载下具有的转速。（8）绝缘等级：指定子绕组绝缘材料的允许温度。三、实训仪器设备三相异步电动机

1台交流电压表（或万用表）

1块三刀双掷开关

1个四、实训内容(1)记录三相异步电动机的铭牌数据。(2)按图10.27连接三相异步电动机实训线路。接线前首先测定三相电源的线电压，根据电源线电压和电动机铭牌上的接法连接定子绕组。图10.27三相异步电动机实训原理图图10.28三相鼠笼式电动机Y-△降压启动原理图五、实训注意事项(1)实训中使用Y-△转换时，经检查接线无误，并请指导教师检查同意后方可送电进行实验。(2)在电动机做△连接时，观测启动电流时时间不能太长，要迅速读取数据。六、实训报告(1)根据记录的三相电动机的铭牌数据，说明各主要数据的意义。(2)三相异步电动机的三根电源线A、B、C，首先将A、B两相交换，然后将B、C两相交换，电动机能否反转？为什么？实训十一阶电路的响应一、实训目的(1)测定一阶RC电路的响应和时间常数τ。

(2)用示波器观察一阶电路的响应，并研究元件参数改变时对响应的影响。二、原理说明1.零输入响应一阶电路在没有信号激励时，由电路中储能元件所储存的能量引起的电压或电流称为电路的零输入响应。如图10.29所示，当开关S置于1之前，电容C上已充有电压U0,当S置于1时，电容器立即对电阻R进行放电，放电开始时电流为U0/R，放电电流的实际方向与充电时相反，放电时的电流I与电容电压UC随时间均按指数规律衰减。衰减的速度取决于时间常数τ，τ值越小衰减越快，反之越慢。电压和电流的表达式为式中，U0为电容器的初始电压，τ=RC为电路的时间常数，放电时I和UC的变化曲线如图10.30所示。图10.29一阶RC电路图10.30RC放电时电压和电流的变化曲线2.零状态响应一阶电路在储能元件初始储能为零时，由于是外加激励引起的响应，因此为一阶电路零状态响应(如图10.29所示)。当开关S置于2之前，电容C上初始电压为零。当S合向2瞬间，由于电容电压UC不能跃变，电路中的电流为最大，i=Us/R，此后，电容电压随时间逐渐升高，直至UC=Us。电流随时间逐渐减小，直至i=0图10.31

RC充电时电压和电流的变化曲线3.测定时间常数τRC电路的时间常数用τ表示，τ=RC。τ可以根据电路参数值计算，也可以用实验的方法从响应的变化规律中求得。τ的大小取决于电路充、放电的时间的快慢，其物理意义是电路零输入响应衰减到初始值的36.8%所需要的时间，或电路零状态响应上升到稳态值的63.2%所需要的时间。图10.32RC充、放电电压波形

4.RC充、放电电路中电容电压的波形图

将周期性方波电压加于RC串联电路，当方波电压的幅度上升为U时，相当于一直流电压源U对该电路中的C充电；当方波电压下降为零时，相当于C对R放电，图10.32所示即为方波电压与电容电压的波形图。三、实训仪器设备直流稳压电源

1台

MF-47型万用表1块秒表

1块动态单元板

1块电阻箱

1台图10.33一阶RC实训线路四、实训内容

1.测量RC电路充、放电过程中电容电压的变化规律

（1）按图10.33连接电路，电源电压为10V，首先用导线将电容C短接，以保证电容的初始电压为零，然后将开关S合向“1”位置，电容C开始充电，同时立即用秒表计时，读取不同时刻的电容电压uC，并记入表10-20中。（2）充电结束后，将开关S合向“2”位置，电容C开始放电，同时立即用秒表重新计时，读取不同时刻uC的值，记入表10-20中，并记下电压表的内阻值RV。(3)更换电阻R1和R2，重复上述测量。将测量结果记入表10-21中。表10-20表10-212.时间常数的测量（1）电路如图10.33所示，测量uC从零上升到63.2%Us所需的时间，即为充电时间常数τ1。（2）测量uC从U0下降至36.8%U0所需的时间，即为放电时间常数τ2，将τ1、τ2记录在表10-22中。表10-223.观测RC电路充、放电时电容电压uC的波形变化线路如图10.34所示，R由电阻箱取得，阻值为15kΩ，C取0.01μF,电源频率为1000Hz、幅度为1V的方波电压。用示波器观看电压波形，电容电压uC由示波器YA通道输入，方波电压u由YB通道输入。调整示波器的旋钮，观察u和uC的波形，并描下波形图。改变电阻箱的阻值，

观察电压uC波形的变化，

分析其变化原因。

图10.34观察RC充、放电电流和电压波形的线路五、实训注意事项(1)秒表计时和电压表读数要互相配合，尽量做到同步。(2)电解电容器有正负极性，使用时切勿接错，每次做RC充电实训前，都要用导线短接电容器的两极，以保证其初始电压为零。六、实训报告(1)根据实训数据，绘制充、放电电压uC-t曲线。(2)说明电路参数C,

R的变化对过渡过程有何影响。(3)改变电源电压Us对充、放电速度有何影响?

综合实训一

电路故障的排除一、故障分析在电路的应用和实训中，会出现各种各样的故障(例如断线、短路、接线错误、元件变质损坏或接触不良等现象)，使电路不能正常工作，甚至造成设备损坏或人身事故。对于新设计组装的电路来说，常见的故障原因有以下几个方面：(1)实训电路与设计的原理图不符，元件使用不当或损坏，即线路的检查。(2)所设计的电路本身就存在某些严重缺点，不能满足技术要求，使连线发生短路和开路现象。(3)焊点虚焊，接插件、可变电阻器等接触不良。(4)电源电压不符合要求，性能差。(5)仪器作用不当。(6)接地处理不当。(7)相互干扰引起的故障。电子电路故障检查的一般方法有直接观察法、静态检查法、信号寻迹法、对比法、部件替换法、旁路法、短路法、断路法、加速暴露法等。下面简要介绍其中的几种。(1)信号寻迹法：在输入端直接输入一定幅值、频率的信号，用示波器由前级到后级逐级观察波形及幅值，如哪一级异常，则故障就在该级；对于各种复杂的电路，也可将各单元电路前后级断开，分别在各单元输入端加入适当的信号，检查输出端的输出是否满足设计要求。(2)对比法：将存在问题的电路参数与工作状态和相同的正常电路中的参数（或理论分析和仿真分析的电流、电压、波形等参数）进行对比，判断故障点，找出原因。(3)部件替换法：用同型号的好部件替换可能存在故障的部件。(4)加速暴露法：有时故障不明显，或时有时无，或要较长时间才能出现，可采用加速暴露法。如敲击元件或电路板，检查有无接触不良、虚焊等；用加热的方法检查是否是热稳定性较差等。二、实训举例在本实训中，我们举两个具体例子来让学生们有针对性地了解电路的故障及如何排除故障，以增强学生的动手能力。实例（一）

直流电阻性电路故障的检查。直流电阻性电路故障的检查一般有两种方法。(1)用直流电压表（或万用表直流电压挡）检查电路故障。实训步骤如下：①检查串联电路的故障。图10.35检查串联电路故障的实训电路在图10.35所示电路中的a、f处换上一根断线，重复上述测量，并将数据记入表10-23中。在图10.35所示电路中，用一根导线连接e、f两点，重复上述测量，并将数据记入表10-23中。表10-23②检查混联电路的故障。按图10.36接线，直流稳压电源Us取12V，电阻R1、R2、R4均取100Ω，R3取50Ω，以电路中a点为参考点，用电压表测量表10-24中所列各点的电位和各段电压，并将数据记入该表中。在图10.36所示的电路中，断开并联支路的cf支路，重复上述测量，并将数据记入表10-24中。在图10.36所示的电路中，短接并联支路的cd支路，重复上述测量，并将数据记入表10-24中。图10.36检查混联电路故障的实训电路表10-24(2)用万用表电阻挡检查电路故障。首先切断线路的电源，用万用表电阻挡检查各元件引线及导线连接点是否断开，电路有无短路，如遇复杂电路时，可以断开一部分电路后分别进行检查。

实例（二）

照明电路中线路故障的排除及日光灯电路的常见故障分析。1.线路故障和排除方法以家庭用电为例。1）短路故障的排除方法因为室内用电设备都是并联在电源两端，所以电路中任何一处发生短路都会烧断保险丝。

2）断路故障的排除方法当发现是室内断电，发生断路的地方一般是在配电板或室内总干线上。2.日光灯电路的故障和排除方法实训四中，我们已经给出了日光灯电路原理图，在此不再重复。针对日光灯电路出现的故障，分析可能存在的原因，进一步总结排除方法。具体情况见表10-25。表10-25综合实训二万用表的组装一、

MF27-2型万用表的结构

MF27-2型万用表的面板上半部分是标度盘和表头，表头的正下方是调整指针零点的装置。面板下半部分的左上方是零电阻调节旋钮，正下方是表笔“＋”、“－”的插孔，中间是转换开关，转换开关共有十五个挡位，各挡位表示的测量种类和量限如下：直流电流（mA-）：100、10、0.25；直流电压（V-）:500、250、50、10、2.5；电阻（Ω）：R×１k、R×10；交流电压（V）:2.5、10、50、250、500。1.表头

MF27-2型万用表的表头是磁电系测量机构，表头灵敏度（即表头满偏电流）Ig=100μA，表头内阻Rg=680Ω。图10.37MF27-2型万用表的电路图2.测量电路图10.37是MF27-2型万用表的电路图。

二、MF27-2型万用表的电路计算

1.直流电流挡电路的计算

MF27-2型万用表的直流电流挡，其测量电路是采用环形的分流电阻电路，如图10.38所示。为了测量精确，让表头与热敏电阻R1串联。图10.38MF27-2型万用表的直流电流挡电路图二、MF27-2型万用表的电路计算1.直流电流挡电路的计算

MF27-2型万用表的直流电流挡，其测量电路是采用环形的分流电阻电路，如图10.38所示。为了测量精确，让表头与热敏电阻R1串联。已知

Rg+R1=880Ω，R12

+R10

+R11

=4.448kΩ，Ig=100μA

设

R′g=Rg+R1+R12

+R10

+R11

，

Rs=R2+R3+R4+Rg+R1+R12

+R10

+R11

当拨动开关达到0.25mA挡时，有

(R2+R3+R4)(0.25-Ig)=(Rg+R1+R12

+R10+R11

)Ig

（10-1）

整理得（10-2）由式（10-1）得当拨动开关达到100mA挡时，由式（10-2）可以推出当拨动开关达到10mA挡时将其代入式（10-2）得2.直流电压挡电路的计算万用表一般采用共用式分压电阻来扩大电压量程。图10.39为MF27-2型万用表的直流电压挡电路图。下面验算各挡的分压电阻值。图中虚线方框内为直流电压挡的等效表头电路。图10.39中，等效表头灵敏度为等效表头内阻为2.5V挡的分压电阻为R5，即图10.39MF27-2型万用表的直流电压挡电路图10V挡的分压电阻为R5和R6，即50V挡的分压电阻为R5,R6和R7，即250V挡的分压电阻为R5、R6,R7和R8，即500V挡的分压电阻为R5,R6、R7,R8和R9，即3.交流电压挡电路的计算如图10.40所示，MF27-2型万用表的交流电压挡采用半波整流和共用式分压电阻。假设二极管的导通电阻RD=1kΩ，整流效率K=1，R12

中有120Ω电阻与表头串联，则等效表头的内阻为表头灵敏度为图10.40MF27-2型万用表的交流电压挡电路图根据半波整流后的电流平均值Iav与有效值I的关系，得2.5V挡的分压电阻为R′

5,即10V挡的分压电阻为R′5

和R′

6

，即50V挡的分压电阻为R′5

,R′6

和R′7

，即250V挡的分压电阻为R′5

、R′6

、R′7

和R′8，即500V挡的分压电阻为R′5

、R′6

、R′7

、R′8

和R′

9

，即4.电阻挡电路的计算图10.41为MF27-2型万用表电阻挡的设计电路。它有R×1k、R×10两挡，其中心电阻值为10kΩ和100Ω。

当拨动开关达到R×1k挡时，若电源电压最低为1.2V,则通过限流电阻R13

的最小电流为图10.41MF27-2型万用表的电阻挡电路图若电源电压最高为1.65V,则通过限流电阻R13

的最大电流为设R=R2+R3+R4+R11

，R12

=680Ω，则在触点a时，有由式（10-2）可以推出(R10

+R)Imin=RImin，故实际电路中，此电阻为2.2kΩ,在计算等效表头参数时，两个支路各分一半，则对应等效表头内阻为限流电阻为当拨动开关达到R×10挡时，其中心电阻值为R14

与R×1k挡中心电阻值并联的等效电阻，即解之得R14

=101ΩR11

=4.448-0.680-2.2=1.57kΩ

三、焊接常识焊接技术是电子技术人员最基本的技能之一。焊接质量的好坏，将直接影响到电子仪器的稳定性和可靠性。虚焊、脱焊等会造成电路不通，焊点的毛刺会造成电路短路，使之不能支持工作，甚至损坏元器件。因此，我们必须掌握焊接技术。1.焊料和焊剂焊接是依靠焊剂的化学作用，通过烙铁加热，熔化焊料，将被焊接金属良好的熔合在一起。因此焊料和焊剂是焊接中常用的主要材料。2.电烙铁的使用电烙铁是焊接的主要工具，它的主要部分是烙铁头和烙铁心。烙铁头是用导热良好的紫铜制成；烙铁心主要是由电阻丝和绝缘物组成。常用电烙铁的功率有20W、30W、45W、100W、200W等。焊接电子仪器常选用20W

、45W等小功率的电烙铁。使用电烙铁必须注意以下几点：（1）烙铁头上锡（涂锡）。新烙铁头使用前，应先将烙铁头部用细锉或砂纸锉刮干净，注意保持烙铁头部对称，并把刃部锉成10°~15°的斜角。（2）注意掌握烙铁温度，防止“烧死”。烙铁经长时间使用或加热过渡，烙铁头会因氧化使焊锡沾不上，这种情况叫做“烧死”。（3）使用烙铁要注意轻拿轻放，不可猛力摔打，以避免震断电阻丝或引线。（4）焊接工作暂停或结束应将烙铁头擦干净并上锡，然后断开电源，待烙铁余热散尽再收藏起来。