电力电子技术综合——《电机学》
实
验
讲
义
湘南学院物电系电工电子实践教学中心
2012年
目录
第一章电机及电气技术实验的基本要求和安全操作规程 (1)
§1.1 实验的基本要求 1 §1.2 实验安全操作规程 2 第二章直流电机实验 (3)
§2.1 认识实验 3 §2.2 直流并励电动机 7 第三章变压器实验 (11)
§3.1 单相变压器 11 §3.2 三相变压器 17 §3.3 三相变压器的联接组和不对称短路 24 §3.5变压器的并联运行 37 第四章异步电机实验 (39)
§4.1 三相鼠笼异步电动机的工作特性和参数测定 39 §4.2 三相异步电动机的起动与调速 47 第五章同步电机实验 (52)
§5.1 三相同步发电机的运行特性 52 §5.2 三相同步发电机的并网运行 57 §5.3 三相同步电动机 62 §5.4 三相同步电机参数的测定 66
第一章电机及电气技术实验的基本要求和安全操作规程
§1.1 实验的基本要求
电机及电气技术实验课的目的在于培养学生掌握基本的实验方法与操作技能。培养学生能根据实验目的，实验内容及实验设备来拟定实验线路，选择所需仪表，确定实验步骤，测取所需数据，进行分析研究，得出必要结论，从而完成实验报告。学生在整个实验过程中，必须集中精力，及时认真做好实验。现按实验过程对学生提出下列基本要求。
一、实验前的准备
实验前应复习教科书有关章节，认真研读实验指导书,了解实验目的、项目、方法与步骤，明确实验过程中应注意的问题(有些内容可到实验室对照实验预习，如熟悉组件的编号，使用及其规定值等)，并按照实验项目准备记录抄表等。
实验前应写好预习报告,经指导教师检查认为确实作好了实验前的准备，方可开始做实验。
认真作好实验前的准备工作，对于培养学生独立工作能力，提高实验质量和保护实验设备都是很重要的。
二、实验的进行
1、建立小组，合理分工
每次实验都以小组为单位进行,每组由2～3人组成，实验进行中的接线、调节负载、保持电压或电流、记录数据等工作每人应有明确的分工，以保证实验操作协调，记录数据准确可靠。
2、选择组件和仪表
实验前先熟悉该次实验所用的组件，记录电机铭牌和选择仪表量程，然后依次排列组件和仪表便于测取数据。
3、按图接线
根据实验线路图及所选组件、仪表、按图接线，线路力求简单明了，一般按接线原则是先接串联主回路，再接并联支路。为查找线路方便，每路可用相同颜色的导线。
4、起动电机，观察仪表
在正式实验开始之前，先熟悉仪表刻度，并记下倍率，然后按一定规范起动电机，观察所有仪表是否正常(如指针正、反向是否超满量程等)。如果出现异常，应立即切断电源，并排除故障；如果一切正常，即可正式开始实验。
5、测取数据
预习时对电机的试验方法及所测数据的大小作到心中有数。正式实验时,根据实验步骤逐次测取数据。
6、认真负责，实验有始有终
实验完毕，须将数据交指导教师审阅。经指导教师认可后，才允许拆线并把实验所用的组件、导线及仪器等物品整理好。
三、实验报告
实验报告是根据实测数据和在实验中观察和发现的问题，经过自己分析研究或分析讨论后写出的心得体会。
实验报告要简明扼要、字迹清楚、图表整洁、结论明确。
实验报告包括以下内容：
1、实验名称、专业班级、学号、姓名、实验日期、室温℃。
2、列出实验中所用组件的名称及编号，电机铭牌数据(P N、U N、I N、n N）等。
3、列出实验项目并绘出实验时所用的线路图，并注明仪表量程，电阻器阻值，电源端编号等。
4、数据的整理和计算
5、按记录及计算的数据用坐标纸画出曲线，图纸尺寸不小于8cm×8cm，曲线要用曲线尺或曲线板连成光滑曲线,不在曲线上的点仍按实际数据标出。
6、根据数据和曲线进行计算和分析，说明实验结果与理论是否符合，可对某些问题提出一些自己的见解并最后写出结论。实验报告应写在一定规格的报告纸上，保持整洁。
7、每次实验每人独立完成一份报告，按时送交指导教师批阅。
§1.2 实验安全操作规程
为了按时完成电机及电气技术实验，确保实验时人身安全与设备安全，要严格遵守如下规定的安全操作规程：
1、实验时，人体不可接触带电线路。
2、接线或拆线都必须在切断电源的情况下进行。
3、学生独立完成接线或改接线路后必须经指导教师检查和允许，并使组内其他同学引起注意后方可接通电源。实验中如发生事故，应立即切断电源，经查清问题和妥善处理故障后，才能继续进行实验。
4、电机如直接起动则应先检查功率表及电流表的电流量程是否符合要求，有否短路回路存在，以免损坏仪表或电源。
5、总电源或实验台控制屏上的电源接通应由实验指导人员来控制，其他人只能由指导人员允许后方可操作，不得自行合闸。
第二章直流电机实验
§2.1 认识实验
一、实验目的
1、学习电机实验的基本要求与安全操作注意事项。
2、认识在直流电机实验中所用的电机、仪表、变阻器等组件及使用方法。
3、熟悉他励电动机(即并励电动机按他励方式)的接线、起动、改变电机转向与调速的方法。
二、预习要点
1、如何正确选择使用仪器仪表。特别是电压表电流表的量程。
2、直流电动机起动时，为什么在电枢回路中需要串接起动变阻器? 不串接会产生什么严重后果?
3、直流电动机起动时，励磁回路串接的磁场变阻器应调至什么位置? 为什么? 若励磁回路断开造成失磁时,会产生什么严重后果?
4、直流电动机调速及改变转向的方法。
三、实验项目
1、了解DD01电源控制屏中的电枢电源、励磁电源、校正直流测功机、变阻器、多量程直流电压表、电流表及直流电动机的使用方法。
2、用伏安法测直流电动机和直流发电机的电枢绕组的冷态电阻。
3、直流他励电动机的起动、调速及改变转向。
四、实验设备及控制屏上挂件排列顺序
1
2、控制屏上挂件排列顺序
D31、D42、D51、D31、D44
五、实验说明及操作步骤
1、由实验指导人员介绍DDSZ-1型电机及电气技术实验装置各面板布置及使用方法，
讲解电机实验的基本要求，安全操作和注意事项。
2、用伏安法测电枢的直流电阻
图2-1 测电枢绕组直流电阻接线图
（1）按图2-1接线，电阻R 用D44上1800Ω和180Ω串联共1980Ω阻值并调至最大。A 表选用D31上的直流安培表。开关S 选用D51挂箱上的双刀双掷开关。
（2）经检查无误后接通电枢电源，并调至220V 。调节R 使电枢电流达到0.2A （如果电流太大，可能由于剩磁的作用使电机旋转，测量无法进行；如果此时电流太小，可能由于接触电阻产生较大的误差），迅速测取电机电枢两端电压U 和电流I 。将电机转子分别旋转三分之一和三分之二周，同样测取U 、I 三组数据列于表2-1中。
（3）增大R 使电流分别达到0.15A 和0.1A ，用同样方法测取六组数据列于表2-1中。 取三次测量的平均值作为实际冷态电阻值
表中：
)(3
13323133a a a a R R R R ++= （4）计算基准工作温度时的电枢电阻
由实验直接测得电枢绕组电阻值，此值为实际冷态电阻值。冷态温度为室温。按下式换算到基准工作温度时的电枢绕组电阻值：
式中R aref ——换算到基准工作温度时电枢绕组电阻。（Ω）。
R a ——电枢绕组的实际冷态电阻。（Ω）。 θref ——基准工作温度，对于E 级绝缘为75 ℃。
)(311312111a a a a R R R R ++=)(312322212a a a a R R R R ++=)
(1321a a a a R R R R ++=a
ref
a
aref R R θ
θ++=235235
θa ——实际冷态时电枢绕组的温度。（℃） 3、直流仪表、转速表和变阻器的选择
直流仪表、转速表量程是根据电机的额定值和实验中可能达到的最大值来选择，变阻器根据实验要求来选用，并按电流的大小选择串联、并联或串并联的接法。 （1）电压量程的选择
如测量电动机两端为220V 的直流电压，选用直流电压表为1000V 量程档。 （2）电流量程的选择
因为直流并励电动机的额定电流为1.2A ，测量电枢电流的电表A 3可选用直流安培表的5A 量程档；额定励磁电流小于0.16A ，选用直流毫安表的200mA 量程档。 （3）电机额定转速为1600r/min ，转速表选用1800r/min 量程档。 （4）变阻器的选择
变阻器选用的原则是根据实验中所需的阻值和流过变阻器最大的电流来确定，电枢回路R1可选用D44挂件的1.3A 的90Ω与90Ω串联电阻,磁场回路R f1可选用D44挂件的0.41A 的900Ω与900Ω串联电阻。 4、直流他励电动机的起动准备
按图2-2接线。图中直流他励电动机M 用DJ15，其额定功率P N =185W ，额定电压U N =220V ，额定电流I N =1.2A,额定转速n N =1600r/min,额定励磁电流I fN ＜0.16A 。校正直流测功机MG 作为测功机使用，TG 为测速发电机。直流电流表选用D31。R f1用D44的1800Ω阻值作为直流他励电动机励磁回路串接的电阻。R f2选用D42的1800Ω阻值的变阻器作为MG 励磁回路串接的电阻。R 1选用D44的180Ω阻值作为直流他励电动机的起动电阻，R 2选用D42上的900Ω串900Ω加上900Ω并900Ω共2250Ω阻值作为MG 的负载电阻。 接
好线后，检查M 、MG 及TG 之间是否用联轴器直接联接好。
5、他励直流电动机起动步骤
图2－2 直流他励电动机接线图
（1）检查按图2-2的接线是否正确，电表的极性、量程选择是否正确，电动机励磁回路接线是否牢固。然后，将电动机电枢串联起动电阻R 1、测功机MG 的负载电阻R 2、及MG 的磁场回路电阻R f2调到阻值最大位置，M 的磁场调节电阻R f1调到最小位置，断开开关S ，并确认断开控制屏下方右边的电枢电源开关，作好起动准备。
（2）开启控制屏上的钥匙开关，按下其上方的“启动”按钮，接通其下方左边的励磁电源开关，观察M 及MG 的励磁电流值，调节R f2使I f2 等于校正值（100mA ）并保持不变，
励磁电源
I 电枢电源
再接通控制屏右下方的电枢电源开关，使M起动。
（3）M起动后观察转速表指针偏转方向，应为正向偏转，若不正确，可拨动转速表上正、反向开关来纠正。调节控制屏上电枢电源“电压调节”旋钮，使电动机电枢端电压为220伏。减小起动电阻R1阻值，直至短接。
（4）合上校正直流测功机MG的负载开关S，调节R2阻值，使MG的负载电流I F改变，即直流电动机M的输出转矩T2改变（调不同的I F值，查对应于I f2=100mA时的校正曲线T2=f(I F)，可得到M不同的输出转矩T2值）。
（5）调节他励电动机的转速
分别改变串入电动机M电枢回路的调节电阻R1和励磁回路的调节电阻R f1，观察转速变化情况。
（6）改变电动机的转向
将电枢串联起动变阻器R1的阻值调回到最大值，先切断控制屏上的电枢电源开关，然后切断控制屏上的励磁电源开关，使他励电动机停机。在断电情况下，将电枢（或励磁绕组）的两端接线对调后，再按他励电动机的起动步骤起动电动机，并观察电动机的转向及转速表显示的转向。
六、注意事项
1、直流他励电动机起动时，须将励磁回路串联的电阻R f1调至最小，先接通励磁电源,使励磁电流最大,同时必须将电枢串联起动电阻R1调至最大,然后方可接通电枢电源。使电动机正常起动。起动后，将起动电阻R1调至零，使电机正常工作。
2、直流他励电动机停机时，必须先切断电枢电源，然后断开励磁电源。同时必须将电枢串联的起动电阻R1调回到最大值，励磁回路串联的电阻R f1调回到最小值。给下次起动作好准备。
3、测量前注意仪表的量程、极性及其接法，是否符合要求。
4、若要测量电动机的转矩T2，必须将校正直流测功机MG的励磁电流调整到校正值：100mA，以便从校正曲线中查出电动机M的输出转矩。
七、实验报告
1、画出直流他励电动机电枢串电阻起动的接线图。说明电动机起动时，起动电阻R1和磁场调节电阻R f1应调到什么位置?为什么?
2、在电动机轻载及额定负载时，增大电枢回路的调节电阻，电机的转速如何变化？增大励磁回路的调节电阻，转速又如何变化？
3、用什么方法可以改变直流电动机的转向？
4、在他励直流电动机启动时，为什么要先加励磁电源后加电枢电源？
5、为什么要求直流他励电动机磁场回路的接线要牢固？起动时电枢回路必须串联起动变阻器？
§2.2 直流并励电动机
一、实验目的
1、掌握用实验方法测取直流并励电动机的工作特性和机械特性。
2、掌握直流并励电动机的调速方法。
二、预习要点
1、什么是直流电动机的工作特性和机械特性？
2、直流电动机调速原理是什么？
三、实验项目
1、工作特性和机械特性
保持U=U N和I f=I fN不变，测取n、T2、η=f（Ia）、n=f（T2）。
2、调速特性
（1）改变电枢电压调速
保持U=U N、I f=I fN=常数，T2=常数，测取n=f（Ua）。
（2）改变励磁电流调速
保持U=U N，T2=常数，测取n=f（I f）。
3、观察能耗制动过程
四、实验方法
1、实验设备
2、屏上挂件排列顺序
D31、D42、D51、D31、D44
3、并励电动机的工作特性和机械特性
（1）按图2-6接线。校正直流测功机MG按他励发电机连接，在此作为直流电动机M的负载，用于测量电动机的转矩和输出功率。R f1选用D44的900Ω阻值，按分压法接线。R f2选用D42的900Ω串联900Ω共1800Ω阻值。R1用D44的180Ω阻值。R2选用D42的900Ω串联900Ω再加900Ω并联900Ω共2250Ω阻值。
图2-6 直流并励电动机接线图
（2）将直流并励电动机M 的磁场调节电阻R f1调至最小值，电枢串联起动电阻R 1调至最大值，接通控制屏下边右方的电枢电源开关使其起动，其旋转方向应符合转速表正向旋转的要求。
（3）M 起动正常后，
R 1调至零，调节电枢电源的电压为220V ，调节校正直流测功机的励磁电流I f2100 mA ），再调节其负载电阻R 2和电动机的磁场调节电阻R f1，使电动机达到额定值：U ＝U N ，I ＝I N ，n ＝n N 。此时M 的励磁电流I f 即为额定励磁电流I fN 。
（4）保持U ＝U N ，I f =I fN ，I f2为校正值不变的条件下，逐次减小电动机负载。测取电动机电枢输入电流Ia ，转速n 和校正电机的负载电流I F （由校正曲线查出电动机输出对应转矩T 2）。共取数据9-10组，记录于表2-7中。
4、调速特性
（1）电枢绕组串电阻调速
1）直流电动机M 运行后，将电阻R 1调至零，I f2调至校正值，再调节负载电阻R 2、电枢电压及磁场电阻R f1，使M 的U=U N ，Ia=0.5I N ，I f ＝I fN 记下此时MG 的I F 值。
2）保持此时的I F 值（即T 2值）和I f ＝I fN 不变，逐次增加R 1的阻值，降低电枢两端的电压Ua ，使R 1从零调至最大值，每次测取电动机的端电压Ua ，转速n 和电枢电流Ia 。 3）共取数据8-9组，记录于表2-8中
表2－8 I f ＝I fN ＝ mA I F = A(T 2＝ N ·m) I f2=100mA
（2）改变励磁电流的调速
1）直流电动机运行后，将M的电枢串联电阻R1和磁场调节电阻R f1调至零，将MG 的磁场调节电阻I f2调至校正值，再调节M的电枢电源调压旋钮和MG的负载，使电动机M 的U=U N，Ia＝0.5I N记下此时的I F值。
2）保持此时MG的I F值（T2值）和M的U＝U N不变，逐次增加磁场电阻阻值：直至n＝1.3n N，每次测取电动机的n、I f和Ia。共取7－8组记录于表2－9中。
表
5、能耗制动
（1）按图2-7接线，其中R1选用D44上90Ω串90Ω共180Ω阻值，R f1选用D44上的900Ω串900Ω共1800Ω阻值，R L选用D42上900Ω串900Ω再加上900Ω并900Ω共2250Ω阻值。
。
电枢电源
图2－7并励电动机能耗制动接线图
（2）把M的电枢串联起动电阻R1调至最大，磁场调节电阻R f调至最小位置。S1合向1端位置，然后合上控制屏下方右边的电枢电源开关，使电动机起动。
（3）运转正常后，将开关S1合向中间位置，使电枢开路。由于电枢开路，电机处于自由停机，记录停机时间。
（4）将R1调回最大位置，重复起动电动机，待运转正常后，把S1合向R L端，记录停机时间。
（5）选择R L不同的阻值，观察对停机时间的影响（注意调节R1及R L不宜太小的阻值，以免产生太大的电流，损坏电机）
五、实验报告
1、由表2-7计算出P2和η，并给出n、T
2、η＝f（Ia）及n＝f（T2）的特性曲线。
电动机输出功率： P 2＝0.105nT 2
式中输出转矩T 2的单位为N.m （由I f2及I F 值，从校正曲线T 2=f （I F ）查得），转速n 的单位为r/min 。
电动机输入功率： P 1=UI 输入电流： I=Ia+I fN
电动机效率： 由工作特性求出转速变化率： 2、绘出并励电动机调速特性曲线n ＝f （Ua ）和n=f （I f ）。分析在恒转矩负载时两种调速的电枢电流变化规律以及两种调速方法的优缺点。
3、能耗制动时间与制动电阻R L 的阻值有什么关系？为什么？该制动方法有什么缺点？
六、思考题
1、并励电动机的速率特性n ＝f （Ia ）为什么是略微下降？是否会出现上翘现象？为
什么？上翘的速率特性对电动机运行有何影响？
2、当电动机的负载转矩和励磁电流不变时，减小电枢端电压，为什么会引起电动机转速降低？
3、当电动机的负载转矩和电枢端电压不变时，减小励磁电流会引起转速的升高，为什么？
4、并励电动机在负载运行中，当磁场回路断线时是否一定会出现“飞车”？为什么？
%100n n n %n N
N
0?-=?%
1001
2?=P P η
第三章变压器实验
§3.1 单相变压器
一、实验目的
1、通过空载和短路实验测定变压器的变比和参数。
2、通过负载实验测取变压器的运行特性。
二、预习要点
1、变压器的空载和短路实验有什么特点？实验中电源电压一般加在哪一方较合适？
2、在空载和短路实验中，各种仪表应怎样联接才能使测量误差最小？
3、如何用实验方法测定变压器的铁耗及铜耗。
三、实验项目
1、空载实验
测取空载特性U0=f(I0)，P0=f(U0) , cosφ0=f(U0)。
2、短路实验
测取短路特性U K=f(I K)，P K=f(I K), cosφK=f(I K)。
3、负载实验
（1）纯电阻负载
保持U1=U N，cosφ2=1的条件下，测取U2=f(I2)。
（2）阻感性负载
保持U1=U N，cosφ2=0.8的条件下，测取U2=f(I2)。
四、实验方法
1、实验设备
2、屏上排列顺序
D33、DJ11、D32、D34-3、D51、D42、D43
图3-1 空载实验接线图
3、空载实验
（1）在三相调压交流电源断电的条件下，按图3-1接线。被测变压器选用三相组式变压器DJ11中的一只作为单相变压器，其额定容量P N=77V·A，U1N/U2N=220/55V，I1N/I2N=0.35/1.4A。变压器的低压线圈a、x接电源，高压线圈A、X开路。
（2）选好所有测量仪表量程。将控制屏左侧调压器旋钮向逆时针方向旋转到底，即将其调到输出电压为零的位置。
（3）合上交流电源总开关，按下“启动”按钮，便接通了三相交流电源。调节三相调压器旋钮，使变压器空载电压U0=1.2U N，然后逐次降低电源电压，在1.2～0.3U N的范围内，测取变压器的U0、I0、P0。
（4）测取数据时，U=U N点必须测，并在该点附近测的点较密，共测取数据7-8组。记录于表3-1中。
（5）为了计算变压器的变比，在U N以下测取原方电压的同时测出副边电压数据也记录于表3-1中。
4、短路实验
（1）按下控制屏上的“停止”按钮，切断三相调压交流电源，按图3-2接线（以后每次
改接线路，都要关断电源）。将变压器的高压线圈接电源，低压线圈直接短路。
图3-2 短路实验接线图
（2）选好所有测量仪表量程，将交流调压器旋钮调到输出电压为零的位置。
（3）接通交流电源，逐次缓慢增加输入电压，直到短路电流等于1.1I N 为止，在(0.2～1.1)I N 范围内测取变压器的U K 、I K 、P K 。
（4）测取数据时，I K =I N 点必须测，共测取数据6-7组记录于表3-2中。实验时记下周围环境温度(℃)。
5、负载实验
实验线路如图3-3所示。变压器低压线圈接电源，高压线圈经过开关S 1和S 2，接到负载电阻R L 和电抗X L 上。R L 选用D42上4只900Ω变阻器相串联共3600Ω阻值，X L 选用D43，功率因数表选用D34-3，开关S 1和S 2选用D51挂箱
1
图3-3 负载实验接线图
（1）纯电阻负载
1）将调压器旋钮调到输出电压为零的位置，S 1、S 2打开，负载电阻值调到最大。 2）接通交流电源，逐渐升高电源电压，使变压器输入电压U 1=U N 。
3）保持U 1=U N ，合上S 1，逐渐增加负载电流，即减小负载电阻R L 的值，从空载到额定负载的范围内，测取变压器的输出电压U 2和电流I 2。
4）测取数据时，I 2=0和I 2=I 2N =0.35A 必测，共取数据6-7组，记录于表3-3中。
（2）阻感性负载（cos φ2=0.8）
1）用电抗器X L 和R L 并联作为变压器的负载，S 1、S 2打开，电阻及电抗值调至最大。 2）接通交流电源，升高电源电压至U 1=U 1N ，且保持不变。
3）合上S 1、S 2，在保持U 1=U N 及cos φ2=0.8条件下，逐渐增加负载电流，从空载到额定负载的范围内，测取变压器U 2和I 2。
4）测取数据时，其I 2=0，I 2=I 2N 两点必测，共测取数据6-7组记录于表3-4中。
五、注意事项
1、在变压器实验中，应注意电压表、电流表、功率表的合理布置及量程选择。
2、短路实验操作要快，否则线圈发热引起电阻变化。
六、实验报告
1、计算变比
由空载实验测变压器的原副边电压的数据，分别计算出变比，然后取其平均值作为变压器的变比K 。
K=U AX /U ax
2、绘出空载特性曲线和计算激磁参数
（1）绘出空载特性曲线U 0=f(I 0)，P 0=f(U 0)，cos φ0=f(U 0)。
式中：
（2）计算激磁参数
从空载特性曲线上查出对应于U 0=U N 时的I 0和P 0值，并由下式算出激磁参数
000cos I U P =
Φ
3、绘出短路特性曲线和计算短路参数
（1）绘出短路特性曲线U K =f(I K ) 、P K =f(I K )、cos φK =f(I K )。 （2）计算短路参数
从短路特性曲线上查出对应于短路电流I K =I N 时的U K 和P K 值,由下式算出实验环境温度为θ(℃)时的短路参数。
折算到低压方：
由于短路电阻r K 随温度变化，因此，算出的短路电阻应按国家标准换算到基准工作温
度75℃时的阻值。
式中：234.5为铜导线的常数,若用铝导线常数应改为228。 计算短路电压(阻抗电压)百分数
I K =I N 时短路损耗P KN = I N 2r K75℃
4、利用空载和短路实验测定的参数，画出被试变压器折算到低压方的“T ”型等效电路。 要分离一次侧和二次侧电阻，可用万用表测出每侧的直流电阻，设R /1为一次绕组的直流
2'2'2'''K
K K K
K K K K
K r Z X I P r I U Z -=
=
=
2
22
'''K X X K
r r K Z Z K K
K K K K ===
2
27575755.234755.234K
C K C K K C K X r Z r r +=++=???θ
θ
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K N Kr N C
K N K U X I u U r I u U Z I u 220
0200m
m m m m r Z X I U Z I P r -=
=
=
电阻折算到二次侧的数值，R 2为二次绕组的直流电阻。r k 已折算到二次侧应有
221
121k R r R r r r r =''+'=
联立方程组求解可得r /
1及r 2。一次侧和二次侧的漏阻抗无法用实验方法分离通常取X /1=X 2=2
X K
5、变压器的电压变化率u ?
（1）绘出cos φ2=1和 cos φ2=0.8两条外特性曲线U 2=f(I 2)，由特性曲线计算出I 2=I 2N 时的电压变化率 （2）根据实验求出的参数，算出I 2=I 2N 、cos φ2=1和I 2=I 2N 、cos φ2=0.8时的电压变化率
Δu 。
将两种计算结果进行比较,并分析不同性质的负载对变压器输出电压U 2的影响。 6、绘出被试变压器的效率特性曲线
(1)用间接法算出cos φ2=0.8不同负载电流时的变压器效率,记录于表3-5中。
式中： P KN 为变压器I K =I N 时的短路损耗(W)； P 0为变压器U 0=U N 时的空载损耗(W)。
为副边电流标么值
(2)由计算数据绘出变压器的效率曲线η=f(I *2)。
(3)计算被试变压器η=ηmax 时的负载系数βm 。
%100)cos 1(2
20222
20?+++-=***KN
N KN
P I P P I P I P ?η2
2sin cos ??KX Kr u u u +=?%10020
2
20?-=
?U U U u KN
m P P 0
=
β)(
cos 222W P P I N =*
?N I I I 22*
2=
§3.2 三相变压器
一、实验目的
1、通过空载和短路实验，测定三相变压器的变比和参数。
2、通过负载实验，测取三相变压器的运行特性。
二、预习要点
1、如何用双瓦特计法测三相功率，空载和短路实验应如何合理布置仪表。
2、三相芯式变压器的三相空载电流是否对称，为什么？
3、如何测定三相变压器的铁耗和铜耗。
4、变压器空载和短路实验时应注意哪些问题？一般电源应加在哪一方比较合适？
三、实验项目
1、测定变比
2、空载实验
测取空载特性U 0L =f(I 0L )，P 0=f(U 0L ), cos φ0=f(U 0L )。 3、短路实验
测取短路特性U KL =f(I KL )，P K =f(I KL ) ，cos φK =f(I KL )。 4、纯电阻负载实验
保持U 1=U N ，cos φ2=1的条件下，测取U 2=f(I 2)。
四、实验方法
1 2、屏上排列顺序
D33、D32、DJ12、D34－3、D51、D42 3、测定变比
图3-4 三相变压器变比实验接线图
实验线路如图3-4所示，被测变压器选用DJ12 三相三线圈心式变压器，额定容量P N =152/152/152V ·A ，U N =220/63.6/55V ，I N =0.4/1.38/1.6A ， Y/△/Y 接法。实验时只用高、低压两组线圈,低压线圈接电源，高压线圈开路。将三相交流电源调到输出电压为零的位置。开启控制屏上钥匙开关，按下“启动”按钮，电源接通后，调节外施电压U=0.5U N ＝27.5V 测取高、低线圈的线电压U AB 、U BC 、U CA 、U ab 、U bc 、U ca ，记录于表3-6中。 表
计算变比K ：
平均变比：
图3-5三相变压器空载实验接线图
(1) 将控制屏左侧三相交流电源的调压旋钮逆时针旋转到底使输出电压为零，按下“停止”按钮,在断电的条件下，按图3-5接线。变压器低压线圈接电源，高压线圈开路。 (2) 按下“启动”按钮接通三相交流电源，调节电压，使变压器的空载电压U 0L =1.2U N 。 (3) 逐次降低电源电压，在(1.2～0.2)U N 范围内， 测取变压器三相线电压、线电流和功率。
(4) 测取数据时，其中U 0=U N 的点必测,且在其附近多测几组。共取数据8-9组记录于表3-7中。 ca
CA CA bc BC BC U U K U U K ===ab AB
AB U U K )(3
1
CA BC AB K K K K ++=
《电力电子技术》综合复习资料 一、填空题 1、晶闸管在其阳极与阴极之间加上电压的同时，门极上加上电压，晶闸管就导通。 2、只有当阳极电流小于电流时，晶闸管才会由导通转为截止。 3、整流是指将变为的变换。 4、单相桥式可控整流电路中，晶闸管承受的最大反向电压为。 5、逆变角β与控制角α之间的关系为。 6、MOSFET的全称是。 7、功率开关管的损耗包括两方面，一方面是；另一方面是。 8、将直流电源的恒定电压，通过电子器件的开关控制，变换为可调的直流电压的装置称为器。 9、变频电路从变频过程可分为变频和变频两大类。 10、当晶闸管可控整流的负载为大电感负载时，负载两端的直流电压平均值会，解决的办法就是在负载的两端接一个。 11、就无源逆变电路的PWM控制而言，产生SPWM控制信号的常用方法是。 12、在电力电子器件驱动电路的设计中要考虑强弱电隔离的问题，通常主要采取的隔离
措施包括：和。 13、IGBT的全称是。 14、为了保证逆变器能正常工作，最小逆变角应为。 15、当电源电压发生瞬时与直流侧电源联，电路中会出现很大的短路电流流过晶闸管与负载，这称为或。 16、脉宽调制变频电路的基本原理是：控制逆变器开关元件的和时间比，即调节来控制逆变电压的大小和频率。 17、型号为KP100-8的元件表示管、它的额定电压为伏、额定电流为安。 二、判断题 1、给晶闸管加上正向阳极电压它就会导通。 2、普通晶闸管外部有三个电极，分别是基极、发射极和集电极。 3、在单相桥式半控整流电路中，带大电感负载，不带续流二极管时，输出电压波形中没有负面积。 4、GTO属于双极性器件。 5、电压型逆变电路，为了反馈感性负载上的无功能量，必须在电力开关器件上反并联反馈二极管。 6、对于三相全控桥整流电路，控制角α的计量起点为自然换相点。
实验一示波器与数字电路实验箱的使用及门电路 逻辑功能测试、变换（验证） 一、实验目的： 1、熟悉示波器及数字电路实验箱的使用 2、验证门电路的逻辑功能 3、掌握门电路的逻辑变换 二、实验仪器及器材 1、Vp—5225A—1 2、数字电路实验箱 3、器件：74LS00（二输入与非门）、74LS02（或非门）、74LS86（异或门） 说明：1）以上三个门电路中的V CC接电源电压，GND接地。 2）A、B为输入端，Y为输出端，指示灯亮为高电平，灯灭为低电平。 3）实验时，检查导线是否折断，方法：一端接电源，一端接指示灯。 三、实验内容： 1、熟悉示波器各旋钮的功能作用并学会正确使用。 2、熟悉数字电路实验箱并正确使用。 3、时钟波形参数的测量 1）测量脉冲波形的低电平和高电平。（取f=1KHZ） 2）测量脉冲的幅度（V OM），脉宽（T P），周期（T）。（取f=1KHZ） 3）用示波器调出频率f=2KHZ的波形图，并画出波形图。 4、门电路逻辑功能测试 74LS00（二输入与非门）、74LS02（或非门）、74LS86（异或门） 5、用与非门（74LS00）实现其它门电路的逻辑功能 1）实现或门逻辑功能：写出转换表达式，画出电路图并验证功能。 2）实现异或门逻辑功能：写出转换表达式，画出电路图并验证功能 四、数据记录及处理： 1、脉冲波形参数的测量 1）V H=？V L=？ 2）V OM=？T P=？T=？ 3）画出频率f=2KHZ的波形图 2、门电路逻辑功能测试
74LS00 与非门74LS02 或非门74LS86 异或门 1）写出逻辑表达式的变换 A+B= 2）画出电路图 3）功能测试 4、用与非门74LS00实现异或门的逻辑功能 1）写出逻辑表达式的变换 A B= 2）画出电路图 3）功能测试 五、注意事项： 1、示波器的辉度不要太亮。 2、V/DIN衰减开关档应打得合适。 3、插入芯片时，应注意缺口相对，否则就错了。 4、接线时，注意检查电源、地线是否接正确。 六、思考题： 在给定的器件中，自己选择一个器件并设计电路，使输入波形与输出波形反相，用示波器观察。 七、小结
实验一常用电子仪器的使用 一、实验目的 1?熟悉示波器，低频信号发生器和晶体管毫伏表等常用电子仪器面板，控制旋钮的名称，功能及使 用方法。 2?学习使用低频信号发生器和频率计。 3?初步掌握用示波器观察波形和测量波形参数的方法。 二、实验原理 在电子电路实验中，经常使用的电子仪器有示波器、低频信号发生器、直流稳压电源、交流毫伏表及频率计等。它们和万用电表一起，可以完成对电子电路的静态和动态工作情况的测试。 实验中要对各种电子仪器进行综合使用，可按照信号流向，以连线简捷，调节顺手，观察与读数方便等原则进行合理布局，各仪器与被测实验装置之间的布局与连接如图 1 —1所示。接线时应注意，为防止外 界干扰，各仪器的共公接地端应连接在一起，称共地。信号源和交流毫伏表的引线通常用屏蔽线或专用电缆线，示波器接线使用专用电缆线，直流电源的接线用普通导线。 交流奄伏表直流稳压电源 图1—1模拟电子电路中常用电子仪器布局图 1.低频信号发生器 低频信号发生器按需要输出正弦波、方波、三角波三种信号波形。输出电压最大可达20V（峰-峰值）。 通过输出衰减开关和输出幅度调节旋钮，可使输出电压在毫伏级到伏级范围内连续调节。低频信号发生器的输出信号频率可以通过频率分档开关进行调节。 低频信号发生器作为信号源，它的输出端不允许短路。 2.交流毫伏表 交流毫伏表只能在其工作频率范围之内，用来测量正弦交流电压的有效值。为了防止过载而损坏，测量前一般先把量程开关置于量程较大位置上，然后在测量中逐档减小量程。 3.示波器 示波器是一种用途极为广泛的电子测量仪器，它能把电信号转换成可在荧光屏幕上直接观察的图象。示波器的种类很多，通常可分通用、多踪多线、记忆存贮、逻辑专用等类。 双踪示波器可同时观测两个电信号，需要对两个信号的波形同时进行观察或比较时，选用双踪示波器比较合适。 本实验要测量正弦波和方波脉冲电压的波形参数，正弦信号的波形参数是幅值u m、周期T （或频率f） 和初相；脉冲信号的波形参数是幅值4、周期T和脉宽T P。幅值U、峰峰值U P-P和有效值都可表示正弦量 U m、 1 的大小，但用示波器测U P-P较方便（用万用表交流电压档测得的是正弦量的有效值U斗）。由于频率f=丄, V2 T 所以测出周期T,即可算得频率。矩形脉冲电压，可用周期T,脉宽T P和幅值Un三个参数来描述。T P与T 之比称为占空比。 三、实验内容和步骤 1 .检查示波器
北方民族大学 Beifang University of Nationalities 《模拟电子技术实验》课程指导书 北方民族大学教务处
北方民族大学 《模拟电子技术实验》课程指导书 编著杨艺丁黎明 校审杨艺 北方民族大学教务处 二〇一二年三月
《模拟电子技术实验》课程是工科类大学二年级学生必修的一门实践类课程。实验主要设备包括模拟电子技术实验箱、信号发生器、示波器、数字万用表、交流毫伏表和直流电源等。 课程教学要求是：通过该课程，学生学会正确使用常用的电子仪器，掌握三极管放大电路分析和设计方法，掌握集成运放的使用及运算放大电路各项性能的测量，学会查找并排除实验故障，初步培养学生实际工程设计能力，学会仿真软件的使用，掌握工程设计的概念和步骤，为以后学习和工作打下坚实的实践基础。 《模拟电子技术实验》课程内容包括基础验证性实验，设计性实验和综合设计实践三大部分。 基础验证性实验主要包括仪器设备的使用、双极性三极管电路的分析、负反馈放大电路的测量等内容。主要培养学生分析电路的能力，掌握电路基本参数的测量方法。 设计性实验主要包括运算电路的实现等内容。主要要求学生掌握基本电路的设计能力。 综合设计实践主要包括项目的选题、开题、实施和验收等过程，要求学生能够掌握电子产品开发的整个过程，提高学生的设计、制作、调试电路的能力。 实验要求大家认真做好课前预习，积极查找相关技术资料，如实记录实验数据，独立写出严谨、有理论分析、实事求是、文理通顺、字迹端正的实验报告。 本书前八个实验项目由杨艺老师编写，实验九由丁黎明老师编写。全书由丁黎明老师提出课程计划，由杨艺老师进行校对和排版。参与本书课程计划制订的还有电工电子课程组的全体老师。 2012年3月1日
实验四三相半波可控整流电路的研究一．实验目的 了解三相半波可控整流电路的工作原理，研究可控整流电路在电阻负载和电阻—电感性负载时的工作情况。 二．实验线路与原理 三相半波可控整流电路用三只晶闸管，与单相电路比较，输出电压脉动小，输出功率大，三相负载平衡。不足之处是晶闸管电流即变压器的二次电流在一个周期内只有1/3时间有电流流过，变压器利用率低。 实验线路见图4－1。 1) 电源控制屏位于MEL-002T； 2) L平波电抗器位于NMCL-331挂件； 3) 可调电阻R位于NMEL-03/4挂件 4) G给定（Ug）位于NMCL-31调速系统控制单元中； 5) Uct位于NMCL-33F挂件； 6) 晶闸管位于NMCL-33F挂件。 图4-1 三．实验内容
1．研究三相半波可控整流电路供电给电阻性负载时的工作情况。 2．研究三相半波可控整流电路供电给电阻—电感性负载时的工作情况。 四．实验设备与仪表 1．教学实验台主控制屏 2．触发电路与晶闸主回路组件 3．电阻负载组件 4．示波器 五．注意事项 整流电路与三相电源连接时，一定要注意相序。 六．实验方法 1. 三相半波可控整流电路带电阻性负载。 合上主电源，接上电阻性负载R。 ⑴改变给定电压U g，观察在不同触发移相角α（30°、60°）时，可控整流电路的输出电压U d的波形，并记录相应的U d、I d 值。 ⑵改变给定电压U g，当α=30°时，记录晶闸管A、K间端电压U VT=f（t）的波形。 2. 三相半波可控整流电路带电阻—电感性负载。 接入的电抗器L=700mH。 ⑴改变给定电压U g，观察在不同触发移相角α（30°、60°）时，可控整流电路的输出电压U d的波形，并记录相应的U d、I d 值。 ⑵改变给定电压U g，当α=30°时，记录晶闸管的端电压U VT=f（t）（电阻性负载、电阻—电感性负载）、I d=f（t）（电阻—电感性负载）的波形。 实验方法的具体内容，可参照表4进行。 七. 实验报告
……………………………………………………………精品资料推荐………………………………………………… 数字电子技术 实验指导书 杨延宁编 延安大学信息学院 2015年5月
前言 数字电路是一门理论性和技术性都较强的技术基础课,实验是本课程的重要教学环节,必须十分重视。 本实验讲义是为通信工程专业学生作数字电路实验而设计和编写的。编写时考虑了本专业的现行计划学时、所用教材内容及后续课程内容等。本讲义编写了八个实验,每个实验计划用时180分钟。 一、数字电路实验目的 1、验证、巩固和补充本课程的理论知识,通过理论联系实际,进一步提高分析和解决问题的能力。 2、了解本课程常用仪器的基本原理、主要性能指标, 并能正确使用仪器及熟悉基本测量方法。 3、具有正确处理实验数据、分析实验结果、撰写实验报告的能力,培养严谨、实事求是的工作作风。 二、实验准备要求 实验准备包括多方面,如实验目的、要求、内容以及与实验内容有关的理论知识都要做到心中有数,并要写好预习报告。预习报告可以简明扼要地写一些要点,而不需要按照什么格式,只要自己能看懂就行。内容以逻辑图与电路图(连线图)为主,附以文字说明或必要的记录实验结果图表。在预习报告中要求将逻辑图与连线图同时画出，这是因为，只有逻辑图则不利于连接线路，而只有连线图则反映不出电路逻辑图。在实验过程中一旦出了问题,不便进行理论分析。特别当电路较复杂时还应将逻辑图与连线图结合起来。 三、数字电路实验中的常见故障及排除 数字电路实验过程的第一步,一般都是连接线路,当线路连接好后,就可以加电进行试验。若加电后电路不能按预期的逻辑功能正常工作,就说明电路有故障,产生故障的原因大致有以下几个方面:
实验2 单管放大电路 1.1 实验目的 (1) 熟悉电子元件和模拟电路实验箱。 (2) 掌握放大器静态工作点的调试方法及其对放大器性能的影响。 (3) 学习测量放大器Q点，A v，r i，r o的方法，了解共射极电路的特性。 (4) 学习放大器的动态性能。 1.2 实验仪器与设备 示波器，信号发生器，交流毫伏表，数字万用表，模拟/数字电路实验箱。 1.3 预习要求 (1) 熟悉分压式偏置放大器的工作原理，了解元器件参数对放大器性能的影响。 (2) 熟悉放大器的动态及静态测量方法。 1.4 实验内容与步骤 （一）、连接直流电路，测量静态工作点 1．连接直流电路 (1)用万用表判断实验元件（三极管、电解电容、电阻、电位器）及实验所用导线的好坏。 (2) 连接分压式偏置放大器的直流通路，电路如图1-1所示，将R W的阻值调到最大100K。 图1-1 分压式偏置单管放大器的直流通路
（3）调节直流稳压电源电压输出调节旋钮，使其输出+12V(方法：用万用表直流电压档监测直流稳压电源输出端口，调节旋钮使万用表显示＋12 V) 2．调节静态工作点 接通稳压电源（方法：用红色导线连接直流稳压电源的正极与R W R C的公共点，用黑色导线连接直流稳压电源的负极与R B2 R E的公共点），调节R W使U CE=1/2 U CC，V BE=0.7V 测量晶体管各极对地电压U B、U C和U E，将测量结果和计算所得结果填入表1-1中。 U CE =U C-U E U BE =U B-U E I C = I E= U E /R E 表1-1 静态工作点实验数据 （二）、连接完整电路，测量动态参数 1.连接完整电路 图1-2 分压式偏置单管放大器原理图 注意：电解电容的极性。 3．电压放大倍数的测量 （1）接通函数信号发生器电源，调节函数信号发生器的频率调节旋钮和幅度调节旋钮，使函数信号发生器输出频率 f =1 kHz ，输出电压U S=10 mV （有效值）的交流信号（若输出不能达到10 mV，可调节输出衰减旋钮20～60 dB和幅度调节旋钮即可）。 注意：信号发生器输出交流信号的频率通过数码管显示即可读出来，输出交流信号的幅度必须使用晶体管毫伏表检测方可读出电压有效值。 （2）将信号发生器、示波器、晶体管毫伏表按图1-3接入。信号发生器的正极、示波
实验一单结晶体管触发电路及示波器使用 班级学号姓名 同组人员 实验任务 一．实验目的 1．熟悉单结晶体管触发电路的工作原理及各元件的作用。 2．掌握单结晶体管触发电路的调试步骤和方法。 3．详细学习万用表及示波器的使用方法。 二．实验设备及仪器 1．教学实验台主控制屏 2．NMCL—33组件 3．NMCL—05E组件 4．MEL—03A组件 5．双踪示波器（自备） 6．万用表（自备） 7. 电脑、投影仪 三．实验线路及原理 将NMCL—05E面板左上角的同步电压输入接SMCL-02的U、V输出端，触发电路选择单结晶体管触发电路，如图1所示。 图1单结晶体管触发电路图 四．注意事项 双踪示波器有两个探头，可以同时测量两个信号，但这两个探头的地线都与示波器的外
壳相连接，所以两个探头的地线不能同时接在某一电路的不同两点上，否则将使这两点通过示波器发生电气短路。为此，在实验中可将其中一根探头的地线取下或外包以绝缘，只使用其中一根地线。当需要同时观察两个信号时，必须在电路上找到这两个被测信号的公共点，将探头的地线接上，两个探头各接至信号处，即能在示波器上同时观察到两个信号，而不致发生意外。 五．实验内容 1.实验预习 （1）画出晶闸管的电气符号图并标明各个端子的名称。 （2）简述晶闸管导通的条件。 （3）示波器在使用两个探针进行测量时需要注意的问题。 2. 晶闸管特性测试 请用万用表测试晶闸管各管脚之间的阻值，填写至下表。 + A K G - A K G 3.单结晶体管触发电路调试及各点波形的观察 按照实验接线图正确接线，但由单结晶体管触发电路连至晶闸管VT1的脉冲U GK不接（将NMCL—05E面板中G、K接线端悬空），而将触发电路“2”端与脉冲输出“K”端相连，以便观察脉冲的移相范围。 合上主电源，即按下主控制屏绿色“闭合”开关按钮。这时候NMCL—05E内部的同步变压器原边接有220V，副边输出分别为60V（单结晶触发电路）、30V（正弦波触发电路）、7V（锯齿波触发电路），通过直键开关选择。 合上NMCL—05E面板的右下角船形开关，用示波器观察触发电路单相半波整流输出（“1”），梯形电压（“3”），梯形电压（“4”），电容充放电电压（“5”）及单结晶体管输出电压（“6”）和脉冲输出（“G”、“K”）等波形，并绘制在下图相应位置。
数字电子技术实验 简要讲义 适用专业：电气专业 编写人：于云华、何进 中国石油大学胜利学院机械与控制工程学院 2015.3
目录 实验一：基本仪器熟悉使用和基本逻辑门电路功能测试 (3) 实验二：小规模组合逻辑电路设计 (4) 实验三：中规模组合逻辑电路设计 (5) 实验四：触发器的功能测试及其应用 (7) 实验五：计数器的功能测试及其应用 (8) 实验六：计数、译码与显示综合电路的设计 (9)
实验一：基本仪器熟悉使用和常用门电路逻辑功能测试 (建议实验学时：2学时) 一、实验目的： 1、熟悉实验仪器与设备，学会识别常用数字集成芯片的引脚分配； 2、掌握门电路的逻辑功能测试方法； 3、掌握简单组合逻辑电路的设计。 二、实验内容： 1、测试常用数字集成逻辑芯片的逻辑功能：74LS00，74LS02，74LS04，74LS08，74LS20，74LS32，74LS86等（预习时查出每个芯片的逻辑功能、内部结构以及管脚分配）。 2、采用两输入端与非门74LS00实现以下逻辑功能： ① F=ABC ② F=ABC③ F=A+B ④ F=A B+A B 三、实验步骤：（学生根据自己实验情况简要总结步骤和内容）主要包括： 1、实验电路设计原理图；如：实现F=A+B的电路原理图： 2、实验真值表； 3、实验测试结果记录。如： 输入输出 A B F3 00灭
四、实验总结： （学生根据自己实验情况，简要总结实验中遇到的问题及其解决办法）注：本实验室提供的数字集成芯片有： 74LS00, 74LS02,74LS04,74LS08,74LS20,74LS32,74LS74，74LS90,74LS112， 74LS138，74LS153, 74LS161 实验二：小规模组合逻辑电路设计 (建议实验学时：3学时) 一、实验目的： 1、学习使用基本门电路设计、实现小规模组合逻辑电路。 2、学会测试、调试小规模组合逻辑电路的输入、输出逻辑关系。 二、实验内容： 1、用最少的门电路设计三输入变量的奇偶校验电路：当三个输入端有奇数个1时，输出为高，否则为低。（预习时画出电路原理图，注明所用芯片型号） 2、用最少的门电路实现1位二进制全加器电路。（预习时画出电路原理图，注明所用芯片型号） 3、用门电路实现“判断输入者与受血者的血型符合规定的电路”，测试其功能。要求如下：人类由四种基本血型：A、B、AB、O 型。输血者与受血者的血型必须符合下述原则： O型血可以输给任意血型的人，但O型血的人只能接受O型血； AB型血只能输给AB型血的人，但AB血型的人能够接受所有血型的血； A 型血能给A型与AB型血的人；但A型血的人能够接受A型与O型血； B型血能给B型与AB型血的人，而B型血的人能够接受B型与O型血。 试设计一个检验输血者与受血者血型是否符合上述规定的逻辑电路，如果符合规定电路，输出高电平（提示：电路只需要四个输入端，它们组成一组二进制数码，每组数码代表一对输血与受血的血型对）。 约定“00”代表“O”型 “01”代表“A”型 “10”代表“B”型 “11”代表“AB”型（预习时画出电路原理图，注明所用芯片型号） 三、实验步骤：（学生根据自己实验情况简要总结步骤和内容），与实验一说明类似。
实验一 基尔霍夫定律的验证 基尔霍夫定律是电路的基本定律，它适用于任何集总参数电路。任意一个集总参数电路中各支路电流以及每个元件两端的电压都应该能够满足基尔霍夫电流定律(KCL)和基尔霍夫电压定律(KVL)。 2.1.1 基尔霍夫定律的基本原理 1. 基尔霍夫电流定律 基尔霍夫电流定律描述电路中各电流的约束关系，又称为节点电流定律。基尔霍夫电流定律（KCL ）指出：在集总参数电路中，任意时刻，对任意结点流出（或流入）该结点电流的代数和等于零，即： ∑==m k t i 1 0)(，或∑∑出 入 ＝i i (2.1.1) 基尔霍夫电流定律（KCL ）不仅适用于 电路节点，还可以推广运用于电路中包围多 个结点的任一闭合面。例如，如图2.1.1所示， 封闭面所包围的局部电路，有3条支路与电路 的其他部分相连接，其电流分别为I 1、I 2、I 3， 依基尔霍夫电流定律（KCL ）有：I 3= I 1+ I 2。 图2.1.1 基尔霍夫电流定律的推广 2. 基尔霍夫电压定律 基尔霍夫电压定律描述了电路中元件电压的约束关系。基尔霍夫电压定律（KVL ）指出：在集总参数电路中，任意时刻，沿任意闭合路径绕行，各元件电压的代数和为零，即： ∑==m k t v 1 0)(，或∑∑升 降 ＝v v (2.1.2) 2.1.2 基尔霍夫定律仿真分析 仿真电路如图2.1.2所示。 1. 理论分析 根据基尔霍夫定律，可以列出图2.1.2所示 电路的KCL 和KVL 方程： ? ? ?=?+?=++015-18020 022121R R R R I I I I (2.1.3) 解方程得：I R 1=-6A ，I R 2=4A ，从而得到 R 1两端电压V R 1=-120V ，R 2两端电压V R 2=60V 。 图2.1.2 基尔霍夫定律仿真电路 2. 仿真步骤 (1) 依次点击Multisim 11元件工具条上的“Place Source s\Power Sources\DC_Power”放置直流电压源，“Place Sources \Signal_Current Sources\DC_Current”放置直流电流源，“Place I1 I2 I3 R1R2 R3R5 R4
姓名：赵晓磊学号：1120130376 班级：02311301 科目：模拟电子技术实验B 实验二：EDA实验 一、实验目的 1.了解EDA技术的发展、应用概述。 2. 掌握Multisim 1 3.0 软件的使用，完成对电路图的仿真测试。 二、实验电路
三、试验软件与环境 Multisim 13.0 Windows 7 (x64) 四、实验内容与步骤 1.实验内容 了解元件工具箱中常用的器件的调用、参数选择。 调用各类仿真仪表，掌握各类仿真仪表控制面板的功能。 完成实验指导书中实验四两级放大电路实验（不带负反馈）。 2.实验步骤 测量两级放大电路静态工作点，要求调整后Uc1 = 10V。 测定空载和带载两种情况下的电压放大倍数，用示波器观察输入电压和输出电压的相位关系。 测输入电阻Ri，其中Rs = 2kΩ。 测输出电阻Ro。 测量两级放大电路的通频带。 五、实验结果 1. 两级放大电路静态工作点 断开us，Ui+端对地短路
2. 空载和带载两种情况下的电压放大倍数接入us，Rs = 0 带载： 负载： 经过比较，输入电压和输出电压同相。 3. 测输入电阻Ri Rs = 2kΩ，RL = ∞ Ui = 1.701mV
Ri = Ui/(Us-Ui)*Rs = 11.38kΩ 4. 测输出电阻Ro Rs = 0 RL = ∞，Uo’=979.3mV RL = 4.7kΩ，Uo = 716.7mV Ro = (Uo’/Uo - 1)*R = 1.72kΩ 5. 测量两级放大电路的通频带电路最大增益49.77dB 下限截止频率fL = 75.704Hz 上限截止频率fH = 54.483kHz 六、实验收获、体会与建议
《电力电子技术实验》指导书 合肥师范学院电子信息工程学院
实验一电力电子器件 仿真过程： 进入MATLAB环境，点击工具栏中的Simulink选项。进入所需的仿真环境，如图所示。点击File/New/Model新建一个仿真平台。点击左边的器件分类，找到Simulink和SimPowerSystems，分别在他们的下拉选项中找到所需的器件，用鼠标左键点击所需的元件不放，然后直接拉到Model平台中。 图 实验一的具体过程： 第一步：打开仿真环境新建一个仿真平台，根据表中的路径找到我们所需的器件跟连接器。
提取出来的器件模型如图所示： 图 第二步，元件的复制跟粘贴。有时候相同的模块在仿真中需要多次用到，这时按照常规的方法可以进行复制跟粘贴，可以用一个虚线框复制整个仿真模型。还有一个常用方便的方法是在选中模块的同时按下Ctrl键拖拉鼠标，选中的模块上会出现一个小“+”好，继续按住鼠标和Ctrl键不动，移动鼠标就可以将模块拖拉到模型的其他地方复制出一个相同的模块，同时该模块名后会自动加“1”，因为在同一仿真模型中，不允许出现两个名字相同的模块。 第三步，把元件的位置调整好，准备进行连接线，具体做法是移动鼠标到一个器件的连接点上，会出现一个“十字”形的光标，按住鼠标左键不放，一直到你所要连接另一个器件的连接点上，放开左键，这样线就连好了，如果想要连接分支线，可以要在需要分支的地方按住Ctrl键，然后按住鼠标左键就可以拉出一根分支线了。 在连接示波器时会发现示波器只有一个接线端子，这时可以参照下面示波器的参数调整的方法进行增加端子。在调整元件位置的时候，有时你会遇到有些元件需要改变方向才更方便于连接线，这时可以选中要改变方向的模块，使用Format菜单下的Flip block 和Rotate
电力电子技术总复习-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
《电力电子技术》综合复习资料 一、填空题 1、开关型DC/DC变换电路的3个基本元件是、和。 2、逆变角β与控制角α之间的关系为。 3、GTO的全称是。 4、直流斩波电路按照输入电压与输出电压的高低变化来分类有斩波电路；斩波电路； ----斩波电路。 5、变频电路从变频过程可分为变频和变频两大类。 6、晶闸管的工作状态有正向状态，正向状态和反向状态。 7、只有当阳极电流小于电流时，晶闸管才会由导通转为截止。 8、从晶闸管开始承受正向电压起到晶闸管导通之间的电角度称为角。 9、GTR的全称是。 10、在电流型逆变器中，输出电压波形为波，输出电流波形为波。 11、GTO的关断是靠门极加出现门极来实现的。 12、普通晶闸管的图形符号是，三个电极分别是，和。 13、整流指的是把能量转变成能量。 14脉宽调制变频电路的基本原理是：控制逆变器开关元件的和时间比，即调节来控制逆变电压的大小和频率。 15、型号为KP100-8的元件表示管、它的额定电压为伏、额定电流为安。 16、在电力电子器件驱动电路的设计中要考虑强弱电隔离的问题，通常主要采取的隔离措施包括：和。 二、判断题 1、KP2—5表示的是额定电压200V，额定电流500A的普通型晶闸管。 2、给晶闸管加上正向阳极电压它就会导通。 3、普通晶闸管外部有三个电极，分别是基极、发射极和集电极。 4、逆变电路分为有源逆变电路和无源逆变电路两种。 5、只要让加在晶闸管两端的电压减小为零，晶闸管就会关断。 6、普通晶闸管内部有两个PN结。 7、逆变失败，是因主电路元件出现损坏，触发脉冲丢失，电源缺相，或是逆变角太小造成的。 8、应急电源中将直流电变为交流电供灯照明，其电路中发生的“逆变”称有源逆变。
数字电子技术实验指导书 （韶关学院自动化专业用） 自动化系 2014年1月10日 实验室：信工405
数字电子技术实验必读本实验指导书是根据本科教学大纲安排的，共计14学时。第一个实验为基础性实验，第二和第七个实验为设计性实验，其余为综合性实验。本实验采取一人一组，实验以班级为单位统一安排。 1．学生在每次实验前应认真预习，用自己的语言简要的写明实验目的、实验原理，编写预习报告，了解实验内容、仪器性能、使用方法以及注意事项等，同时画好必要的记录表格，以备实验时作原始记录。教师要检查学生的预习情况，未预习者不得进行实验。 2．学生上实验课不得迟到，对迟到者，教师可酌情停止其实验。 3．非本次实验用的仪器设备，未经老师许可不得任意动用。 4．实验时应听从教师指导。实验线路应简洁合理，线路接好后应反复检查，确认无误时才接通电源。 5．数据记录 记录实验的原始数据，实验期间当场提交。拒绝抄袭。 6．实验结束时，不要立即拆线，应先对实验记录进行仔细查阅，看看有无遗漏和错误，再提请指导教师查阅同意，然后才能拆线。 7．实验结束后，须将导线、仪器设备等整理好，恢复原位，并将原始数据填入正式表格中，经指导教师签名后，才能离开实验室。
目录实验1 TTL基本逻辑门功能测试 实验2 组合逻辑电路的设计 实验3 译码器及其应用 实验4 数码管显示电路及应用 实验5 数据选择器及其应用 实验6 同步时序逻辑电路分析 实验7 计数器及其应用
实验1 TTL基本逻辑门功能测试 一、实验目的 1、熟悉数字电路试验箱各部分电路的基本功能和使用方法 2、熟悉TTL集成逻辑门电路实验芯片的外形和引脚排列 3、掌握实验芯片门电路的逻辑功能 二、实验设备及材料 数字逻辑电路实验箱，集成芯片74LS00（四2输入与非门）、74LS04（六反相器）、74LS08(四2输入与门)、74LS10（三3输入与非门）、74LS20（二4输入与非门）和导线若干。 三、实验原理 1、数字电路基本逻辑单元的工作原理 数字电路工作过程是数字信号，而数字信号是一种在时间和数量上不连续的信号。 （1）反映事物逻辑关系的变量称为逻辑变量，通常用“0”和“1”两个基本符号表示两个对立的离散状态，反映电路上的高电平和低电平，称为二值信息。（2）数字电路中的二极管有导通和截止两种对立工作状态。三极管有饱和、截止两种对立的工作状态。它们都工作在开、关状态，分别用“1”和“0”来表示导通和断开的情况。 （3）在数字电路中，以逻辑代数作为数学工具，采用逻辑分析和设计的方法来研究电路输入状态和输出状态之间的逻辑关系，而不必关心具体的大小。 2、TTL集成与非门电路的逻辑功能的测试 TTL集成与非门是数字电路中广泛使用的一种逻辑门。实验采用二4输入与非门74LS20芯片，其内部有2个互相独立的与非门，每个与非门有4个输入端和1个输出端。74LS20芯片引脚排列和逻辑符号如图2-1所示。
实验一 常用电子仪器的使用 一、 实验目的 1．熟悉示波器，低频信号发生器和晶体管毫伏表等常用电子仪器面板，控制旋钮的名称，功能及使 用方法。 2．学习使用低频信号发生器和频率计。 3．初步掌握用示波器观察波形和测量波形参数的方法。 二、实验原理 在电子电路实验中，经常使用的电子仪器有示波器、低频信号发生器、直流稳压电源、交流毫伏表及频率计等。它们和万用电表一起，可以完成对电子电路的静态和动态工作情况的测试。 实验中要对各种电子仪器进行综合使用，可按照信号流向，以连线简捷，调节顺手，观察与读数方便等原则进行合理布局，各仪器与被测实验装置之间的布局与连接如图1—1所示。接线时应注意，为防止外界干扰，各仪器的共公接地端应连接在一起，称共地。信号源和交流毫伏表的引线通常用屏蔽线或专用电缆线，示波器接线使用专用电缆线，直流电源的接线用普通导线。 图1—1 模拟电子电路中常用电子仪器布局图 1． 低频信号发生器 低频信号发生器按需要输出正弦波、方波、三角波三种信号波形。输出电压最大可达20V （峰-峰值）。通过输出衰减开关和输出幅度调节旋钮，可使输出电压在毫伏级到伏级范围内连续调节。低频信号发生器的输出信号频率可以通过频率分档开关进行调节。 低频信号发生器作为信号源，它的输出端不允许短路。 2．交流毫伏表 交流毫伏表只能在其工作频率范围之内，用来测量正弦交流电压的有效值。为了防止过载而损坏，测量前一般先把量程开关置于量程较大位置上，然后在测量中逐档减小量程。 3．示波器 示波器是一种用途极为广泛的电子测量仪器，它能把电信号转换成可在荧光屏幕上直接观察的图象。示波器的种类很多，通常可分通用、多踪多线、记忆存贮、逻辑专用等类。 双踪示波器可同时观测两个电信号，需要对两个信号的波形同时进行观察或比较时，选用双踪示波器比较合适。 本实验要测量正弦波和方波脉冲电压的波形参数，正弦信号的波形参数是幅值U m 、周期T （或频率f ）和初相；脉冲信号的波形参数是幅值U m 、周期T 和脉宽T P 。幅值U m 、峰峰值U P-P 和有效值都可表示正弦量的大小，但用示波器测U P-P 较方便(用万用表交流电压档测得的是正弦量的有效值U= 2 m U )。由于频率f= T 1 , 所以测出周期T ，即可算得频率。矩形脉冲电压，可用周期T ，脉宽T P 和幅值U m 三个参数来描述。T P 与T 之比称为占空比。 三、 实验内容和步骤
实验一共射极单管放大电路的研究 1. 实验目的 （1）学会放大器静态工作点的调试方法，分析静态工作点对放大器性能的影响； （2）掌握放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及最大不失真输出电压的测试方法； （3）熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。 2. 实验设备与器材 实验所用设备与器材见表1.1。 表1.1 实验4.1的设备与器材 序号名称型号与规格数量备注 1 实验台1台 2 双踪示波器0～20M 1台 3 电子毫伏表1只 4 万用表1只 5 三极管1只 6 电阻1kΩ/0.25W 1只R e 7 电阻 2.4kΩ/0.25W 2只R S、R c、R L 8 电阻20kΩ/0.25W 1只R b1、R b2 9 电阻500kΩ/0.25W 1只R b2 10 铝电解电容10μF/25V 2只C1、C2 11 铝电解电容50μF/25V 1只C e 3. 实验电路与说明 实验电路如图1.1所示，为电阻分压式工作点稳定单管放大器实验电路图。它的偏置电路采用R B1和R B2组成的分压电路，并在发射极中接有电阻R E，以稳定放大器的静态工作点。当在放大器的输入端加入输入信号u i后，在放大器的输出端便可得到一个与u i相位相反，幅值被放大了的输出信号u0，从而实现了电压放大。安装电路时，要注意电解电容极性、直流电源正负极和信号源的极性。 图1.1 共射极单管放大器实验电路
I c/mA U ce/V u0波形失真情况管子工作状态 2.0 (5) 测量最大不失真输出电压的幅度 置R C＝2.4kΩ，R L＝2.4kΩ，调节信号发生器输出，使U s逐渐增大，用示波器观察输出信号的波形。直到输出波形刚要出现失真而没有出现失真时，停止增大U s，这时示波器所显示的正弦波电压幅度，就是放大电路的最大不失真输出电压幅度，将该值记录下来。然后继续增大U s，观察输出信号波形的失真情况。 5. 实验总结与分析 （1）用理论分析方法计算出电路的静态工作点，填入表1.2中，再与测量值进行比较，并分析误差的原因。 （2）通过电路的动态分析，计算出电路的电压放大倍数，包括不接负载时的A u、A us以及接上负载时的A u、A us。将计算结果填入表1.3中，再与测量值进行比较，并分析产生误差的原因。 （3）回答以下问题： ①放大电路所接负载电阻发生变化时，对电路的电压放大倍数有何影响？ ②怎样用测量信号电压的方法来测量放大电路的输入电阻和输出电阻？ （4）心得体会与其他。
实验三单相半波可控整流电路实验 一、实验目的 (1)掌握单结晶体管触发电路的调试步骤和方法。 (2)掌握单相半波可控整流电路在电阻负载及电阻电感性负载时的工作。 (3)了解续流二极管的作用。 二、实验所需挂件及附件 三、实验线路及原理
单结晶体管触发电路的工作原理及线路图已在1-3节中作过介绍。将DJK03挂件上的单结晶体管触发电路的输出端“G”和“K”接到DJK02挂件面板上的反桥中的任意一个晶闸管的门极和阴极，并将相应的触发脉冲的钮子开关关闭（防止误触发），图中的R负载用DK04滑线变阻器接成并联形式。二极管VD1和开关S1均在DJK06挂件上，电感L d在DJK02面板上，有100mH、200mH、700mH三档可供选择，本实验中选用700mH。直流电压表及直流电流表从DJK02挂件上得到。 图3-3单相半波可控整流电路 四、实验容 (1)单结晶体管触发电路的调试。 (2)单结晶体管触发电路各点电压波形的观察并记录。 (3)单相半波整流电路带电阻性负载时U d/U2= f(α)特性的测定。 (4)单相半波整流电路带电阻电感性负载时续流二极管作用的观察。 五、预习要求 (1)阅读电力电子技术教材中有关单结晶体管的容，弄清单结晶体管触发电路的工作原理。
(2)复习单相半波可控整流电路的有关容，掌握单相半波可控整流电路接电阻性负载和电阻电感性负载时的工作波形。 (3)掌握单相半波可控整流电路接不同负载时U d、I d的计算方法。 六、思考题 (1)单结晶体管触发电路的振荡频率与电路中电容C1的数值有什么关系? (2)单相半波可控整流电路接电感性负载时会出现什么现象?如何解决? 七、实验方法 (1)单结晶体管触发电路的调试 将DJK01电源控制屏的电源选择开关打到“直流调速”侧，使输出线电压为200V，用两根导线将200V交流电压接到DJK03的“外接220V”端，按下“启动”按钮，打开DJK03电源开关，用双踪示波器观察单结晶体管触发电路中整流输出的梯形波电压、锯齿波电压及单结晶体管触发电路输出电压等波形。调节移相电位器RP1，观察锯齿波的周期变化及输出脉冲波形的移相围能否在30°～170°围移动? (2)单相半波可控整流电路接电阻性负载 触发电路调试正常后，按图3-3电路图接线。将滑线变阻器调在最大阻值位置，按下“启动”按钮，用示波器观察负载电压U d、晶闸管VT两端电压U VT的波形，调节电位器RP1，观察α=30°、60°、90°、120°、150°时U d、U VT的波形，并测量直流输出电压U和电源电压U2，记录于下表中。
电力电子技术答案 2-1与信息电子电路中的二极管相比，电力二极管具有怎样的结构特点才使得其具有耐受高压和大电流的能力？答：1.电力二极管大都采用垂直导电结构，使得硅片中通过电流的有效面积增大，显著提高了二极管的通流能力。 2.电力二极管在P区和N区之间多了一层低掺杂N区，也称漂移区。低掺杂N区由于掺杂浓度低而接近于无掺杂的纯半导体材料即本征半导体，由于掺杂浓度低，低掺杂N区就可以承受很高的电压而不被击穿。 2-2.使晶闸管导通的条件是什么？答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。或：uAK>0且uGK>0。 2-3. 维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？答：维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电流。 要使晶闸管由导通变为关断，可利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降 到接近于零的某一数值以下，即降到维持电流以下，便可使导通的晶闸管关断。 2-4图2-27中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流 最大值均为I m ，试计算各波形的电流平均值I d1 、I d2 、I d3 与电流有效值I 1 、I 2 、I 3 。 解：a) I d1= Im 2717 .0 )1 2 2 ( 2 Im ) ( sin Im 2 1 4 ≈ + = ?π ω π π π t I 1= Im 4767 .0 2 1 4 3 2 Im ) ( ) sin (Im 2 1 4 2≈ + = ? π ? π π π wt d t b) I d2= Im 5434 .0 )1 2 2 ( 2 Im ) ( sin Im 1 4 = + = ?wt d t π π ? π I 2= Im 6741 .0 2 1 4 3 2 Im 2 ) ( ) sin (Im 1 4 2≈ + = ? π ? π π π wt d t c) I d3= ?= 2 Im 4 1 ) ( Im 2 1π ω π t d I 3= Im 2 1 ) ( Im 2 1 2 2= ?t dω π π 2-5上题中如果不考虑安全裕量,问100A的晶阐管能送出的平均电流I d1、 I d2、I d3 各为多少?这时，相应的电流最大值I m1 、I m2 、I m3 各为多少? 解：额定电流I T(AV) =100A的晶闸管，允许的电流有效值I=157A,由上题计算 结果知
河海大学文天学院 电子技术实验指导书 模拟电子技术 王飞 2014.2
实验一 晶体管单管放大电路 一、实验目的 1．学习放大电路静态工作点调试方法，分析静态工作点对放大电路性能的影响。 2．学习放大电路电压放大倍数及最大不失真输出电压的测量方法。 3．测量放大电路输入、输出电阻。 4．进一步熟悉各种电子仪器的使用。 二、实验原理 图1－1为电阻分压式静态工作点稳定放大电路，它的偏置电路采用R B1 = R W1 + R 3和R B2 = R W2 + R 4组成的分压电路，并在发射级中接有电阻R E = R 6，用来稳定静态工作点。当在放大电路输入端输入信号U i 后，在放大电路输出端便可得到与U i 相位相反、被放大了的输出信号U 0，实现了电压放大。R 1和R 2组成输入信号的分压电路，其目的是防止输入信号过大，损坏三极管。 图1－1 在电路中静态工作点为： CC B B B B U R R R U 2 12 += E E E BE B E R U R U U I = -= )(E C C CC CE R R I U U +-= 动态参数： 电压放大倍数k 3.3//50==-== R R R R U U A C be L C i U γβ
其中) mA () mv (26) 1(300E be I r β++= 输入电阻：若开关合上，即R 7短接 be B B i r R R r ////21= 输出电阻：5R R r C o == 放大电路输入电阻测试方法：若输入信号源U S 经R 1 = 5.1k 与C 1串联后再接到三极管 V 1的基极，测得U S 和'i U ，即可计算出1' ' R U U U r i S i i ?-= 输出电阻可用下式计算：L R U U r )1(0 '00-= 其中' 0U 为R L 未接入时（R L = ∞）U 0之值，U 0为接入R L 时U 0之值。 1．静态工作点的测试 1）静态工作点的测量 放大电路的静态工作点是指在放大电路输入端不加输入信号U i 时，在电源电压V CC 作用下，三极管的基极电流I B ，集电极电流I C 以及集成极与发射极之间的电压U CE 等。测量静态工作点时，应使放大电路输入信号U i = 0，即将信号源输出旋钮旋至零（通常需将放大电路输入端与地短接）。然后测出I C ，或测出R E 两端电压，间接计算出I C 来，I B = I C / β, U BE , U CE 用数字式直流电压表进行测量，在测试中应注意： a) 测量电压U BE 、U CE 时，为防止引入干扰，应采用先测量B 、C 、E 对地的电位后进行计算，即： U BE = U B – U E U CE = U C – U E b) 为了测量I B 、I C 和I E ，为了方便起见，一般先直接测量出U E 后，再由计算得到： E E E C R U I I == β C B I I = 总之，为了测量静态工作点只需用直流电压表测出U C 、U B 、U E 即可推算出。 2）静态工作点的调试： 放大电路的基本任务是在不失真的前提下，对输入信号进行放大，故设置放大电路静态工作点的原则是：保证输出波形不失真并使放大电路具有较高的电压放大倍数。 改变电路参数U CC 、R C 、R B 都将引起静态工作点的变化，通常以调节上偏置电阻取得一合适的静态工作点，如图1－1中调节R W1。R B1减小将引起I C 增加，使工作点偏高，放大电路容易产生饱和失真，如图1－2－a 所示，U 0负半周被削顶。当R B1增加，则I C 减小，使工作点偏低，放大电路容易产生截止失真，如图1－2－b 所示。U 0正半周被缩顶。适当调节R b1可得到合适的静态工作点。