电工电子综合实践

四川大学网络教育学院实践课程报告实践课程电工电子综合实践校外学习中心重庆电子工程职业学院专业电气工程及其自动化层次专升本年级学生姓名学号实验一L、C元件上电流电压的相位关系实验目的：在正弦电压激励下研究L、C元件上电流，电压的大小和它们的相位关系，以及输入信号的频率对它们的影响，学习示波器、函数发生器以及数字相位仪的使用二、实验内容1、用示波器分析电感L上电流、电压的数量关系。（1）、L=2mHR=10Ωf=10KHzUsP-P=1.5V(理论计算：XL=125.6Ω，Z=126Ω，IRP-P=0.0119A,URP-P=0.119V，ULP-P=1.495V，阻抗角=85.45O)测出电感上电流与电压的波形如下图：（1）实测：f=10KHz，UsP-P=1.5V时，测得：URP-P=0.13V，IRP-P=0.013A，ULP-P=1.5V，电感L上电流、电压的数量关系：ULP-P=ILP-P*XL=0.013*2*3.14*10*1000*2*0.001=1.632V其中：XL=2*3.14*10*1000*2*0.001=125Ω画出电感上电流与电压的相位关系：（2）f=10KHz，UsP-P=3V(理论计算：XL=125.6Ω，Z=126Ω，IRP-P=0.0238AURP-P=0.238V，ULP-P=2.99V，阻抗角=85.45O)实测：实测：f=10KHz，UsP-P=3V，URP-P=0.24V，IRP-P=0.024A，ULP-P=1.5V，电感L上电流、电压的数量关系：ILP-P=IRP-P=URP-P/R=（0.24/10）=24mAULP-P=ILP-P*XL=0.024*2*3.14*10*1000*2*0.001=3.0144VXL=2*3.14*10*1000*2*0.001=125.6Ω（3）f=20KHz，UsP-P=3V(理论计算：XL=251.2Ω，Z=251.4Ω，IRP-P=0.0119AURP-P=0.119V，ULP-P=2.99V，阻抗角=87.7O)实测：IRP-P=0.012A，URP-P=0.12V，ULP-P=3.0V分析电感L上电流、电压的数量关系：ILP-P=IRP-P=URP-P/R=（0.12/10）=12mAULP-P=ILP-P*XL=0.012*2*3.14*20*1000*2*0.001=3.014VXL=2*3.14*20*1000*2*0.001=251.2Ω电感上的电压比电流超前：φ=（12.5/50）*360=90O信号频率对电感上电流、电压的影响：当信号频率提高时，感抗增大，电压增大，电流下降。2、用示波器的波形测量法和李沙育图形法测量f=10KHz，UsP-P=3V时，UL与IL间的相位关系。（1）电感上电流与电压的波形：电感上的电压比电流超前：φ=（12.5/50）*360=90O（2）李沙育图形法：φ=arcsin(2Y/2B)=arcsin(2.4/2.4)=90O相位计测得：φ=89.9503、用示波器分析电容C上电流、电压的数量关系f=10Khz，Usp-p=1.5V(理论计算：Xc=159Ω，Z=159.3Ω,IRp-p=9.4mA,Ucp-p=1.49V)实测：URp-p=93.5mV，Ucp-p=1.45V分析电容上电流与电压的数量关系：IRP-P=ICP-P=URP-P/R=（93.5/10）=9.35mAUCP-P=ICP-P*XC=159*9.4=1.5V使f=10KHz，Usp-p=3V，测得：URP-P=187.5mV，UCP-P=3.1V分析电容上电流与电压的数量关系：IRP-P=ICP-P=URP-P/R=（187.5/10）=18.75mAUCP-P=ICP-P*XC=159*18.75=2.98V4、用李沙育图形和波形法测Uc和Ic之间的相位关系。电容上电流比电压超前：φ=（25/100）*360=90Oφ=arcsin(2Y/2B)=arcsin(3.0/3.0)=90O相位计测得：φ=89.8705、将测量数据列入表1-1中L=1.8~2mHUSP-PURP-PIRP-Poaob2B2Y波形法φf=10KHz1.5V0.13V0.013AXXXXXX3V0.24V0.024AXXXXXXf=20KHz3V0.12V0.012AXXXXXX波形法3V0.24V0.024A12.550XX90O89.950李沙育法3VXXXX2.42.490O89.950C=0.1uFf=10KHz1.5V93.5mV9.35mAXXXXXX3V187.5mV18.75mAXXXXXXf=20KHz3V0.375V37.5mAXXXXXX波形法3V187.5mV18.75mA25100XX90O89.870李沙育法3V187.5mV18.75mAXX3.03.090O89.870三、实验分析：1、用实验数据说明L、C上电流、电压的数值关系。分析：通过实验数据的分析，可以得出：电感上的电压与电流之间的关系符合UL=IL*XL(XL=2πfL)电容上的电压与电流之间的关系符合UC=IC*XC(XC=1/(2πfC))四、实验结论：通过电感、电阻的串联试验，可得出电感上电压比电流超前90O通过电容、电阻的串联试验，可得出电容上电流比电压超前90O另外，信号频率对电感上电流、电压的影响：当信号频率提高时，感抗增大，电压增大，电流下降；信号频率对电容上电流、电压的影响：当信号频率提高时，容抗减小，电压下降，电流增大。实验2：电路功率因数的提高实验目的：明确交流电路中电流、电压和功率之间的关系，了解提高感性交流电路功率因数的方法及电路现象，学习功率表的使用方式，了解日光灯工作原理及线路连接使用仪器仪表：1、FLUKE45型双显示数字万用表2、电动式功率表3、RTDG-08电路实验板4、40W日光灯组件5、TDGC2-7kva单相接触式调压器实验线路：日光灯实验线路图实验内容及操作步骤：测量日光灯电路有并联电容和没有并联电容这两种情况下的功率因数，掌握提高功率因数的方法。1、日光灯没有并联电容时的操作过程(1)先切断实验台的总供电电源开关，按照实验电路图来连线。用导线将调压器输出相线端、总电流测量插孔、日光灯电流测量插孔、镇流器、日光灯灯丝一端、启辉器、日光灯灯丝另一端、调压器输出地线端按顺序联接到实验线路中。(2)用导线将电容器电流测量插孔与电容器组串联再与上述日光灯电路并联，并将电容器组中各电容器的控制开关均置于断开位置。注意，电容器电流测量插孔应联接在总电流测量插孔的后面。(3)实验电路接线完成后，需经过检查无误，方可进行下一步操作。(4)将安装在电工实验台左侧面的自耦变压器调压手柄按照逆时针方向旋转到底。(5)闭合实验台的总供电电源开关，按下启动按键。(6)按下调压按键，使实验台的调压器开始工作，这时实验台上的三相电压表显示调压器的输出电压。(7)闭合交流电表开关，用导线将交流电压表与调压器输出端相联接，按顺时针方向旋转自耦变压器的调压手柄，用交流电压表监测，将调压器输出电压逐渐调升至220V。这时安装在实验台内部的日光灯灯管将会点亮，日光灯电路开始正常工作。(8)使用交流电压表、交流电流表，按表2—1中的顺序测量电路端电压U、电路总电流I、日光灯灯管电压UR，将测量结果记入表2—1中。表2—1日光灯电路的测量项目U(V)I(A)UR(V)cosФ测量值21022071.80.342.日光灯并联电容时的操作过程按照表2—2中列出的电容器容量值，逐项测量电路总电流I、日光灯支路电流IR(或IL)、电容器支路电流IC的数值，并将测量结果记入表2—2中。表2－2并联电容提高功率因数项目I(mA)IR或IL(mA)IC(mA)cosФ0μF22022000.341μF160140200.482.2μF90101000.834.7μF1001902900.789.4μF4801806600.17实验分析功率因数的提高应用于我们的生产生活实际具有重要的意义。在正弦交流电路中，功率因数的高低关系到交流电源的输出功率和电力设备能否得到充分利用。为了提高交流电源的效率，减少线路的能量损耗，可采取在感性负载两端并联适当容量的补偿电容，从而改善电路的功率因数。并联了补偿电容器C以后，原来的感性负载取用的无功功率中的一部分将由补偿电容提供，这样由电源提供的无功功率就减少了，电路的总电流Ỉ也会减小，从而使得感性电路的功率因数cosφ得到提高，线路输送效率就得到提高。结论1、根据实验数据，日光灯线路并联2.2μF的电容时功率因数最高；2、通过实验可知，感性交流电路可以用补偿电容的办法提高功率因数。实验3虚拟一阶RC电路一、实验目的在ElectronicsworkbenchMultisim电子电路仿真软件中，对一阶电路输入方波信号，用示波器测量其输入，输出之间的波形，以验证RC电路的充放电原理，并熟悉示波器的使用二、实验原理RC电路充放电如实验图所示。实验图R电路C充放电电容具有充放电功能，充放电时间与电路时间常数有关。当足够小就构成微分电路，从电阻端输出的电压与输入电源电压之间呈微分关系，如实验图。实验图RC微分电路而当足够大就构成积分电路，从电容两端输出的电压与输入电源电压之间呈积分关系，实验图实验图RC积分电路三、实验内容与步骤1、RC电路的充放电特性测试（1）在EWB的电路工作区按图连接。按自己选择的参数设置。（2）选择示波器的量程，按下启动\停止开关，通过空格键使电路中的开关分别接通充电和放电回路，观察不同时间常数下RC电路的充放电规律。（3）依照实验表计算其时间常数。四、实验结论输入为频率为50Hz的方波，经过微分电路后，输出为变化很陡峭的曲线。当第一个方波电压加在微分电路的两端（输入端）时，电容C上的电压开始因充电而增加。而流过电容C的电流则随着充电电压的上升而下降。电流经过微分电路（R、C）的规律可用下面的公式来表达i=(V/R)e-(t/CR)i-充电电流（A）；v-输入信号电压（V）；R-电路电阻值（欧姆）；C-电路电容值（F）；e-自然对数常数（2.71828）；t-信号电压作用时间（秒）；CR-R、C常数（R*C）由此我们可以看出输出部分即电阻上的电压为i*R，结合上面的计算，我们可以得出输出电压曲线计算公式为：iR=V[e-(t/CR)]积分电路可将矩形脉冲波转换为锯齿波或三角波，还可将锯齿波转换为抛物波。电路原理很简单，都是基于电容的冲放电原理，这里就不详细说了，这里要提的是电路的时间常数R*C，构成积分电路的条件是电路的时间常数必须要大于或等于10倍于输入波形的宽度。输出信号与输入信号的积分成正比的电路，称为积分电路。原理：Uo=Uc=(1/C)∫icdt,因Ui=UR+Uo,当t=to时，Uc=Oo.随后C充电，由于RC≥Tk,充电很慢，所以认为Ui=UR=Ric,即ic=Ui/R,故Uo=(1/c)∫icdt=(1/RC)∫icdt这就是输出Uo正比于输入Ui的积分（∫icdt）RC电路的积分条件：RC≥Tk实验4：用数字电桥测交流参数一、实验目的用TH2080型LCR数字交流电桥测量RLC的各种参数，了解电阻、电容、电感的特性二、实验元件TH2080型LCR数字测量仪、待测元件三、实验原理图是交流电桥的原理线路。它与直流单臂电桥原理相似。在交流电桥中，四个桥臂一般是由交流电路元件如电阻、电感、电容组成；电桥的电源通常是正弦交流电源；交流平衡指示仪的种类很多，适用于不同频率范围。频率为200Hz以下时可采用谐振式检流计；音频范围内可采用耳机作为平衡指示器；音频或更高的频率时也可采用电子指零仪器；也有用电子示波器或交流毫伏表作为平衡指示器的。本实验采用高灵敏度的电子放大式指零仪，具有足够的灵敏度。指示器指零时，电桥达到平衡。四、实验结论交流电桥的平衡条件我们在正弦稳态的条件下讨论交流电桥的基本原理。在交流电桥中，四个桥臂由阻抗元件组成，在电桥的一个对角线cd上接入交流指零仪，另一对角线ab上接入交流电源。当调节