电工电子技术实验指导书 主编 张丹 副主编景慧 电工电子实验中心 2016.6
电工电子技术实验指导书 主 编 张 丹 副主编 景 慧 电工电子实验中心 2016.6
目录 实验一戴维南定理与诺顿定理」 实验二 日光灯电路及功率因数提高方法的研究 3 实验三三相交流电路 … 6 实验四三相异步电动机正反转控制 11 实验五常用电子仪器的使用 13 实验六单级放大电路 17 实验七门电路逻辑功能及测试」 21 实验八数字电子秒表 26 附录 常用半导体集成电路引脚图 … 31
目录 实验一 戴维南定理与诺顿定理............................................................................................ 1 实验二 日光灯电路及功率因数提高方法的研究................................................................ 3 实验三 三相交流电路............................................................................................................ 6 实验四 三相异步电动机正反转控制.................................................................................. 11 实验五 常用电子仪器的使用.............................................................................................. 13 实验六 单级放大电路.......................................................................................................... 17 实验七 门电路逻辑功能及测试.......................................................................................... 21 实验八 数字电子秒表.......................................................................................................... 26 附录 常用半导体集成电路引脚图.................................................................................. 31
实验一 戴维南定理与诺顿定理 一、实验目的 (1)用实验来验证戴维南定理和诺顿定理 (2)学习常用直流仪器仪表的使用方法 二、内容说明 (1)任何一个线性网络，如果只研究其中一个支路的电压和电流，则可将电路的其余部分 看作一个含源一端口网络，而任何一个线性含源一端口网络对外部电路的作用，可用一个等 效电压源来代替，该电压源的电动势E,等于这个含源一端口网络的开路电压U,其等效内 阻R.等于这个含源一端口网络中各电源均为零时（电压源短接，电流源断开）无源一端口 网络的入端电阻R,这个结论就是戴维南定理。 (2)如果用等效电流源来代替，其等效电流I.等于这个含源一端口网络的短路电流I,其 等效内电导等于这个含源一端口网络各电源均为零时无源一端口网络的入端电导，这个结论 就是诺顿定理。本实验用图1所示线性网络来验证以上两个定理。 三、实验任务 (1)按图1接线，改变负载电阻R,分别测量出U和IR的数值，记于表1中。特别注意要 测出R=∞及R=O时的电压和电流值。 B 300) R I=15mA 1002 2002 3002 U=10V B 图1
1 实验一 戴维南定理与诺顿定理 一、实验目的 （1）用实验来验证戴维南定理和诺顿定理 （2）学习常用直流仪器仪表的使用方法 二、内容说明 （1）任何一个线性网络，如果只研究其中一个支路的电压和电流，则可将电路的其余部分 看作一个含源一端口网络，而任何一个线性含源一端口网络对外部电路的作用，可用一个等 效电压源来代替，该电压源的电动势 Es 等于这个含源一端口网络的开路电压 UK，其等效内 阻 Rs 等于这个含源一端口网络中各电源均为零时（电压源短接，电流源断开）无源一端口 网络的入端电阻 R，这个结论就是戴维南定理。 （2）如果用等效电流源来代替，其等效电流 Is等于这个含源一端口网络的短路电流 Id，其 等效内电导等于这个含源一端口网络各电源均为零时无源一端口网络的入端电导，这个结论 就是诺顿定理。本实验用图 1 所示线性网络来验证以上两个定理。 三、实验任务 （1）按图 1 接线，改变负载电阻 R，分别测量出 UAB和 IR的数值，记于表 1 中。特别注意要 测出 R=∞及 R=0 时的电压和电流值。 B A 300Ω + R + I=15mA - ES UAB - RS 100Ω A IR B 200Ω 300Ω A - + IS GS UAB U=10V B 图 1
表1 R(Q) 0 100 300 UAB (V) IR(mA) (2)测量无源一端口网络的输入端电阻 将电流源去掉（开路），电压源去掉，然后用一根导线代替它（短路），再将负载电阻开路， 用伏安法或直接用万用表电阻档测量AB两点间的电阻Rs,该电阻即为网络的输入端电阻。 (3)调节电阻箱的电阻，使其等于R,然后将稳压电源输出电压调到x(步骤1时所得的 开路电压)与Rs串联如图(b)所示，重复测量U和I.的数值记于表2中，并与步骤1所 测得的数值进行比较，验证戴维南定理。 表2 R(2) 0 100 300 UxB (V) Ig (mA) (4)验证诺顿定理 用一电流源，其大小为实验步骤1中R短路时的电流与一等效电阻R并联后组成的实 际电流源，接上负载电阻，重复步骤1的测量将数据记于表3中。与步骤1所测得的数值进 行比较，是否符合诺顿定理。 表3 R(2) 0 100 300 UAB (V) Ig(mA) 四、实验报告 (1)根据实验测得的U及I数据，分别绘出曲线，验证它们的等效性，并分析误差产生的 原因。 (2)根据步骤1所测得的开路电压Uk和短路电流，计算有源二端网络的等效内阻，与理 论计算的RAB进行比较。 2
2 表 1 RL（Ω） 0 100 300 ∞ UAB（V） IR（mA） （2）测量无源一端口网络的输入端电阻 将电流源去掉（开路），电压源去掉，然后用一根导线代替它（短路），再将负载电阻开路， 用伏安法或直接用万用表电阻档测量 AB 两点间的电阻 RAB，该电阻即为网络的输入端电阻。 （3）调节电阻箱的电阻，使其等于 RAB，然后将稳压电源输出电压调到 UK（步骤 1 时所得的 开路电压）与 RAB串联如图（b）所示，重复测量 UAB和 IR的数值记于表 2 中，并与步骤 1 所 测得的数值进行比较，验证戴维南定理。 表 2 R（Ω） 0 100 300 ∞ UAB（V） IR（mA） （4）验证诺顿定理 用一电流源，其大小为实验步骤 1 中 R 短路时的电流与一等效电阻 RS并联后组成的实 际电流源，接上负载电阻，重复步骤 1 的测量将数据记于表 3 中。与步骤 1 所测得的数值进 行比较，是否符合诺顿定理。 表 3 RL（Ω） 0 100 300 ∞ UAB（V） IR（mA） 四、实验报告 （1）根据实验测得的 UAB及 IR数据，分别绘出曲线，验证它们的等效性，并分析误差产生的 原因。 （2）根据步骤 1 所测得的开路电压 UK和短路电流 Id,计算有源二端网络的等效内阻，与理 论计算的 RAB进行比较
实验二日光灯电路及功率因数提高方法的研究 一、实验目的 (1)熟悉日光灯的接线，做到能正确迅速联接电路 (2)通过实验了解功率因数提高的意义 (3)学习功率表的使用 二、内容说明 日光灯由灯管A,镇流器L(带铁芯电感线圈)，启动器S组成。当接通电源后，启动器 内发生辉光放电，双金属片受热弯曲，触点接通，将灯丝预热使它发射电子，启动器接通后 辉光放电停止，双金属片冷却，又把触点断开，这时镇流器感应出高电压加在灯管两端使日 光灯管放电，产生大量紫外线，灯管内壁的荧光粉吸收后幅射出可见的光，日光灯就开始正 常工作。启动器相当一只自动开关，能自动接通电路（加热灯丝）和开断电路（使镇流器产 生高压，将灯管击穿放电)镇流器的作用除了感应高压使灯管放电外，在日光灯正常工作时， 起限制电流的作用，镇流器的名称也由此而来，由于电路中串联着镇流器，它是一个电感量 较大的线圈，因而整个电路的功率因数不高。 负载功率因数过低，一方面没有充分利用电源容量，另一方面又在输电电路中增加损耗， 为了提高功率因数，一般最常用的方法是在负载两端并联一个补偿电容器，抵消负载电流的 一部分无功分量。在日光灯接电源两端并联一个可变电容器，当电容器的容量逐渐增加时， 电容支路电流I也随之增大，因I:超前电压U90°，可以抵消电流Ic的一部分无功分量Ia, 结果总电流I逐渐减小，但如果电容器C增加过多（过补偿）。Is>Ia总电流又将增大(I3 >12)。 三、实验任务 首先设计一个电路，能提高日光灯电路的功率因数，并研究提高电路功率因数的方法， 并用仿真软件进行仿真，电路正常运行后，按下述步骤进行：
3 实验二 日光灯电路及功率因数提高方法的研究 一、实验目的 （1）熟悉日光灯的接线，做到能正确迅速联接电路 （2）通过实验了解功率因数提高的意义 （3）学习功率表的使用 二、内容说明 日光灯由灯管 A，镇流器 L（带铁芯电感线圈），启动器 S 组成。当接通电源后，启动器 内发生辉光放电，双金属片受热弯曲，触点接通，将灯丝预热使它发射电子，启动器接通后 辉光放电停止，双金属片冷却，又把触点断开，这时镇流器感应出高电压加在灯管两端使日 光灯管放电，产生大量紫外线，灯管内壁的荧光粉吸收后幅射出可见的光，日光灯就开始正 常工作。启动器相当一只自动开关，能自动接通电路（加热灯丝）和开断电路（使镇流器产 生高压，将灯管击穿放电）镇流器的作用除了感应高压使灯管放电外，在日光灯正常工作时， 起限制电流的作用，镇流器的名称也由此而来，由于电路中串联着镇流器，它是一个电感量 较大的线圈，因而整个电路的功率因数不高。 负载功率因数过低，一方面没有充分利用电源容量，另一方面又在输电电路中增加损耗， 为了提高功率因数，一般最常用的方法是在负载两端并联一个补偿电容器，抵消负载电流的 一部分无功分量。在日光灯接电源两端并联一个可变电容器，当电容器的容量逐渐增加时， 电容支路电流 Ic也随之增大，因 Ic超前电压 U90°，可以抵消电流 IG的一部分无功分量 IGL， 结果总电流 I 逐渐减小，但如果电容器 C 增加过多（过补偿）。ICS＞ICL总电流又将增大（I3 ＞I2）。 三、实验任务 首先设计一个电路，能提高日光灯电路的功率因数，并研究提高电路功率因数的方法， 并用仿真软件进行仿真，电路正常运行后，按下述步骤进行：