电工电子综合实践9001作业.doc

四川大学网络教育学院

电工电子综合实践

校外学习中心：广东茂名市第一职业技术学校奥鹏
学 生 姓 名：张洪机
专 业：电气工程及其自动化
层 次：专升本
年 级：1303
学 号：aDH1131JJ821
实 验 时 间： 2014年02月03日—08日

实验1：
实 验

题 目

L、C元件上电流电压的相位关系
（实验人数：1人；2014年2月03、04日）
实 验

目 的

1、在正弦电压激励下研究L、C元件上电流，电压的大小和它们的相位关系，以及输入信号的频率对它们的影响。
2、学习示波器、函数发生器以及数字相位仪的使用。
仪 器

仪 表

目 录

1、FLUKE 45型双显示数字万用表
2、HG4181数字相位计
3、TDS 210型数字式实时示波器
4、TDGC2-7kva单相接触式调压器
实 验
线 路

实 验
内 容
及 操
作 步
骤
1、按实验线路电路图接线，检查接线是否正确后通电。
2、调节TDGC2-7kva单相接触式调压器交流电源，使其输出交流电源电压值为24V。
3、用示波器的观察电容两端电压uC和电阻两端电压uR的波形。仔细调节示波器，观察屏幕上显示的波形。
4、记录实验数据。
实 验

分 析

1、在电感电路中，电感元件电流强度跟电压成正比，即I∝U.用 1/（XL）作为比例恒量，写成等式，就得到I=U/（XL）这就是纯电感电路中欧姆定律的表达式。电压超前电路90°。
分析：当交流电通过线圈时，在线圈中产生感应电动势。根据电磁感应定律，感应电动势为（负号说明自感电动势的实际方向总是阻碍电流的变化）。
当电感两端有自感电动势，则在电感两端必有电压，且电压u与自感电动势e相平衡。在电动势、电压、电流三者参考方向一致的情况下，则
设图所示的电感中，有正弦电流通过，则电感两端电压为：

波形与相量图如下：

2、在交流电容电路中，对电容器来说，其两端极板上电荷随时间的变化率，就是流过连接于电容导线中的电流，而极板上储存的电荷由公式q=Cu决定，于是就有：

也可写成：
设：电容器两端电压

由上式可知：
，即
实验和理论均可证明，电容器的电容C越大，交流电频率越高，则越小，也就是对电流的阻碍作用越小，电容对电流的“阻力”称做容抗，用Xc代表。

波形与相量图如下：

实 验
结 论
根据实验及分析可得知电容电感元件上电压与电流的
大小关系及相位关系为：
1.电容元件电压电流大小关系：Uc=U/ω C=XcIc， Ic=ωCU=Uc/Xc;
2.电压电流相位关系：电流超前电压90°。
查阅

资料

目录

1、《电子技术基础》（主编：康华光）；
2、《电路》（四川大学电气信息学院电工基础教研室编）
3、网络上一些相关论著。

实验2：
实 验

题 目

电路功率因数的提高
（实验人数：1人；2014年2月04、05日）
实 验

目 的

1． 了解日光灯电路的结构形式及工作原理；
2． 了解提高感性交流电路功率因数的方法及电路现象；
3、学习功率表的使用方式。
仪 器

仪 表

目 录

1、FLUKE 45型双显示数字万用表
2、电动式功率表
3、RTDG-08电路实验板
4、40W日光灯组件
5、TDGC2-7kva单相接触式调压器
实 验
线 路
日光灯实验线路图
实 验
内 容
及 操
作 步
骤
测量日光灯电路有并联电容和没有并联电容这两种情况下的功率因数，掌握提高功率因数的方法。
1、 日光灯没有并联电容时的操作过程

(1) 先切断实验台的总供电电源开关，按照实验电路图来连线。用导线将调压器输出相线端、总电流测量插孔、日光灯电流测量插孔、镇流器、日光灯灯丝一端、启辉器、日光灯灯丝另一端、调压器输出地线端按顺序联接到实验线路中。
(2) 用导线将电容器电流测量插孔与电容器组串联再与上述日光灯电路并联，并将电容器组中各电容器的控制开关均置于断开位置。注意，电容器电流测量插孔应联接在总电流测量插孔的后面。
(3) 实验电路接线完成后，需经过检查无误，方可进行下一步操作。
(4) 将安装在电工实验台左侧面的自耦变压器调压手柄按照逆时针方向旋转到底。
(5) 闭合实验台的总供电电源开关，按下启动按键。
(6) 按下调压按键，使实验台的调压器开始工作，这时实验台上的三相电压表显示调压器的输出电压。
(7) 闭合交流电表开关，用导线将交流电压表与调压器输出端相联接，按顺时针方向旋转自耦变压器的调压手柄，用交流电压表监测，将调压器输出电压逐渐调升至220V。这时安装在实验台内部的日光灯灯管将会点亮，日光灯电路开始正常工作。
(8) 使用交流电压表、交流电流表，按表2—1中的顺序测量电路端电压U、电路总电流I、日光灯灯管电压UR，将测量结果记入表2—1中。

表2—1 日光灯电路的测量

项目
U (V)
I (A)
UR (V)
cosФ
测量值
210
220
71.8
0.34

2. 日光灯并联电容时的操作过程

按照表2—2中列出的电容器容量值，逐项测量电路总电流I、日光灯支路电流IR(或IL)、电容器支路电流IC的数值，并将测量结果记入表2—2中。

表2－2并联电容提高功率因数

项目
电容值
I (mA)
IR或IL (mA)
IC (mA)
cosФ
0 μF
220
220
0
0.34
1 μF
160
140
20
0.48
2.2 μF
90
10
100
0.83
4.7 μF
100
190
290
0.78
9.4 μF
480
180
660
0.17

实 验

分 析

功率因数的提高应用于我们的生产生活实际具有重要的意义。在正弦交流电路中，功率因数的高低关系到交流电源的输出功率和电力设备能否得到充分利用。 为了提高交流电源的效率，减少线路的能量损耗，可采取在感性负载两端并联适当容量的补偿电容，从而改善电路的功率因数。 并联了补偿电容器C 以后，原来的感性负载取用的无功功率中的一部分将由补偿电容提供，这样由电源提供的无功功率就减少了，电路的总电流Ỉ 也会减小，从而使得感性电路的功率因数cos φ得到提高，线路输送效率就得到提高。
实 验
结 论
1、根据实验数据，日光灯线路并联2.2 μF的电容时功率因数最高；
2、通过实验可知，感性交流电路可以用补偿电容的办法提高功率因数。
查阅

资料

目录

1、《电子技术基础》（主编：康华光）；
2、《电工工艺实习》（周卫星主编）〈中国电力出版社〉
3、《电路》（四川大学电气信息学院电工基础教研室编）
4、网络上一些相关论著。

实验3：
实 验

题 目

整流、滤波和稳压电路
（实验人数：1人；2014年2月05---08日）
实 验

目 的

1.了解桥式整流电路的原理，以及输入、输出电压间的数量关系。
2.认识滤波器的作用，理解变压器参数的选择方法。
3.了解串联稳压电路和并联稳压电路的工作原理。
4.了解保护电路的限流保护作用和工作原理。
仪 器

仪 表

目 录

1、FLUKE 45型双显示数字万用表
2、TDS 210型数字式实时示波器
3、AFG310 任意波形发生器
4、TDGC2-7kva单相接触式调压器
5、，直流毫安表
6、整流二极管，电阻和电容等电子元件
实 验
线 路

图1 半波整流电路

图2 桥式整流电路

图3 电容滤波电路

图4 并联稳压电路

实 验
内 容
及 操
作 步
骤
1.半波整流、桥式整流电路实验电路分别如图1，图2所示。
分别接二种电路，用示波器观察V2及VL的波形。并测量V2、VD、VL。
2.电容滤波电路
实验电路如图3
(1)分别用不同电容接入电路，RL先不接，用示波器观察波形，用电压表测VL并记录。
(2)接上RL，先用RL=1KΩ，重复上述实验并记录。
(3)将RL改为150Ω，重复上述实验。
3.并联稳压电路
实验电路如图4所示，
(1) 电源输入电压不变，负载变化时电路的稳压性能。
改变负载电阻RL使负载电流IL=5mA，10mA，15mA分别测量VL，VR，IL，IR，计算电源输出电阻。
(2)负载不变，电源电压变化时电路的稳压性能。
用可调的直流电压变化模拟220V电源电压变化，电路接入前将可调电源调到10V(模拟工作稳定时)，然后分别调到8V、9V、11V、12V(模拟工作不稳定时)，按表1内容测量填表，并计算稳压系数。

表1
VI
VL
IR(mA)
IL(mA)
10V
5V
5mA
5mA
8V
6V
6mA
4mA
9V
7V
7mA
3mA
11V
8V
8mA
2mA
12V
9V
9mA
1mA

实 验

分 析

根据示波器图形进行分析半波整流电路：

在0～π时间内，V2为正半周即变压器上端为正下端为负。此时二极管承受正向电压面导通，V2通过它加在负载电阻R上，在π～2π 时间内，V2为负半周，变压器次级下端为正，上端为负。这时D承受反向电压，不导通，R上无电压。在π～2π时间内，重复0～π 时间的过程，而在3π～4π时间内，又重复π～2π时间的过程…这样反复下去，交流电的负半周就被"削"掉了，只有正半周通过R，在R上获得了一个单一右向（上正下负）的电压，如图所示，这就达到了整流的目的，但是，负载电压U以及负载电流的大小还随时间而变化，因此，它为脉动直流。
单向桥式整流电路分析
二极管正极电位高于负极电位或正极电位大于二极管死区电压，二极管导通，导通后通过负载的电流方向不改变，从而在负载上得到极性不变的脉动直流电。
1、当vi正半周时
变压器T次级线圈3正4负，二极管VD1、VD2导通， VD3、VD4截止负载R上获得单向脉动电流。电流方向：3®VD1 ® 负载 ® VD2 ® 4。
2、当vi负半周时
变压器T次级线圈4正3负，二极管VD3、VD4导通， VD1、VD2截止负载R上获得单向脉动电流。电流方向：4®VD3 ® 负载 ® VD4 ® 3。
电路特点是输出电压脉动小；每只整流二极管承受的最大反向电压也较小；变压器的利用效率高。
电容滤波电路
电路接入电容前后输出波形比较

根据示波器的波形变化得出电容量越大，滤波效果越好，输出波形越趋于平滑，输出电压也越高。但是，电容量达到一定值以后，再加大电容量对提高滤波效果已无明显作用。因此应根据负载的大小选择最佳电容量。
并联稳压电路
通过调节输入电路电压可发现，反向电压U较小时，稳压二极管的反向电流很小，U增加到某一值时，反向电流开始急剧增加，稳压二极管的工作状态进入反向击穿区。
可以这样说，电压波动­→稳压电路输入电压Ui­→VZ两端电压­→输出电压Uo­→Iz显著­→通过R的电流I1­→R上压降­→输出Uo¯
输出电压保持了近似稳定。

实 验

结 论
1、交流电经过二极管整流之后，方向单一，但是大小（电流强度）还是处在不断地变化之中，要把脉动直流变成波形平滑的直流，可以通过滤波，把整流器输出电压中的波动成分尽可能地减小，改造成接近恒稳的直流电。
2、稳压管起着电流的自动调节作用，而限流电阻起着电压调整

作用。稳压管的动态电阻越小，限流电阻越大，输出电压的稳定性越

好。
查阅

资料

目录

1、《电子技术基础》（主编：康华光）；
2、《电工工艺实习》（周卫星主编）〈中国电力出版社〉
3、《电路》（四川大学电气信息学院电工基础教研室编）
4、《现代电力电子技术基础》（李宏 王崇武主编）
5、网络上一些相关论著。

实践总结

电工电子综合实践的目的是将电工电子基础理论与实际有机的联系起来，加深学生对所学理论课程的理解，逐步培养和提高学生的实验能力、实际操作能力、独立分析能力和解决问题的能力。
因为实验器材不足及指导老师水平有限等多方面因素，实践要求的十二个实验我没有能够完整地完成。全部亲自做完并写出实验报告的有“L、C元件上电流电压的相位关系”、“电路功率因数的提高”和“整流、滤波和稳压电路”三项。其它的也按自己的实际水平做了，但因存在许多不足之处，因此没有写出报告。我已在电厂从事了十多年的电气技术工作，通过这次实践，我的技术水平又有了进一步的提升。
在为期一周的实践当中让我感触较深的便是实践联系理论的重要性，当遇到困难时，只要认真思考，用所学的知识再一步步探索，是完全可以解决遇到的一般问题的。本次实习的目的主要是使我们对电子元件及电路板制作工艺有一定的感性和理性认识；对电子信息技术等方面的专业知识做进一步的理解；培养和锻炼我们的实际动手能力，使我们的理论知识与实践充分地结合，做到不仅具有专业知识，而且还具有较强的实践动手能力，能分析问题和解决问题。
没有实践之前所学的都是课本上的理论知识，比较注重理论性，而较少注重自己的动手锻炼。而这一次的实习不仅要我们去想，更多还要我们去做，好多东西看起来十分简单，一看电路图都懂，但没有亲自去做它，你就不会懂理论与实践是有很大区别的。看一个东西简单，但它在实际操作中就是有许多要注意的地方，有些东西也与你的想象不一样，这次的实验就是要我们跨过这道实际和理论之间的鸿沟。不过，通过这个实验我也发现有些事看似实易，在以前我是不敢想象自己可以独立设计一些计时器，不过，这次实验给了我这样的机会，现在我可以独立的做出。 通过实验我对理论更加加深了了解，对自己学习电气知识也更有信心了。
通过一个星期的学习，我觉得自己在以下二个方面收获较大：
（一）对一般电工电子基础理论有了较系统的直观了解。我了解到了普通元件与电路元件的识别、实验器材的原理与使用，印制电路板图的设计制作与工艺流程、工作原理与组成元件的作用等。这些知识不仅在课堂上有效，对以后的学习都有很大的意义，在日常生活和工作中更是有着现实意义。
（二）通过实验，锻炼了自己的动手能力。实践出真知，理论知识要在实践中才能得到检验。没有足够的动手能力，在工作中就难以有所成就。在实习中，我锻炼了自己动手技巧，提高了自己解决问题的能力。比如做提高日光灯线路功率因数调试时，测量电流时要很小心才能准确无误，否则一不小心就搞错了，最终的实验结果就会不正确。
我很感谢师长、同事、同学们对我的细心帮助与指导，我学会了很多书本上学不到的东西，我理论与实际操作水平有了较大的提高，这些东西无论是在工作中还是生活中都会对我有很大的帮助。