电工电子技术实验报告

电工电子技术实验报告

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天津工业大学电气工程与自动化学院电工教学部

二零一三年九月

目录

第一项实验室规则------------------------------------------------------------------ i 第二项实验报告的要求------------------------------------------------------------ i 第三项学生课前应做的准备工作------------------------------------------------ii 第四项基本实验技能和要求----------------------------------------------------- ii 实验一叠加定理和戴维南定理的研究------------------------------------------ 1实验二串联交流电路和改善电路功率因数的研究--------------------------- 7实验三电动机的起动、点动、正反转和时间控制--------------------------- 14实验四继电接触器综合性-设计性实验----------------------------------------20 实验五常用电子仪器的使用---------------------------------------------------- 22实验六单管低频电压放大器---------------------------------------------------- 29实验七集成门电路及其应用---------------------------------------------------- 33 实验八组合逻辑电路------------------------------------------------------------- 37实验九触发器及其应用---------------------------------------------------------- 40 实验十四人抢答器---------------------------------------------------------------- 45附录实验用集成芯片---------------------------------------------------------- 50

第一项电工电子技术实验室规则

为了在实验中培养学生严谨科学的作风，确保人身和设备的安全，顺利完成实验任务，特制定以下规则：

一、教师应在每次实验前对学生进行安全教育。

二、严禁带电接线或拆线。

三、接好线路后，要认真复查，确信无误后，方可接通电源。如无把握，

须请教师审查。

四、发生事故，要保持镇静，迅速切断电源，保持现场，并向教师报告。

五、欲增加或改变实验内容，须事先征得教师同意。

六、非本次实验所用的仪器、设备，未经教师允许不得动用。

七、损坏了仪器、设备，必须立即向教师报告，并作出书面检查。责任

事故要酌情赔偿。

八、保持实验室整洁、安静。

九、实验结束后，要拉下电闸，并将有关实验用品整理好。

第二项实验报告的要求

规定一律用实验报告纸认真填写实验报告。

实验报告所含具体内容要求如下：

一、实验目的

二、课前完成的预习内容

包括报告书中所要求的理论计算、预习思考题、设计电路和表格等。

三、实验数据表格及处理

此处所指数据是课后根据实验原始记录整理重抄的正式数据，并按

指导书要求加以必要处理。

四、实验总结

即完成指导书所要求的总结、问题讨论及心得体会。如有设计电路、

曲线，应画出。

第三项学生课前应做的准备工作

一、阅读实验指导书，了解实验内容，明确实验目的，清楚有关原理。

二、事先完成正式实验报告中的“实验目的”“实验预习”两项内容，特别

是预习实验必须在实验之前认真完成，否则不允许做实验。

三、按实验指导书要求，设计原始数据记录表格，以备实验记录和课后整

理用。

第四项基本实验技能和要求

要求通过本课程的实验，能使同学们掌握实验的基本技能，希望同学们在实验中注意培养和训练。

一、安全操作训练和科学作风

1．接线时最后接电源部分（拆线时应先拆电源部分），接完线后仔细复查。

严禁带电拆、接线。出现事故时应立即断开电源，并向教师报告情况，检查原因，勿乱拆线路。

2．接完电路后，在开始实验前应做好准备工作，例如：

①交流电源输出调节在最小位置上（反时针到头）。

②电压表、电流表或其他测量仪器（如万用表、数字万用表）的量程应置

于经过估算的一挡或最大量程上。

3．合电源闸前要得到教师和同组人的允许。每次开始操作前应告诉同组的人，互相密切配合。加负荷或变电路参数时应监视各仪表，若有异常现象，如冒烟、烤糊味、指针到极限位置、指针打弯等，都应立即断电检查。

4．注意各种仪器仪表的保护措施，如电流表的短路开关（防止电动机启动电流冲击）；有些仪表用保险丝做过载保护，不得随便更换。监视仪表过载指示灯，过载跳闸机构，等等。

5．预操作（在实验之前先操作和观察一下），其目的在于：

①看电路运行和仪表指示是否正常；

②看所测电量数据变化趋势，以便确定实验曲线取点；

③找出变化特殊点，作为取数据的重点；

④熟悉操作步骤。

二、一些实验技能

1．接线能力

①合理安排仪表元件的位置，接线该长则长、该短则短，尽量做到接线

清楚、容易检查、操作方便。

②接线要牢固可靠。

③先接电路的主回路，再接并联支路。

2．合理读取数据点

应通过预操作，掌握被测曲线趋势和找出特殊点：凡变化急剧的地方取点密，变化缓慢处取点疏。应使取点尽量少而又能真实反映客观情况。

3．正确、准确地读取电表指示数

①合理选择量程,应力求使指针偏转大于2/3满量程时较为合适，同一量

程中，指针偏转越大越准确。

②在电表量程于表面分度一致时，可以直读，不一致时则先读分度数，

即记下指针指示的格数，再进行换算，并注意读出足够的有效数字，不要少读或多读。

4．配合实验结果的有效数字选择曲线坐标比例尺，避免夸大或忽略实验结果的误差。

三、使用设备的一般方法

1．了解设备的名称、用途、铭牌规格、规定值及面板旋钮情况。

2．着重搞清楚设备使用的极限值。

①着重搞清楚设备情况。要注意其最大允许的输入量，如调压器、稳压电

源有最大输出电流限制；电机有最大输出功率限制；信号源有最大输出功率及最大信号电流限制。

②对量测仪表仪器，要注意最大允许的输入量。如电流表、电压表和功率

表要注意最大的电流值或电压值。万用表、数字万用表、数字频率计、示波器等的输入端都规定有最大允许的输入值，不得超过，否则会损坏设备。对多量程仪表（如万用表）要正确使用量程，千万不能用欧姆挡测量电压或用电流挡测量电压等。

3．了解设备面板上各旋钮的作用。使用时应放在正确的位置，禁止无意识的乱拨动旋钮。

4．正式使用设备前应设法判断其是否正常。有自校功能的可通过自校信号对设备进行检查，如示波器有自校正弦波或方波，频率计有自校标准频率。

_______________实验报告

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姓名_____________ 学号_________________ 同实验者_____________ 实验一叠加定理和戴维南定理的研究

一、实验报告要求

1．预习报告内容的要求：实验目的、实验设备（写出具体实验箱的型号和测量仪表的型号）、实验内容及步骤，根据实验内容，具体画出线路

及实验参数，计算结果，以及设计出测量用的记录表格。

2．总结报告内容的要求：除预习报告内容之外，再增加数据的误差分析或曲线比较，理论分析，故障分析和心得体会。

二、实验目的

1．熟悉实验台的整体布置及交、直流电源和交、直流仪表的使用。

2．掌握线性电路的叠加定理。

3．握戴维南定理和有源二端网络等效参数的测量方法。

4．研究电源等效变换的条件。

三、实验设备

实验箱（EEL-51）(EEL-53)、恒压源、直流电压表、直流电流表

四、实验内容

1．熟悉实验台的整体布局、记录实验台的主要设备和仪表的参数。要求记录：设备的名称、规格、量程及精度。

2．熟悉直流恒压源、恒流源和直流电压表、电流表的使用。

（1）叠加定理的研究

_______________实 验 报 告

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姓名_____________ 学号_________________ 同实验者_____________

使用EEL-53实验箱，按叠加原理图1-1进行实验，测量每个电源（V U S 121=，V U S 62=）单独作用时和共同作用时各支路电流值，将未接入二极管时的测量结果填入表1-1中。

（2）戴维南定理的研究

①由实验箱EEL-53中的戴维南定理实验电路（图1-2）连接电路，恒

图1-1

4

5

_______________实 验 报 告

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姓名_____________ 学号_________________ 同实验者_____________

压源Us=12V ，恒流源Is=20mA 。

②测量该有源二端网络的外特性，负载电阻R L 在100Ω~990Ω之间变化，测量R L 上的电压U 和电流I ，填入表1-2中。 表1-2 ③测量有源二端网络的开路电压U O 和等效内阻R O ，填入表1-3中。

10Ω

L Ω 图1-2

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姓名_____________ 学号_________________ 同实验者_____________

④由图1-3将U O和R O相串联构成一个等效电压源，接入负载R L（100Ω

~990Ω）测量其外特性，即测量R L上的电压U和电流I，与原有源二端网络进行比较，填入表1-4中。

表1-4

3．电压源与电流源等效变换条件的研究

①测量电压源（Es=6V，R O=510Ω）外接负载R L=200Ω时，电路中的电流

I L和负载上电压U L。

②组成一个电流源（Is可调节，并联电阻R O=510Ω）外接负载R L=200Ω，

调节Is使负载中的电流I L和电压U L等于电压源中测量的负载中的电流

I L和电压U L，判别Is的值是否满足等效变换的条件。

_______________实 验 报 告

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姓名_____________ 学号_________________ 同实验者_____________

五、实验注意事项

1．测量直流电压应并联在被测元件上，注意正负极性。测量直流电流时应串联在被测支路中，要注意电流的方向。

2．选择测量仪表的量程，根据估算选择稍大的量程，如电流偏小，再降低量程，以保证测量的精度。注意测量仪表报警铃响时，应关闭仪表的电源，检查原因，改正后重新合上仪表的电源。

3．正确使用可调直流恒压源和恒流源，正确读数（读数以电压表测量为准，而不以电源表盘指示值为准）。

4．使用电流插头测量时应注意仪表的极性的正确连接，以及读数时"",""-+ 号的记录。

5．叠加定理实验中，每个电源单独作用时，去掉另一个电源，是由开关S 1 ，S 2 操作完成，而不能将直流电源短路。 6．恒流源的负载不可开路。 7．改接线路时要关掉电源。

8．测量有源二端网络的等效内阻时，恒流源要开路，并将恒压源除去。除去恒压源时，应先将实验台上的恒压源去掉后，再将实验箱上线路图中的恒压源的输入端短接，且不可带着恒压源直接短接恒压源。 六、预习思考题

1．叠加定理实验中1S U ，2S U 分别单独作用时实验中应如何操作？

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姓名_____________ 学号_________________ 同实验者_____________ 2．如何测量有源二端网络的开路电压和短路电流？如何测量有源二端网络的等效内阻R0？

3．电压源和电流源等效变换的条件是什么？恒压源和恒流源能否等效变换，为什么？

七、实验总结

实验中出现的问题、解决方案及心得体会。

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姓名_____________ 学号_________________ 同实验者_____________ 实验二串联交流电路和改善电路功率因数的研究

一、实验报告要求

1．预习报告内容的要求：实验目的、实验设备（写出具体实验箱的型号和测量仪表的型号）、实验内容及步骤，根据实验内容，具体画出线

路及实验参数，计算结果，以及设计出测量用的记录表格。

2．总结报告内容的要求：除预习报告内容之外，再增加数据的误差分析或曲线比较，理论分析，故障分析和心得体会。

二、实验目的

1．研究正弦交流电路中电压、电流相量之间的关系及电路参数的确定。

2．学习使用功率表测量有功功率的方法。

3．掌握改善电路功率因数的方法。

三、实验仪器和设备

根据实验具体内容确定所需的仪表和设备。（要求确定使用的实验箱的型号和确定实验台仪表和设备的名称、型号。）

四、实验内容

1．测量30w日光灯线路的P、U和I

①连接日光灯线路，如图2-1。由教师检查无误后才允许通电实验。

②调节自耦调压器的输出为220V，测量P、U、U L、U R、cosΦ及电流

I，填入表2-1。

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学院_____________ 班级_________________ 日期_________________

姓名_____________ 学号_________________ 同实验者_____________ 2．改善电路的功率因数

①按线路图2-2接入补偿电容器，输入220V电压，测量P、U、I、I RL、

I C、cosΦ，填入表2-2中。

②改变电容C的值，重新测量上述各量，填入表2-2中，分析各量的变

化依据。

图2-1辉启器

图2-2启辉器

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姓名_____________ 学号_________________ 同实验者_____________

五、实验注意事项

1．本实验连接好线路后，必须经教师检查无误后，方可合上电源进行实验。

2．实验台上的日光灯控制开关，一定要由“照明”打到“实验”位置。

3．日光灯灯管和镇流器一定要串联连接，否则会损坏灯管。

4．电流表一定要串接在被测线路中，电压表一定要与被测器件并联测量。

5．功率表一定要注意正确连线，其电流线圈应串在被测线路中，电压线圈要并在被测负载上，电流线圈和电压线圈的同名端必须连在一起。

6．线路连接正确，日光灯不能启辉时，应检查启辉器是否接触良好。

六、预习思考题

1．了解日光灯的工作原理，阅读附录中的说明。

2．实验中测量的三个电压U（电源电压），U L（镇流器上的电压）和U R（灯管上的电压）有什么关系？为什么？实验完毕调压器为什么

要回到0处？

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学院_____________ 班级_________________ 日期_________________

姓名_____________ 学号_________________ 同实验者_____________ 3．并联电容器补偿提高功率因数，是提高哪里的功率因数？而对负载本

身的功率因数有什么影响？

4．并联补偿电容器提高功率因数，是否补偿电容器并联电容值越大越好？为什么？

5．日光灯电路中，若镇流器短路或未接入，其后果如何？

七、实验总结

实验中出现的问题、解决方案及心得体会。

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姓名_____________ 学号_________________ 同实验者_____________

附录日光灯工作原理

日光灯电路由荧光管、镇流器、启辉器三者组成，如图2-1所示。

1、荧光管

荧光管是一根内充少量水银蒸气和惰性气体的玻璃管。管内壁涂一层荧光粉，灯管两端有灯丝和电极，在交变电压下，两电极将交替发射和吸收电子。当灯管两端电极加上高压时，管内水银蒸气游离放电，发生弧光，弧光中的紫外线射到管壁荧光粉上，使它受到激励而发出可见光，发光的颜色随荧光质不同而异。一般作照明的荧光灯，所发出的光接近于天然光，因此常称为日光灯。

2、镇流器

镇流器是一个铁芯线圈，其作用有两个，一是在启动时，当启辉器接通又断开的瞬间感应一个很高的电压，使荧光管发生弧光放电。二是在日光灯正常发光时，在镇流器上降落部分电压，使灯管两端有较低的工作电压，限制灯管的工作电流，使荧光管工作稳定。

3、启辉器

启辉器是一个小型辉光管，内充惰性气体，并装有两个电极，其中一个电极由双金属片制成，两片的热膨胀系数不同。平常两电极是不接触的，当加上足够电压时，管内气体游离而发生辉光放电，双金属电极因受热而向膨胀系数小的金属片伸胀，使两电极触电接通，当一旦接通后两电极间电压变为零，放电停止。双金属片冷却将恢复原状，两电极触电又断开，所以启辉器实际上是一个自动开关。如图2-1。

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姓名_____________ 学号_________________ 同实验者_____________ 4、日光灯的启燃过程

电路接上电源之初，电源电压不足以使荧光管放电，全部电压加在启辉器的两极上，启辉器首先放电，使两触点闭合，电路接通，电流流过镇流器、两个灯丝和启辉器。此时电路中的电流约比荧光管正常工作电流高两倍，使灯丝很快烧热而产生电子发射，但电路接通后（约经过零点几秒），因启辉器中双金属片变冷恢复原状，使电路突然中断。在电路断开的瞬间镇流器两端产生超过荧光管正常工作电压（约4-5倍）的自感电动势，它与电源电压迭加，加在荧光管两端电极上，高电压使管中的自由电子与气体碰撞电离，产生弧光放电而使荧光质发出可见光。当荧光管一旦发生放电，由于维持放电的电压较低，一半以上的电源电压降在镇流器上，由于启辉器和荧光管并联，较低的电压便不足以使启辉器辉光放电，触电也不再闭合，启辉器失去开关作用，荧光管则正常工作。

荧光管起燃后，可以近似地看作为电阻负载，它与镇流器串联，因此日光灯电路可以看成R-L串联的交流电路，由于镇流器具有较大的电感，日光灯的功率因数仅为0.4~0.6左右，为此，必要时，常在日光灯电路的电源端并联4-6μF的电容，用来提高电路的功率因数，使之接近于1，以降低电源供给的线路电流。

启辉器两端并联一只小电容，是用来消除启辉器内两电极断开时的电火花的，从而也防止了电火花对无线电的干扰。

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姓名_____________ 学号_________________ 同实验者_____________ 实验三电动机的起动、点动、正反转和时间控制

一、实验报告要求

1．预习报告内容的要求：实验目的、实验设备（写出具体实验箱的型号和测量仪表的型号）、实验内容及步骤，根据实验内容，具体画出线路。

2．总结报告内容的要求：除预习报告内容之外，再增加故障分析和心得体会。

二、实验目的

1．熟悉常用控制电器的结构和使用连接方法。

2．掌握异步电动机的直接起动、点动、正反转和时间控制的原理和连接方法。

3．学会使用万用表检查电器元件和线路的方法。

4．了解异步电动机的结构、铭牌数据和使用连接方法；学会使用转速表测量异步电动机的转速，用兆欧表测量电动机的绝缘。

三、实验设备

根据实验内容选择相应的实验箱，确定使用的器件的名称和规格，选择实验台上使用的设备和仪表。

四、实验内容

1．接触器、按钮和热继电器等常用控制电器的认识和组成的判别。

2．异步电动机绕组的判别，根据铭牌数据，确定连接方法。（注意：实验中三相线电压为220V）