实验1指导书 常用仪器仪表的使用电工

常用仪器仪表的使用

一、实验目的

1.了解常用电工测量仪表的分类、用途。

2.掌握电源、信号源、测量仪表的正确使用方法,掌握用示波器测量交流信号的电压幅值、周期、频率等参数。

3.熟悉NEEL-II型电工电子实验装置。

二、实验预习

1.打印实验指导书,预习实验的内容,了解本实验的目的、原理与方法。

2.计算各表中要求的电压、电流理论值,写出计算过程。

三、实验设备与仪器

NEEL-II型电工电子实验装置:含直流电压表、直流电流表、交流电压表、交流电流表、功率与功率因数组合表、交流毫伏表、直流电压源、直流电流源、交流电源、函数信号源及实验电路。

双踪示波器。

四、实验原理

1.电压表、电流表、交流功率表的使用方法。

电压测量电流测量功率测量

图1 电压表、电流表、功率表的使用方法

2.交流毫伏表:用于测量电路中的交流信号电压有效值。

3.函数信号源:用于产生幅值与频率可调的交流信号(正弦波、方波、三角波)。

信号源输出信号的调节:调节“波形选择”开关可选择输出信号波形(正弦波、方波、三角波)。调节“频率选择”开关,配合“频率粗调”、“频率细调”旋钮可调出信号发生器输出频率范围内任意一种频率,LED显示窗口将显示出相应频率值。调节“输出衰减”开关与“幅值调节”旋钮可得到所需要的输出电压。

4.电源:包括直流可调稳压电源(0～30V),直流可调稳流电源(0～500mA),三相四线制的交流电源,单相交流电源(0～250V)。

图2 三相交流可调电源与单相交流可调电源

5.数字万用表:测量直流与交流电压、电流、电阻等。某些万用表还可以测量三极管、二极管、电容与频率等。

① 型号栏;

② 液晶显示屏:显示测量数值; ③ 发光二极管:通断检测报警;

④ 档位开关:改变测量功能、量程及开关机; ⑤ 20A 电流测试正极插座; ⑥ 200mA 电流测试正极插座; ⑦ 电容、温度、及公共负极插座; ⑧ 电压、电阻及二极管正极插座; ⑨ 三极管测试插座; ⑩ 背光灯/自动关机开关。

图3 数字万用表

6.双踪示波器:可以同时测量与观察两路信号的波形,测量电路信号波形的幅值、周期等参数。

220V

火线L1

火线L2

火线L3

零线N

零线N

火线U

火线V 火线W

380V

380V

线电压 相电压

电源开关

V

V

线电压

V

380V

线电压

图4 双踪示波器

用示波器测量交流信号波形的幅值、周期、频率

(1)交流信号波形的幅值测量:在图5中,如果“VOLTS/div ”为1V/div,峰-峰之间高度为6div,计算方法为:U=1V/div ×6div=6P P V -,如果探头为10:1,实际值为U=60P P V -。此时“VOLTS/div ”的“微调”旋钮应置于“校准”位置。

(2)交流信号波形的周期、频率测量:在图6中,在屏幕上一个周期为4div 。如果“扫描时间”为1ms/div,周期T =1ms/div ×4div=4ms 。由此可得频率f =1/4ms=250Hz 。此时扫描时间的“微调”旋钮应置于“校准”位置。

图5 电压测量 图6 周期与频率测量

7.使用电工测量仪表时,为保证仪表安全,首先应选择较大量程进行测试,然后再根据读数调整到合适的量程,以增加显示数据位数,提高测量精度。如果产生告警保护,调整安全量程后按“复位”键。

8.电缆

电源电缆:三相交流电源,单相交流电源:高压电路电缆(有护套)。

直流稳压电源,直流稳流电源:低压电路电缆。

仪表电缆:直流电压表:低压电路电缆。

直流电流表:低压电路电流电缆。

交流电压表,功率与功率因数组合表:高压电路电缆(有护套)。 交流电流表:高压电路电流电缆(有护套)。

函数信号源,毫伏表,双踪示波器:同轴电缆,低压电路电缆。

9.各种实验仪器与实验电路之间的连接关系见图7:

图7 实验仪器与实验电路之间的连接关系

五、实验内容

1.电压源与电流源的等效转换

将直流稳压电源瞧作理想电压源,将电压S U 调至20V ,串联一个200Ω的固定电阻S R ,从而构成一个实际电压源,再外接一个电阻箱L R ,如图8所示,改变电阻箱的阻值(见表1),即可测出电压源的外特性(即伏安特性)。

将直流稳流电源瞧作理想电流源,根据等效转换的条件,将输出电流I S 调至100mA,并联一个200Ω的固定电阻,构成一个实际电流源,再外接一个电阻箱L R ,如图9所示,改变电阻箱的阻值(见表1),即可测出电流源的外特性。

比较两种电源的外特性就是否相同。

图8 电压源伏安特性 图9 电流源伏安特性

表1 电压源与电流源的等效转换

L R (Ω)

负载参数理论值 电压源负载参数 电流源负载参数 U(V) I(mA) U(V) I(mA) U(V) I(mA) 100 300 500

2.交流电压、电流及功率的测量

将单相交流可调的输出电压电源(调压器)调至200V ,然后接三相组合负载中的一相负载,如图10所示,将交流电压表、交流电流表、功率表按仪表的接线要求接好线,按表2内容测量。

图10 交流电压、电流及功率的测量

表2 交流电压、电流及功率的测量

负载 U(V) I(A) P(W) 1个灯 2个灯 3个灯

3.示波器、毫伏表与信号源的使用

调节信号源使其输出信号(有效值,用毫伏表测量)分别为:V U 21=、Hz f 10001=的方波;V U 42=、Hz f 20002=的正弦波。用示波器测量各信号电压幅度及频率值。测试数据填入表3。

表3 仪器使用中的测量数据

六、实验注意事项

严格按照电路图接线,不能随意改变元件与仪表的连接顺序与位置。 七、思考题

1.能否用万用表测量方波、三角波的电压值？

2.示波器测量信号周期、幅度时,如何才能保证其测量精度？使用万用表时如何保证测量精度？

3.示波器观察波形时,下列要求,应调节哪些旋钮？

移动波形位置;稳定波形;改变周期个数;改变显示幅度;测量直流电压。 八、实验报告(本部分请在下面的空白页中手写完成)

1.回答思考题。

2.根据实验记录进行数据分析,将计算结果填入各表格。

3.误差原因分析:实验中产生的误差就是由哪些原因造成的？

4.总结万用表、示波器、信号发生器等仪器设备的使用方法及主要旋钮、按键的功能。

5.使用函数信号发生器过程中经常出现的两个错误就是什么？

6.在使用各种实验设备时都有哪些安全考虑(每种仪器分别进行说明)？

7.总结实验心得体会。