13-14学年化工制药系12级《电路实践》
教学进程安排
一 、学时与学分:
学时：10学时, 0.5学分。
二、目的:
《电路实践》是电工电子系列实践课程中的一门重要专业基础课程，它与《电工技术基础》理论课程同时进行。本课程的教学目的是通过大纲所列内容的学习与实践环节的训练，提高学生电路技术的设计水平和工程实践能力。
三、内容:
本课程计划学时为10学时，安排在二年级第二长学期进行。为适应因材施教的需要，教材中实际编入的实验内容较多，可供教学过程中学生选做。课程内容分为二个方面：
1、基本实验技能的强化训练；掌握利用高性能电工系统实验装置进行实验。
2、各种验证型和设计型实验；
四、特色：
1、注重学生能力的培养和素质的提高，而创新能力是核心能力之一。
2、注意将实验内容与理论内容密切结合，将一些工程问题引入到实验中，避免学生盲目理想化。
3、每一个实验内容的编写，以实验目的、原理、内容、预习要求、报告要求、注意事
项、思考题、仪器和器材等的形式，给学生一些启发性的提示，引导学生对内容中的难点、重点、易错的问题进行预习，通过查阅资料、答疑等方式进行思考并找出解决的方法，明晰实验内容和解决的方案之间的联系，加深了对理论知识的理解，提高了解决实际问题的能力。
4、充分利用新购置实验设备资源—高性能电工系统实验装置进行实验，提高了学生实际动手的能力。
5、学生应独立规范地完成实验报告，严禁抄袭，抄袭者与被抄袭者一律记不及格。按
任课教师要求及时交阅实验报告。每学期实验报告必需上交存档，不得缺少或丢失。
五、教学内容安排：
1、戴维南定理和诺顿定理（2学时）P9
预习要求：预习戴维南定理和诺顿定理的相关理论，初步掌握测量有源二端网络等效参数的测量方法，掌握等效的概念。首次实验要认真预习教材附录中GDDS电工实验装置原理、组成及其使用方法。写出规范的预习报告经任课老师审阅通过后方可进行实验。
实验内容：
（1）、用开路电压短路电流法测量戴维南等效电路的
和
，按图3-5接入E=10V和
(5mA)测AB间开路电压
(V)，短路电流
求出。将测量数据填入表3-1。
（2）、测量AB开路电压后，再接上电阻
=1KΩ，测出此时AB间电压
，求出。将测量数据填入表3-2。
（3）、负载实验
按图3-5接线，改变阻值，测量并绘出有源二端网络的外特性, 将测量数据填入表3-3。
（4）、验证戴维南定理
用一只可变电阻，将其阻值调至内容1、2实验测出的，将R与直流稳压电源（电压值为内容1、2测出的）串联，按内容（3）步骤作出负载特性，将测量数据填入表3-4，并与（3）相验证比较。
（5）、验证诺顿定理（选做）
用电流源，其输出大小调至实验中测出的短路电流，再与已测出的内阻并联，组成等效电源电路，再接上负载测量并得出外特性，将测量数据填入表3-5。再与（3）中实测的外特性比较，验证，分析。
注意事项：
（1）、实验开始前，不得随意动用实验设备的开关旋钮；
（2）、认真听取老师讲解实验设备相关仪表、挂箱的构成、位置、使用方法、操作规程、注意事项；
（3）、必须注意安全用电，保障人身安全和设备安全。严格遵循“断电-接线-检查-通电实验-断电-拆线”的基本操作规程。严禁带电接线、带电拆线、带电改线！电路连接、测试等过程中必须始终注意单手操作，严禁双手操作！
（4）、每阶段接线完毕通电前必须认真检查所接线路，确认所接线路正确无误方可通电，严禁未经检查盲目通电实验！
（5）、实验过程中时刻关注设备仪表的工作状况，如发现设备仪表出现故障（如出现异常响声、火光、焦味、冒烟等现象）应立即切断总电源，并报告老师处理。严禁设备带故障操作或自行处理！否则将视情节给予适当经济赔偿和相应处理！
思考题:
（1）、做短路实验时测的条件是什么？
（2）、说明测试戴维南等效电路内阻的方法有几种?可否直接用万用表测其在a、b间内阻？怎样测量？应注意点？
2、交流阻抗参数的测量和功率因素的改善（3学时）P15
预习要求深入理解交流电路阻抗的概念，交流阻抗参数测量的方法，理解并掌握三表法，三电压法的测量方法，理解数据表格的含义。预习教材附录中GDDS电工实验装置该实验部分挂箱相关原理、组成及其使用方法。
实验内容：
1、三表法测量交流阻抗
（1）、测量Z1: 电阻（9Ω）串联电感（约15Ω+100mH）
确保全机处于断电状态，按图4-1接线，其中：电压表量程50V,电流表量程2A，功率表量程50V/0.4A。
取被测阻抗Z1为：电阻（9Ω，位于D01挂箱）串联电感（约25Ω+100mH，位于D04挂箱）。
接线完毕，先将单相调压器旋钮逆时针旋到底（输出电压调至最小），检查电路无误，逐次接通三相电压总开关、仪表钥匙开关、单相电压开关，开始实验：
缓慢调大单相调压器输出电压，至电流表读数为0.15A为止，将此时的电流I、电压U、有功功率P记入表4-1。
再继续缓慢调大单相调压器输出电压，至电流表读数为0.20A为止（不得超过0.25A！），将此时的电流I、电压U、有功功率P也记入表4-1。
逐次关断单相电压开关、仪表钥匙开关、三相电压总开关，全机断电。
（2）、测量Z2: 电阻（50Ω）串联电容（约25μF）
确保全机处于断电状态，仍按图4-1接线，电压表、电流表、功率表量程均不变。
取被测阻抗Z2为：电阻（50Ω，位于D01挂箱）串联电容（约25μF，位于D01挂箱）。
接线完毕，先将单相调压器旋钮逆时针旋到底（输出电压调至最小），检查电路无误，逐次接通三相电压总开关、仪表钥匙开关、单相电压开关，开始实验：
缓慢调大单相调压器输出电压，至电流表读数为0.15A为止，将此时的电流I、电压U、有功功率P记入表4-1。
再继续缓慢调大单相调压器输出电压，至电流表读数为0.20A为止（不得超过0.25A！），将此时的电流I、电压U、有功功率P也记入表4-1。
逐次关断单相电压开关、仪表钥匙开关、三相电压总开关，全机断电，结束本阶段实验。
2、三电压法测量交流阻抗
（1）、测量Z1: 电感（约15Ω+100mH）
确保全机处于断电状态，按图4-2（a）接线，其中：电压表量程50V，先接在图4-2（a）的
位置。
取被测阻抗Z1为：电感（约为25Ω+100mH，位于D04挂箱）。串联的固定附加电阻r取9Ω(位于D01挂箱)。
接线完毕，先将单相调压器旋钮逆时针旋到底（输出电压调至最小），检查电路无误，逐次接通三相电压总开关、仪表钥匙开关、单相电压开关，开始实验:
缓慢调大单相调压器输出电压，至电压表读数为10V止，将此电压的实际值U记入表4-2。
关断单相电压开关，单相调压器旋钮不动，将电压表改接至图4-2（a）的
位置，检查无误，接通单相电压开关，读取U1值，记入表4-2。
再关断单相电压开关，单相调压器旋钮不动，依前述方法测量并读取U2值，记入表4-2。
逐次关断单相电压开关、仪表钥匙开关、三相电压总开关，全机断电。
（2）、测量Z2: 电容（约25μF）
确保全机处于停电状态，仍按图4-2（a）方式接线，电压表量程不变，仍先接在图4-2（a）的位置。
取被测阻抗Z2为：电容（约为25μF，位于D01挂箱）。串联的固定附加电阻r取100Ω(位于D01挂箱)。
接线完毕，先将单相调压器旋钮逆时针旋到底（输出电压调至最小），检查电路无误，逐次接通三相电压总开关、仪表钥匙开关、单相电压开关，开始实验:
缓慢调大单相调压器输出电压，至电压表读数为10V止，将此电压的实际值U记入表4-2。
关断单相电压开关，单相调压器旋钮不动，将电压表改接至图4-2（a）的
位置，检查无误，接通单相电压开关，读取U1值，记入表4-2。
再关断单相电压开关，单相调压器旋钮不动，依前述方法测量并读取U2值，记入表4-2。
测试完成后，将单相调压器旋钮逆时针旋到底（输出电压调至最小），关断单相电压开关、仪表钥匙开关、三相电压总开关，结束实验。
3、完成表格，并代入公式计算验证，要有计算过程，进行分析讨论。
注意事项：
（1）、特别强调人身安全和设备安全。
（2）、所有强电实验均须向学生强调“先接线，经仔细检查无误后再通电;做完一项先断电，后拆线”的原则。
（3）、内容2中当Z1+Z2和Z1∥Z2时，应要求学生先分别判断两种情况下电路是呈现容性还是感性，然后完成表格中的计算参数，而不能将所有表格均填上数据。
思考题:
（1）、交流电路中的“阻抗”与“电阻”在概念上有何联系与区别？为什么直流电路没有“阻抗”概念而只有“电阻”概念？
（2）、“电阻性负载”、“电感性负载”、“电容性负载”的阻抗各有什么最主要的特点？
（3）、简述“有功功率”的物理意义。
（4）、观察“三电压法”中的三个电压读数，可发现U1读数与U2读数的和不等于U读数，是什么原因？
3、日光灯功率因数提高方法研究（2学时）P26
预习要求：理解日光灯工作原理，功率因数的意义。掌握提高功率因数的方法。预习教材附录中GDDS电工实验装置涉及该实验部分的挂箱相关原理、组成及其使用方法。
实验内容：
（1）、将日光灯及可变电容箱元件按实验图6-2所示电路连接。在各支路串联接入电流表插座，再将功率表接入线路，按图接线并检查后，接通电源电压220V。
（2）、改变可变电容箱的电容值（D06挂箱），先使C=0（不接电容），分别测量日光灯灯管、镇流器二端的电压
、
及电源电压U，读取此时灯管电流
及功率表读数P。测试数据记入表6-1中。
（3）、逐渐增加电容C的数值，测量各支路的电流和总电流。电容值不要超过6µ F ，否则电容电流过大，产生过补偿，总电流将增加。测试数据记入表6-1中。绘出I=f（C）的曲线，分析讨论。
注意事项：
（1）、日光灯启动（电流较大，20W灯管大约0.6A）和正常工作时电流不同，测量时应注意交流电流表的量程选择；避免超量程；
（2）、日光灯电路标明在DO4挂箱上，实验时将双向开关扳向“外接220V电源”一侧；
实验器材及元件：日光灯电路模块在DO4挂箱上、DO6电容挂箱、功率表、交流电流表、交流电压表等。
思考题:
（1）、简述灯丝、镇流器的作用。
（2）、分析功率因数不高的原因，如何提高功率因数？
4、实验十 三相电路研究P34（3学时）
预习要求：了解三相四线制电源工作原理及相序判定方法，相电压、线电压与电流之间的关系及其测量方法，中性线作用，功率表测量三相负载功率的方法。预习教材附录中GDDS电工实验装置该实验部分挂箱相关原理、组成及其使用方法。
实验内容：
1、三相电源降压
为了防止在实验过程中出现由于连接错误而造成灯泡、保险丝烧毁，以及保证人身安全的需要，实验中把三相四线制电源（线电压380V，相电压220V）降压为线电压220V，相电压127V的三相四线制电源。
接线方法：如图8-6：
（1）、将电源总开关拉下，确保三相电源处于断电状态；
（2）、将电源总开关上的三相电插孔U、V、W分别与D06板块上的三相变压器的原端（左端）的380V插孔相连。然后将每一相的N端接到对应的变压器的N端。最后将三相中每一相的N端连接起来，构成三相四线制。
（3）、将D06板块上三相变压器的负端（右端）的N1连在一起，这样从变压器的每一相的220V插孔出来的就是线电压220V、相电压127V的三相四线制电源。
2、三相电源相序判断
由原理可知，应在一相上接一电容，其他两相接灯泡，观察亮暗。
（1）、在第一相中接电容：将第一相（即D06板块上的第一个三相变压器的负端的220V的U孔）接到D06板块上的电容两端的插孔中的一个，然后将4
电容相连的开关拨到右边，其余开关拨到左边，这时使用的是4的电容，其余的不使用。
（2）、在第二相和第三相上接入灯泡：将第二相（即D06板块上的第二个三相变压器的负端的220V的V孔）接到D05板块的第二组灯泡的V插孔上，将第三相（即D06板块上的第三个三相变压器的负端的220V的W孔）接到D05板块的第三组灯泡的W插孔上。
（3）、将三相负载接成星形：将电容的另一端与第二组灯泡的N2端、第三组灯泡的N3端相连。
（4）、通电测试，观察灯泡亮暗并判断相序。
3、三相负载星形连接电路的电压、电流和负载功率测量，并将数据填入表。
将负载按照星形接法连接，并测量每一相的线电压、相电压、线电流、相电流、中线电压和中线电流。
接线方法以及测量方法：
（1）、三相四线制负载的联接：如图8-7
第一相负载的联接：将第一相（即D06板块上的第一个三相变压器的负端的220V的U孔）接到D05板块的第一组灯泡的U插口上。
第二相负载的联接：将第二相（即D06板块上的第二个三相变压器的负端的220V的V孔）接到D05板块的第二组灯泡的V插口上。
第三相负载的联接：将第三相（即D06板块上的第三个三相变压器的负端的220V的W孔）接到D05板块的第三组灯泡的W插口上。
将三相负载的N端连接在一起并且与三相电源的N相连（即将负载的N1、N2、N3接在一起，将D06板块上三相变压器的负端的每一相的N相连并与D05板块的第三组负载下的N插孔相连）这样就够成了负载的三相四线制有中线的连接。若D06板块上三相变压器的负端的每一相的N相连但不与D05板块的第三组负载下的N插孔相连的时候表示的是负载是三相四线制无中线的连接。
（2）、三相四线制负载的电压测量：
在交流电压表上引出两根线，并且将量程档位放在250V上，然后检查读数锁存按钮是否弹出（弹出表示锁存关闭，这样才能测量）：
①、相电压的测量
UAO’：将交流电压表引出的两根线分别插在D05板块的第一组灯泡的U、N1端，则交流电压表读数为第一相的相电压，即UAO’。
同理，UBO’为第二组灯泡的相电压，即V、N2端的电压；UCO’为第三组灯泡的相电压，即W、N3端的电压。由于N1、N2、N3相连，所以测量时只需要变动交流电压表的一根引出线即可。
②、线电压的测量
UAB：将交流电压表引出的两根线分别插在D05板块的第一组灯泡的U、第二组灯泡的V孔上。
UBC：将交流电压表引出的两根线分别插在D05板块的第二组灯泡的V、第三组灯泡的W孔上。
UCA：将交流电压表引出的两根线分别插在D05板块的第三组灯泡的W、第一组灯泡的U孔上。
③、中线电压的测量
UOO’ (UNN')：将交流电压表引出的两根线分别插在变压器右端的中心点
(
)、负载中心点
(
)孔上。此时交流电压表显示的值即为中线电压的值。
（3）、三相四线制负载电流的测量：
①、线电流的测量
将电流专用插头的接交流电流表的部分接好，量程选择200mA。然后将另一端插入D05板块上的对应的线流插孔即可测量对应的线电流。
②、中线电流的测量
将电流专用插头的接交流电流表的部分接好，量程选择200mA。然后将另一端插入D05板块上的对应的中线电流插孔即可测量对应的线电流。
（4）、三相四线制负载功率的测量：（功率表电压部分量程选500V，电流表部分量程选0.4A）
第一相功率PA：将D05 板块上的第一相负载连接拆掉，然后D06板块的第一相电源（标号U1的插孔）与功率表的同名端相连，然后连接同名端，功率表的电流孔引出来接D05第一相负载的U插孔，功率表的电压孔引出来接D05第一相负载的N1插孔。最后检查保证D05板块上负载是三相四线制连接即N1、N2、N3 是相连的。
第二相功率PB：将D05 板块上的第一相负载连接恢复，将第二相负载连接拆掉，然后D06板块的第二相电源（标号V1的插孔）与功率表的同名端相连，然后连接同名端，功率表的电流孔引出来接D05第二相负载的V插孔，功率表的电压孔引出来接D05第一相负载的N2插孔。最后检查保证D05板块上负载是三相四线制连接即N1、N2、N3 是相连的。
第三相功率PC：将D05 板块上的第二相负载连接恢复，将第三相负载连接拆掉，然后D06板块的第三相电源（标号W1的插孔）与功率表的同名端相连，然后连接同名端，功率表的电流孔引出来接D05第三相负载的W插孔，功率表的电压孔引出来接D05第三相负载的N3 插孔。最后检查保证D05板块上负载是三相四线制连接即N1、N2、N3 是相连的。
注意事项：特别强调人身安全和设备安全，反复检查接线是否正确，确实无误方可合
上电源，注意关电源接线的原则。
思考题:
（1）、在三相四线制电路中，中线是不允许接熔断器的，为什么？
（2）、为什么不能在负载星形连接四线制和负载三角形连接电路中短路负载？若短接，其后果如何？
（3）、三相电源相序判定的原理是什么？
（4）、在测量不对称负载星形三线制连接电路中，应注意什么问题？
六、考核方法：
（1）、实验态度：不迟到，不无故缺席,不违纪，遵守实验室规章制度；
（2）、预习情况：对实验原理的预习和理解，实验内容的预先设计等；
（3）、课堂实验：实验两人一组，考核实验动手能力，独立分析和解决实验过程中问题
的能力及创新能力；
（4）、实验报告：实验报告规范，对实验结果分析有据，思考题解答完整
东南大学成贤学院电工电子实验中心
2014年2月