THETEC-1型新型电工创新实训装置实训指导书(电工部分)

I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...........................................................................................5实训三电阻的串联和并联电路...............................................................................................9实训四电阻的混联电路..........................................................................................................11实训五电路中电位的测量.....................................................................................................13实训六仪表量程扩展.............................................................................................................15实训七元件的识别与电路元件的伏安特性测绘..................................................................18实训八直流电阻电路故障的检查.........................................................................................21实训九基尔霍夫定律的验证.................................................................................................24实训十叠加原理的验证.........................................................................................................26实训十一电压源与电流源的等效变换.................................................................................28实训十二戴维南定理和诺顿定理的验证.............................................................................30实训十三负载获得昀大功率的条件.....................................................................................34实训十四互易定理.................................................................................................................36实训十五二端口网络测试.....................................................................................................38实训十六日光灯电路的连接.................................................................................................41实训十七电感器和电容器在直流电路中和正弦交流电路中的特征..................................42实训十八R、L、C串并联交流电路的测试..........................................................................44实训十九正弦稳态下RL、RC串联电路的研究....................................................................47实训二十R、L、C串联谐振电路的研究..............................................................................50实训二十一交流电路参数的测定及相序的测量..................................................................53实训二十二三相负载的星形连接.........................................................................................55实训二十三三相负载的三角形连接.....................................................................................57实训二十四RC选频网络特性测试........................................................................................59实训二十五互感电路的研究.................................................................................................62实训二十六铁磁材料磁滞回线的测定.................................................................................64实训二十七单相铁芯变压器特性的测试.............................................................................68实训二十八一阶电路的响应测试.........................................................................................71实训二十九二阶动态电路响应的研究.................................................................................74实训三十受控源VCVS、VCCS、CCVS、CCCS的实验研究....................................................761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，调节电位器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∥R1,R1为固定电阻器之值，RB可由万用表测量读得。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。可调电流源图1-1可调稳压源图1-22图1-3（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URRRRRRRRRUVVVVR211111+++=′。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。电路（a）：)(96.2201020101.020mARRRRRUIXVXVAR=+×+=++=)(73.192010201096.2VRRRRIUXVXVRR=+××=+⋅=666.696.273.19===∴RRXIUR（kΩ）。相对误差%4.33%1001010666.6−=×−=−=ΔRRRaX图1-43电路（b）:)(98.1101.020mARRUIXAR=+=+=，)(20VUUR==1.1098.120===∴RRXIUR(kΩ)。相对误差%1%10010101.10=×−=Δb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0~30V12可调恒流源0~200mA13指针式万用表MF-47或其他1自备4可调电位器10KΩ1RP65电阻器按需选择若干四、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RP6电位器模块（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.实训前应认真阅读直流稳压恒流电源的使用说明书，以便在实训中能正确使用。2.电