实训任务1.3电源外特性的测试与分析讲义
《电工基础教案》——单相变压器的极性和外特性测定教案
《电工基础教案》——单相变压器的极性和外特性测定教案一、教学目标：1. 让学生了解并掌握单相变压器的基本原理和结构。
2. 使学生能够正确判断单相变压器的极性，并掌握其外特性测定方法。
3. 培养学生的实际操作能力和团队协作精神。
二、教学内容：1. 单相变压器的基本原理和结构。
2. 单相变压器极性的判断方法。
3. 单相变压器外特性的测定方法。
三、教学方法：1. 采用讲授法讲解单相变压器的基本原理和结构。
2. 采用演示法展示单相变压器的极性判断和外特性测定过程。
3. 采用实践操作法让学生亲自动手进行实验，培养学生的实际操作能力。
四、教学准备：1. 准备单相变压器实验装置。
2. 准备实验指导书和实验报告模板。
3. 准备实验安全防护用品。
五、教学过程：1. 讲解单相变压器的基本原理和结构，让学生了解其工作原理和组成部分。
2. 演示单相变压器极性的判断方法，让学生掌握如何正确判断变压器的极性。
3. 讲解单相变压器外特性的测定方法，让学生了解如何测定变压器的外特性。
4. 分组进行实验，让学生亲自动手操作，测定单相变压器的极性和外特性。
教学评价：1. 学生能正确判断单相变压器的极性。
2. 学生能熟练进行单相变压器外特性的测定。
六、教学延伸：1. 介绍单相变压器在不同负载下的性能表现。
2. 探讨单相变压器在电力系统中的应用及其重要性。
3. 引导学生思考如何提高单相变压器的效率和可靠性。
七、教学难点：1. 单相变压器极性的判断方法。
2. 单相变压器外特性测定的操作步骤。
八、教学建议：1. 在讲解单相变压器原理时，结合实际情况举例说明，以便学生更好地理解。
2. 在实验过程中，教师应密切关注学生的操作，及时纠正错误，确保实验安全。
3. 鼓励学生在实验报告中提出自己的观点和思考，培养学生的创新意识。
九、教学反馈：1. 课后收集学生的实验报告，对报告的质量进行评价。
2. 听取学生的反馈意见，了解教学效果，不断调整教学方法。
电工学实验讲义
实验一 电路元件伏安特性的测绘一、实验目的1. 学会识别常用电路元件的方法。
2. 掌握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的测绘。
3. 掌握实验箱上直流电工仪表和设备的使用方法。
二、原理说明任何一个二端元件的特性可用该元件上的端电压U 与通过该元件的电流I 之间的函数关系I ＝f(U)来表示，即用I -U 平面上的一条曲线来表征，这条曲线称为该元件的伏安特性曲线。
1. 线性电阻器的伏安特性曲线是一条通过 坐标原点的直线，如图1-1中a 所示，该直线 的斜率等于该电阻器的电阻值。
2. 一般的白炽灯在工作时灯丝处于 高温状态， 其灯丝电阻随着温度的升高 而增大，通过白炽灯的电流 越大，其温度 越高，阻值也越大，一般灯泡的“冷电阻” 与“热电阻”的阻值可相差几倍至十几倍，所以它的伏安特性如图1-1中b 曲线所示。
图1-13. 一般的半导体二极管是一个非线性电阻元件，其伏安特性如图1-1中 c 所示。
正向压降很小（一般的锗管约为0.2～0.3V ，硅管约为0.5～0.7V ），正向电流随正向压降的升高而急骤上升，而反向电压从零一直增加到十多至几十伏时，其反向电流增加很小，粗略地可视为零。
可见，二极管具有单向导电性，但反向电压加得过高，超过管子的极限值，则会导致管子击穿损坏。
4. 稳压二极管是一种特殊的半导体二极管，其正向特性与普通二极管类似，但其反向特性较特别，如图1-1中d 所示。
在反向电压开始增加时，其反向电流几乎为零，但当电压增加到某一数值时（称为管子的稳压值，有各种不同稳压值的稳压管）电流将突然增加，以后它的端电压将基本维持恒定，当外加的反向电压继续升高时其端电压仅有少量增加。
注意：流过二极管或稳压二极管的电流不能超过管子的极限值，否则管子会被烧坏。
三、实训设备四、实验内容1. 测定线性电阻器的伏安特性按图1-2接线，调节稳压电源的输出电压U，从0 伏开始缓慢地增加，一直到10V左右，记下相应的电压表和电流表的读数U R、I。
实验1_弧焊电源外特性实验
实验一弧焊电源外特性实验一、实验目的1.理解弧焊电源外特性的含义。
2.掌握弧焊电源外特性的测试方法。
3.测定ZX7-400电焊机的外特性。
二、实验设备ZX7-400电焊机、PTE-750E智能电源测试台、感应调压器三、实验内容在电源参数一定的条件下，改变负载时，电源输出的电压稳定值U y与输出的电流稳定值I y之间的关系U y=f(I y),称为电源的外特性。
对于直流电源，U y和I y为平均值，对于交流电源则为有效值。
外特性可用曲线来表示，这种曲线叫外特性曲线。
外特性曲线与纵坐标的交点即为弧焊电源的空载电压，外特性曲线与横坐标的交点即为弧焊电源的短路电流。
不同的焊接方法对电源外特性有不同的要求。
根据外特性曲线的形状，焊接电源的外特性可分为平特性和下降特性两大类。
1、平特性特点是输出电压基本上不随输出电流的变化而变化(略有变化)，又称恒压特性，适用于作为熔化极气体保护焊和电渣焊的电源。
2、下降特性特点是输出电压随输出电流而下降。
根据输出电压下降的快慢程度，又可分成缓降、陡降、垂降三种，其中垂降外特性又称恒流特性，因为当弧长发生变化时，输出电流基本保持不变。
下降特性适用于作为焊条电弧焊、埋弧焊和钨极氩弧焊的电源。
四、实验步骤1.观察和熟悉焊机外形，记录铭牌数据。
2.熟悉实验电路的连接和各个设备的功能及使用。
3.利用PTE-750E智能电源测试台测量ZX7-400电焊机电源的外特性。
4.关闭测试台和电源。
五、实验报告内容六、思考题1.交流焊机有哪几种典型类型，它们的结构有何区别及联系？2.ZX7-400电焊机是如何获得下降外特性的。
实验1_弧焊电源外特性实验
实验1_弧焊电源外特性实验实验一弧焊电源外特性实验一、实验目的1.理解弧焊电源外特性的含义。
2.掌握弧焊电源外特性的测试方法。
3.测定ZX7-400电焊机的外特性。
二、实验设备ZX7-400电焊机、PTE-750E智能电源测试台、感应调压器三、实验内容在电源参数一定的条件下，改变负载时，电源输出的电压稳定值U y与输出的电流稳定值I y之间的关系U y=f(I y),称为电源的外特性。
对于直流电源，U y和I y为平均值，对于交流电源则为有效值。
外特性可用曲线来表示，这种曲线叫外特性曲线。
外特性曲线与纵坐标的交点即为弧焊电源的空载电压，外特性曲线与横坐标的交点即为弧焊电源的短路电流。
不同的焊接方法对电源外特性有不同的要求。
根据外特性曲线的形状，焊接电源的外特性可分为平特性和下降特性两大类。
1、平特性特点是输出电压基本上不随输出电流的变化而变化(略有变化)，又称恒压特性，适用于作为熔化极气体保护焊和电渣焊的电源。
2、下降特性特点是输出电压随输出电流而下降。
根据输出电压下降的快慢程度，又可分成缓降、陡降、垂降三种，其中垂降外特性又称恒流特性，因为当弧长发生变化时，输出电流基本保持不变。
下降特性适用于作为焊条电弧焊、埋弧焊和钨极氩弧焊的电源。
四、实验步骤1.观察和熟悉焊机外形，记录铭牌数据。
2.熟悉实验电路的连接和各个设备的功能及使用。
3.利用PTE-750E智能电源测试台测量ZX7-400电焊机电源的外特性。
4.关闭测试台和电源。
五、实验报告内容六、思考题1.交流焊机有哪几种典型类型，它们的结构有何区别及联系？2.ZX7-400电焊机是如何获得下降外特性的。
弧焊电源外特性的测定
实验二弧焊电源外特性的测定一、实验目的1、熟悉BXl—300型或BX3—300型弧焊变压器的构造和调节电流的方法；2、测定弧焊变压器的外特性和调节特性，并学会测定一般弧焊电源电特性的方法。
二、实验装置及实验材料1、弧焊变压器(BX3—500型) 1台2、变阻器(PZ—300型) 4台3、钳形电流表（0～600A）1只4、交流电压表(100V) 2只三、实验原理电弧焊时，弧焊电源与电弧组成一个供电与用电系统。
在电源内部参数不变的情况下，改变负载，弧焊电源输出的电压和电流之间的关系称为弧焊电源的外特性。
为满足焊接的要求，弧焊电源的外特性曲线的形状大体有三种类型，如图2－1。
分别是下降外特性a）、平外特性b）和双阶梯型外特性c）。
U UI I Ia）b）c）图2－1 弧焊电源的外特性曲线的形状手弧焊保持恒定的弧长是困难的，只有当弧长变化时焊接电流变化很小，才能保证电弧稳定燃烧和焊接规范稳定。
要满足这个要求，手弧焊电源应当具有陡降的外特性如图3－1a)。
对于本实验所用的弧焊变压器，下降外特性的获得是通过增大弧焊变压器自身的漏抗来实现的。
焊接时，由于工件的厚度及所选用的焊条直径不同，要选用不同的焊接电流。
要求弧焊电源应具有多条外特性曲线族，以便和电弧静特性曲线相交得到一系列稳定工作点，这种可调节的性能就是弧焊电源的调节特性。
四、试验方法及实验步骤1、观察BX3—500型弧焊变压器的构造，了解和掌握初、次级绕组分布的特点和绕组的接线，电流调节机构和电流大挡、小挡粗调的连接方法。
2、测定弧焊变压器的外特性（1）图3—2接好线。
用两台PZ—300型变阻器并联，然后串联在焊接回路里作为电弧负载。
用脚踏开关作为短路开关。
图2－2 外特性实验电路图（2）把变阻器的闸刀开关全都拉开，记录空载电压值；（3）逐次合上变阻器的各个闸刀开关，逐步减小变阻器的电阻值，以增大电流，再踩下脚踏开关造成短路。
每调一次电阻后，把电压表和电流表的读数记录于表2—1中；（4）旋转手柄，改变变压器的初、次级绕组的位置，重复步骤(1)、(2)和（3）的过程，把每次电压表和电流表的读数记录于表2—1中。
电源外特性的测定
实验一电源外特性的测定一、实验目的：1、熟练掌握万用表的使用方法，并能够熟练使用直流电流表和直流电压表2、理解短路和短路两种状态的特点。
3、理解电路的路端电压是什么？电路的路端电压随外电路电阻变化的规律是什么4、利用全电路欧姆定律验证电源外特性，并加深对电源外特性的理解。
二、实验器材1、万用表一个、直流稳压电源一个、导线、开关等若干。
2、直流电压表和直流电流表（实验台自带），电流表选择量程0—25mA—50mA为宜。
三、实验原理图（实验电路图如图1所示）图1. 电源外特性的测定实验电路图四、实验原理1、根据全电路欧姆定律I=E/（R+r）可知，当电源的电动势E和内阻r保持不变时，改变外电路电阻R的值，电路中的电流I，内电阻Ur、路端电压U随之改变。
2、若增大时，总电流I减小，则内电阻上的电压上的电压Ur=Ir随之减小，因而路端电压U=E-Ur增大，当R增大到近似无穷大即短路时，I=0，U=E，即短路时的路端电压U 等于电源的电动势E，此时测出的路端电压U就是电源的电动势E。
3、若R减小时，总电流I增大，则内电阻上的电压Ur=Ir随之增大，因而路端电压U=E-Ur 减小，当R减小到为零即短路时，I=E/r, Ur=E，U=0，由于电源的内电阻比较小，所以短路时的电流比较大，极易烧毁电源和其他元件，注意避免。
五、实验步骤1、按电路图连接好实验电路。
2、短开外电路，用直流电压表测出此时的路端电压即电源的电动势E。
3、连接好外电路，调节滑动电位器，使阻值R逐渐变小，观察电压表的读数的变化情况，并将数据填入表中。
4、用示波器测量出电源外特性曲线，并画出来。
六、实验数据记录。
测定直流稳压电源与实际电压源的外特性实验数据实验数据
测定直流稳压电源与实际电压源的外特性实验数据实验数据
在测定直流稳压电源与实际电压源的外特性时，一般可以进行以下实验：
1. 输出电压稳定性实验：通过给定的负载条件，测量输出电压的波动情况以评估直流稳压电源的稳定性能。
2. 输出电流能力实验：测试直流稳压电源的最大输出电流能力，以确定其是否满足实际应用的需求。
3. 转换效率实验：测量直流稳压电源在不同负载情况下的输入功率和输出功率，计算转换效率，以评估其能量转化的效率。
4. 调整时间实验：通过对直流稳压电源的输入电压进行突变，观察输出电压的调整时间，以评估其动态响应能力。
以上只是一些常见的实验内容，具体的实验数据需要根据具体的实验设备和实验要求进行设计和采集。
确保在实验过程中遵守相关的安全操作规范，并确保设备和电源的正确连接和使用。
实验 电源的外特性
实验九 电源的外特性
一、实验目的
1.1 理解电源的端电压和负载电流的关系以及影响端电压的因素。
1.2熟悉实验的操作步骤以及电流表、电压表、万用表的使用方法。
二、实验设备
1、YL-GD 装置的可调稳压电源（0~30V 、0~2A ）、多量程电流表、数字电压表。
2、透明元件盒A1-R04、A1-R10、A4-S1。
3、万用表。
三、实验内容与实验步骤
3.1在通用电路板上按图2.1插拼联接。
3.2检查电路联接无误后，将实验台的的C 组直流稳压电源电压调至电路需求电压并接入电路中。
3.3当开关S 断开时，读出电压表和电流表的数值并记入表2.1中。
3.4当闭合S 时，别接入负载电阻200欧、300欧、1K Ω欧，读出三种不同负载电阻时，电流表和电压表的值，并记入表中。
图2.1 电源实验 外特性接线图
表2.1
四、实验注意事项
1、测量时，可调稳压电源的输出电压由0缓慢逐渐增加，应时刻注意电压表和电流表，不超过规定值。
2、稳压电源输出端切勿碰线短路。
3、测量中，随时注意电流表读数，及时更换电流表量程，勿使仪表超量程。
五、实验报告要求
4.1根据记录表2.1的实验数据，绘出端电压U 随负载R 2电流I 变化的外特性（U-I ）曲线。
Ω
Ω,1K Ω)
I (mA)
U
(V)
4.2根据绘出的电源外特性曲线，总结端电压和负载的关系以及分析影响端电压高低的因素。
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1.3.3 受控源
2020/7/26
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电压源的端电压与流过的电流的关系称为电压源的外特性。
实训流程： （1）根据图所示接线。Us为＋6V的直流稳压电压源，视为理想电压源 。调节R2，令其阻值（R1＋R2）由大至小变化（从∞至200Ω），记录两表 的读数。
理想电压源外特性测量电路
的外特性，并与理论分析进行对比。
注意：测电流源外特性时，不要忘记测短路时的电流值， 注意恒流源负载电压不要超过20V，负载不要开路。
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独立源：电压或电流是定值或是时间的函数，与电路其 他地方的电压或电流无关的电源。
受控源：电流或电压值受到电路中其他支路电流或电压 控制的电源。
受控源是四端元件，有两对端钮，分别为输入端钮和输出端钮。 输入端为控制端，其输入端的电压或电流作为控制量； 输出端为被控制端，输出被控制的电压或电流。
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实训流程：
根据图接线，IS为直流恒流源，视为理想电 流源。调节其输出为10mA，令Ro分别为 1kΩ和∞（即接入和断开分别对应于实际 电流源和理想电流源），调节电位器RL（ 从0至470Ω），测出这两种情况下的电压 表和电流表的读数。
（1）自拟数据表格，记录实验数据。 （2）绘制理想电流源和实际电流源的外特性曲线。 （3）根据理想电流源和实际电流源的外特性曲线总结、归纳电流源
（2）电压源输出的电流由它与外接电路的情况共同决定。
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1.电压源及其VCR Ia
+ US _ Uab
2
R1 2
R2
b 例 设: US=10V
则： 当R1接入时 ： I=5A 当R1 、R2 同时接入时： I=10A
恒压源切忌短路
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2.实际电压源 （1）电路模型 理想电压源US或uS
串联一个电阻R0 （2）伏安特性： 电压源串上负载电阻RL后电路模型
伏安特性： U US IR0
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2.实际电压源
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短路电流 大，一般 不允许短 路
伏安特性：
U US IR0
特点：1）曲线与R0有关，
R0越大， 曲线斜率越大。
2）有载时，U＜US
3）开路时，I=0 ∴U=US 4）短路时，RL=0，
U（V） I（mA） 0
表1-14 实际电压源外特性的测量
U（V） I（mA） 0
【实验注意事项】 （1）在测电压源外特性时，不要忘记测空载时的电压值。 （2）换接线路时，必须关闭电源开关。 （3）直流仪表的接入应注意极性与量程。
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电源是向电路提供能量或信号的元件或设备。干电池、 蓄电池、发电机和各种信号源都是常见的电源。电源有两 种类型，即电压源和电流源。
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根据其控制量和被控制量的不同，可将受控源分为四 类：电流控制电压源（简称流控电压源，CCVS），电压 控制电压源（简称压控电压源，VCVS），电流控制电流 源（简称流控电流源，CCCS），电压控制电流源（简称 压控电流源，VCCS）。
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1、电流控制电压源 受控量与控制量之间的关系：
外电路流源及其VCR
I
恒流源两端电压由
外电路决定
Is
U
例 设: IS=1 A 则: R=1 时， U =1 V。 R=10 时， U =10 V。
恒流源切忌开路
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R
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恒流源举例
晶体三极管
Ib +b - Ube
Ic
c
Uce
e
+
-
Ic Ib
Uce
Ic Ib
实际电压源外特性测量电路
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实训流程： （2）根据图1.24接线，虚线框可模拟为一个实际的电压源。调节R2，令 其阻值从∞至200Ω变化，记录两表的读数。 （3）绘制理想电压源和实际电压源的外特性曲线。
理想电压源外特性测量电路
实际电压源外特性测量电路
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实训流程： 表1-13 理想电压源外特性的测量
主 编：徐超明 副主编：李 珍、姚华青、陈建新
王平康、刘 强
工作任务：
◦ 电流和电压的测量。 ◦ 电阻器的认识及测量。 ◦ 电阻元件伏安特性的测试。 ◦ 电源外特性的测试与分析。 ◦ 电位的测定与计算 ◦ 用伏安法测量电功率。
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实训1-7：电压源外特性的测绘
1.3.1 电压源 1.3.2 电流源
I
US R0
IS
5）R0=0时， U=US ，且与 负载无关， 为理想电压源
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1.电流源及其VCR
I
a
u
伏
安
Uab
特
Is
性
i b
IS
特点： （1）电流源输出的电流是一个定值IS或是确定的时 间函数iS（t），与它两端电压的大小、方向无关； （2）电流源两端电压的大小和极性取决于它及其所连接的
U2 = I1
I1是控制量，U2是被控制量， γ称为转移电阻，单位为欧姆（Ω）。
典型模型：他励直流发电机的输出电压受励磁线圈电流的控制。 2、电压控制电压源
受控量与控制量之间的关系：
U2 = U1
U1是控制量，U2是被控制量， μ称为电压放大系数，单位为无量纲。
当 I b 确定后，I c 就基本确定了。在 IC 基本恒定的范 围内 ，I c 可视为恒流源 (电路元件的抽象) 。
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2.实际电流源 （1）电路模型
为理想电流源IS并 上一内阻R0
（2）伏安特性
伏安关系
U I IS R0
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2.实际电流源 （2）伏安特性 伏安关系
U I IS R0
特点：1）曲线与R0有关，R0越大，曲线斜率越大
2）有载时，I＜IS 3）开路时，I=0 ∴U=ISR0 4）短路时，U=0，I=IS
电流全部流过内阻R0， 电源内阻把电流源的所
有能量消耗掉。一般不 允许开路。
5）R0=∞时， I=IS ，且与负载无关，为理想电流源
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干电池
叠层电池 纽扣电池
蓄电池
稳压电源
各种直流电源
电压源：给外电路提供稳定电压，如各种电池、发电机等。 分
电流源：给外电路提供稳定电流，如电子电路合成电源。
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1.电压源及其VCR
RO= 0 时的电压源.
Ia
或者恒压源
u
+
US
US _
Uab
i
b
伏安特性
特点：（1）电压源输出的电压是一个定值US或是确定的时 间函数uS（t），它由自身情况决定，与流经它的电流大小 、方向无关；