THETDD-1型电工电子技术实训装置实训指导书(电工部分)

TianhuangTeachingApparatuses天煌教仪电工电子技能实训系列THETDD-1型电工电子技术实训装置THETDG-1型电工技术实训装置实训指导书（第一版）天煌教仪浙江天煌科技实业有限公司1目录实训一基本电工仪表的使用及测量误差的计算........................1实训二减小仪表测量误差的方法....................................4实训三欧姆定律..................................................7实训四电阻的串联和并联电路......................................8实训五电阻的混联电路...........................................10实训六电路中电位的测量.........................................11实训七基尔霍夫定律.............................................13实训八叠加原理.................................................15实训九电压源与电流源的等效变换.................................16实训十戴维南定理和诺顿定理.....................................18实训十一负载获得最大功率的条件.................................20实训十二直流电阻电路故障的检查.................................21实训十三互易定理...............................................24实训十四已知和未知电路元件伏安特性的测绘.......................25实训十五仪表量程扩展...........................................28实训十六电容的串联和并联电路...................................31实训十七电容的充放电电路.......................................32实训十八典型电信号的观察与测量.................................33实训十九二端口网络测试.........................................35实训二十RC一阶电路的响应测试...................................38实训二十一二阶动态电路响应的研究...............................40实训二十二互感电路观测.........................................42实训二十三R、L、C串联谐振电路的研究............................44实训二十四RLC串联交流电路和并联交流电路........................47实训二十五电感器和电容器在直流电路中和正弦交流电路中的特征.....492实训二十六日光灯电路的连接与功率因数的提高.....................51实训二十七功率因数及相序的测量.................................53实训二十八三相负载的星形连接...................................55实训二十九三相负载的三角形连接.................................57实训三十三相电路功率的测量...................................59实训三十一单相铁芯变压器特性的测试.............................61实训三十二单相电度表安装及使用.................................63实训三十三三相鼠笼式异步电动机的使用...........................65实训三十四三相鼠笼式异步电动机点动和自锁控制...................69实训三十五三相鼠笼式异步电动机正反转控制.......................721实训一基本电工仪表的使用及测量误差的计算一、实训目的1.熟悉实训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。这种测量误差值的大小与仪表本身内阻值的大小密切相关。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(RA)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RB的阻值，使电流表的指针指在1/2满偏转位置，此时有IA＝IS＝I/2∴RA＝RB∥R1R1为固定电阻器之值，RB可由电阻箱的刻度盘上读得。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(RV)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RB使电压表V的指示值减半。此时有：RV＝RB＋R1电压表的灵敏度为：S＝RV/U(Ω/V)。式中U为电压表满偏时的电压值。4.仪表内阻引入的测量误差（通常称之为方法误差，而仪表本身结构引起的误差称为仪表基本误差）的计算。（1）以图1-3所示电路为例，R1上的电压为UR1＝211RRUR现用一内阻为RV的电压表来测量UR1值，当RV与R1并联后，11RRRRRVVAB，以此来替代上式中的R1，则得VRRVBSR1++ARBRRAAIIIsS++1RRAVBRvU21可调电流源图1-1可调稳压源图1-2图1-32URRRRRRRRRUVVVVR211111。绝对误差为△U＝U'R1－UR1＝21212221212212RRRRRRRRRURRV若R1＝R2＝RV，则得△U＝-6U相对误差△U％＝111RRRUUU×100％＝26UU×100％＝－33.3%由此可见，当电压表的内阻与被测电路的电阻相近时，测得值的误差是非常大的。（2）伏安法测量电阻的原理为：测出流过被测电阻RX的电流IR及其两端的电压降UR，则其阻值RX=UR/IR。图1-4（a）、(b)为伏安法测量电阻的两种电路。设所用电压表和电流表的内阻分别为RV=20kΩ，RA=100Ω，电源U=20V，假定RX的实际值为R=10kΩ。现在来计算用此两电路测量结果的误差。(a)(b)电路（a）：)(96.2201020101.020mARRRRRUIXVXVAR)(73.192010201096.2VRRRRIUXVXVRR666.696.273.19RRXIUR（kΩ）。相对误差%4.33%1001010666.6RRRaX电路（b）:)(98.1101.020mARRUIXAR，)(20VUUR1.1098.120RRXIUR(kΩ)。相对误差%1%10010101.10b由此例，既可看出仪表内阻对测量结果的影响，也可看出采用正确的测量电路也可获得较满意的结果。三、实训设备序号名称型号与规格数量备注1可调直流稳压电源0~30V二路2可调恒流源0~200mA13指针式万用表MF-47或其他1自备4可调电阻箱0~9999Ω1DDZ-125电阻器按需选择若干AVRxRvVRxARvUU图1-43四、实训内容1.根据“分流法”原理测定指针式万用表（MF-47型或其他型号）直流电流0.5mA和5mA档量限的内阻。线路如图1-1所示。RB可选用DDZ-12中的电阻箱（下同）。被测电流表量限S断开时的表读数（mA）S闭合时的表读数（mA）RB（Ω）R1（Ω）计算内阻RA（Ω）0.5mA5mA2.根据“分压法”原理按图1-2接线，测定指针式万用表直流电压2.5V和10V档量限的内阻。被测电压表量限S闭合时表读数（V）S断开时表读数（V）RB(kΩ)R1(kΩ)计算内阻RV（kΩ）S(Ω/V)2.5V10V3.用指针式万用表直流电压10V档量程测量图1-3电路中R1上的电压U’R1之值，并计算测量的绝对误差与相对误差。UR2R1R10V(kΩ)计算值UR1（V）实测值U’R1(V)绝对误差ΔU相对误差(ΔU/UR1)×100%12V10kΩ50kΩ五、实训注意事项1.实训台上配有实训所需的恒流源，在开启电源开关前，应将恒流源的输出粗调拨到2mA档，输出细调旋钮应调至最小。按通电源后，再根据需要缓慢调节。2.当恒流源输出端接有负载时，如果需要将其粗调旋钮由低档位向高档位切换时，必须先将其细调旋钮调至最小。否则输出电流会突增，可能会损坏外接器件。3.实训前应认真阅读直流稳压电源的使用说明书，以便在实训中能正确使用。4.电压表应与被测电路并联使用，电流表应与被测电路串联使用，并且都要注意极性与量程的合理选择。5.本实训仅测试指针式仪表的内阻。由于所选指针表的型号不同，本实训中所列的电流、电压量程及选用的RB、R1等均会不同。实训时请按选定的表型自行确定。六、思考题1.根据实训内容1和2，若已求出0.5mA档和2.5V档的内阻，可否直接计算得出5mA档和10V档的内阻？2.用量程为10A的电流表测实际值为8A的电流时，实际读数为8.1A，求测量的绝对误差和相对误差。七、实训报告1.列表记录实训数据，并计算各被测仪表的内阻值。2.计算实训内容3的绝对误差与相对误差。4实训二减小仪表测量误差的方法一、实训目的1.进一步了解电压表、电流表的内阻在测量过程中产生的误差及其分析方法。2.掌握减小因仪表内阻所引起的测量误差的方法。二、原理说明减小因仪表内阻而产生的测量误差的方法有以下两种：1.不同量限两次测量计算法当电压表的灵敏度不够高或电流表的内阻太大时，可利用多量限仪表对同一被测量用不同量限进行两次测量，用所得读数经计算后可得到较准确的结果。如图2-1所示电路，欲测量具有较大内阻R0的电动势US的开路电压Uo时，如果所用电压表的内阻Rv与R0相差不大时，将会产生很大的测量误差。设电压表有两档量限，U1、U2分别为在这两个不同量限下测得的电压值，令Rv1和Rv2分别为这两个相应量限的内阻，则由图2-1可得出Ul＝101VVRRR×USU2=202VVRRR×US由以上两式可解得US和R0。其中US（即Uo）为：US＝12211221VVVVRURURRUU由此式可知，当电源内阻R0与电压表的内阻Rv相差不大时，通过上述的两次测量，即可计算出开路电压Uo的大小，且其准确度要比单次测量好得多。对于电流表，当其内阻较大时，也可用类似的方法测得较准确的结果。如图2-2所示电路，不接入电流表时的电流为I＝RUS。接入内阻为RA的电流表A时，电路中的电流变为I'＝ASRRU,如果RA＝R，则I'＝I/2，出现很大的误差。如果用有不同内阻RA1、RA2的两档量限的电流表作两次测量并经简单的计算就可得到较准确的电流值。按图2-2电路，两次测量得Il＝1ASRRUI2＝2ASRRU由以上两式可解得US和R，进而可得：I＝RUS＝22112121AAAARIRIRRII2.同一