電工學(xué)實(shí)驗(yàn)講義－物理系實(shí)驗(yàn)室

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1、一、基本電工儀表的使用及測量誤差的計算1二、減小儀表測塑誤差的方法5三、基爾霍夫定律的驗(yàn)證9四、家庭電路模擬安裝11五、提高功率因數(shù)實(shí)驗(yàn)13六、三相交流電路電壓、電流的測量16七、單相變壓器實(shí)驗(yàn)19八、三相異步電機(jī)的使用22九、單相電度表的校驗(yàn)27十、三相異步電動機(jī)繼電器控制電路連接30實(shí)驗(yàn)一基本電工儀表的使用及測量誤差的計算一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.熟悉實(shí)驗(yàn)臺上各類電源及各類測量儀表的布局和使用方法。2.掌握指針式電壓表、電流表內(nèi)阻的測量方法。3.熟悉電工儀表測量誤差的計算方法。二、原理說明—勒+【A-A-——<-1.為了準(zhǔn)確地測量電路中實(shí)際的電

2、壓和電流，必須保證儀表接入電路后不會改變被測電路的工作狀態(tài)。這就耍求電壓表的內(nèi)阻為無窮大；電流表的內(nèi)阻為零。而實(shí)際使用的指針式電工儀表都不能滿足上述要求。因此，當(dāng)測量儀表一旦接入電路，就會改變電路原有的工作狀態(tài)，這就導(dǎo)致儀表的讀數(shù)值與電路原有的實(shí)際值之間出現(xiàn)誤差。誤差的大小與儀表本身內(nèi)阻的大小密切相關(guān)。只要測出儀表的內(nèi)阻，即可計算出由其產(chǎn)生的測量誤差。以下介紹幾種測量指針式儀表內(nèi)阻的方法。2.用“分流法”測量電流表的內(nèi)阻SRi如圖1-1所示。A為被測內(nèi)阻（Ra）的直流電流表。測量時先斷開開關(guān)S,調(diào)節(jié)電流源的輸出電流I使A表指針滿偏轉(zhuǎn)。然后

3、合上開關(guān)S,并保持I值不變，調(diào)節(jié)電阻箱Rb的阻值，使電流表的指針指在1/2滿偏轉(zhuǎn)位置，此時有可調(diào)電流源Ia=Is="2Ra=Rb〃RiRi為固定電阻器之值，Rb可由電阻箱的刻度盤上讀得。圖1」3.用分壓法測量電壓表的內(nèi)阻°可調(diào)穩(wěn)壓源圖1?2如圖1-2所示。V為被測內(nèi)阻（RJ的電壓表。測量時先將開關(guān)S閉合，調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓電源的輸出電壓，使電壓表V的指針為滿偏轉(zhuǎn)。然后斷開開關(guān)S,調(diào)節(jié)Rb使電壓表V的指示值減半。此時有：Rv=Rb+R】電壓表的靈敏度為：S=Rv心（Q/V）o式中U為電壓表滿偏時的電壓值。4.儀表內(nèi)阻引起的測量誤差（通常稱之為方

4、法誤差，而儀表本身結(jié)構(gòu)引起的誤差稱為儀表基本誤差）的計算。(1)以圖1-3所示電路為例，&上的電壓為Ri1Uri=U,右R]=R2，貝(JUri=UoRi+R22現(xiàn)用一內(nèi)阻為Rv的電壓表來測量Uri值，當(dāng)_RvRiRv與Ri并聯(lián)后’Rab=‘以此來替代Rv+RiRvRiRv+Ri上式中的Ri，則得Ub=URvRi+R2Rv+RiRvRiRv+Ri絕對誤差為△U=U‘R1—Uri=U(RvRiR_2Rv+Ri化簡后得-r；r2u△u=R^nUOA“—1訥0RvRiR1+R2Rv(R；+2R1R2+R;)+R1R2(R1+R2)圖1-3U若R

5、i=R2=Rv，則得AU=6U'ri—Uri?U/6相對誤差△!；%=X100%=——X100%=—33.3%UriU/2由此可見，當(dāng)電壓表的內(nèi)阻與被則電路的電阻相近時，測量的誤差是非常大的。(2)伏安法測量電阻的原理為：測出流過被測電阻Rx的電流Ir及其兩端的電壓降Ur,則其阻值Rx=Ur/Ir。實(shí)際測量時，有兩種測量線路，即：相對于電源而言，①電流表A(內(nèi)阻為R.Q接在電壓表V(內(nèi)阻為Rv)的內(nèi)側(cè)；②A接在V的外測。兩種線路見圖1-4(a)>(b)o由線路(a)可知，只有當(dāng)Rx<

6、流過Rx的電流值。圖(a)的接法稱為電流表的內(nèi)接法。由線路(b)可知，只有當(dāng)Rx〉〉Ra時，Ra的分壓作用才可忽略不計，V的讀數(shù)接近于Rx兩端的電壓值。圖(b)的接法稱為電流表的外接法。實(shí)際應(yīng)用吋，應(yīng)根據(jù)不同情況選用合適的測量線路，才能獲得較準(zhǔn)確的測量結(jié)果。以下舉一實(shí)例。在圖1-4中,設(shè)：U=20V,Ra二100Q,Rv=20KQ?假定Rx的實(shí)際值為10KQ。如果采用線路(a)測量,經(jīng)計算,A、V的讀數(shù)分別為2.96mA和19.73V,故Rx=19.734-2.96=6.667(KQ),相對誤差為：(6.667—10)4-10X100=-

7、33.3(%)如果采用線路(b)測量，經(jīng)計算，A、V的讀數(shù)分別為1.98inA和20V,故(b)Rx=204-1.98=10.1(KQ),相對誤差為:(10.1-10)4-10X100=1(%)序號名稱型號與規(guī)格數(shù)量備注1可調(diào)直流穩(wěn)壓電源0?30V二路2可調(diào)恒流源0?200mA13指針式萬用表MF-47或其他1自備4可調(diào)電阻箱0?9999.9Q1DGJ-055電阻器按需選擇DGJ-05圖1-4三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.根據(jù)“分流法”原理測定指針式萬用表(MF?47型或其他型號)直流電流0.5mA和5mA檔量限的內(nèi)阻。線路如圖1?1所示。

8、Rb可選用DGJ-05中的電阻箱(下同)。被測電流表量限S斷開時的表讀數(shù)(mA)S閉合時的表讀數(shù)(mA)Rb(Q)Ri(Q)計算內(nèi)阻Ra(Q)0.5mA5mA2.根據(jù)“分壓法”原理按圖1?2接