本书从人才培养的要求出发,结合多年教学改革与实践的经验和成果编写而成,是一本集基础性、应用性、综合性、设计性、开放性和创新性于一体的实践教材。全书共6章,主要内容包括实验要求和用电安全概述、电工技术实验、PLC控制实验、电子技术实验、PSoC开放实验、Multisim 14软件的设计与仿真。
本书可作为普通高等学校理工科非电类专业的电工学实验及相关电工电子仿真训练等课程的实践教材,也可作为高等职业技术学校相关工科专业的实践教学用书,还可供相关工程技术人员学习和参考。
本书在第一版的基础上修订而成。编者在分析当前教学改革和社会需要的基础上,为贯彻和适应高质量发展、创新教育和课程思政的精神,根据普通高等院校电工学基础课程教学大纲的基本要求,以加强基础、重视工程应用为目标,更新了第一版的内容体系,加大了虚拟仿真实验教学内容。
本书是高等院校理工科电工类的实践性教材,可培养学生掌握理论指导下的实验方法、掌握常用电工仪表的正确使用方法,锻炼学生的实际操作能力和创新能力,培养学生安全用电的意识,从而实现提高学生的基础实践能力和综合素质的教育目标。本书是搭建集基础性、综合性、设计性及仿真性实验于一体的电工学实践教学大平台的一部分。
本书为兰州理工大学“电气与控制工程国家级实验教学示范中心”建设项目,是实验中心实践课建设规划教材,得到兰州理工大学电气工程与信息工程学院、实验室建设与管理处、教务处和高教研究所的大力资助。本书汲取了兰州理工大学电工电子实验教学中心老师的实践教学经验,并在大家的支持与指导下完成。
本书由黄瑞担任主编,负责全书的统稿和校阅,丁守成、刘婕、余萍担任副主编。其中,第1、3章由黄瑞编写;第2章由黄瑞、丁守成和曹正编写;第4、5章由刘婕、杨世洲、黄瑞和肖利梅编写;第6章由余萍、杜先君、黄瑞和闫珂编写。本书由兰州理工大学电气工程与信息工程学院的王文琰、王贵峰担任主审。其中,各章实验内容得到了各位实验老师的精心测试,在此表示感谢。
本书根据新实验设备的更新对第1章“常用电工电子仪器仪表的使用”内容进行了删除,修订为“实验要求和用电安全概述”;根据《电工学基础》新实验大纲要求,优化了第2、3、4、5章的基础实验项目,修订了部分内容;根据“虚实融合”教学模式改革,对第6章增加了仿真实验项目,丰富了虚拟仿真实验的内容和方法。
感谢兰州理工大学电气工程与信息工程学院领导的支持,感谢兰州理工大学电信学院电工电子教学部老师们的大力支持,感谢袁桂慈老师的建议和帮助。
本书在编写过程中参考了大量的国内外著作和资料,在此向相关作者表示衷心的感谢!
由于我们水平有限,书中疏漏和不足之处在所难免,敬请广大读者批评指正。
编 者
2021年10月于兰州理工大学
第1章 实验要求和用电安全概述 1
第2章 电工技术实验 8
2.1 电阻元件伏安特性的测定 8
2.2 叠加定理 10
2.3 电压源、电流源及其电源等效变换的研究 13
2.4 戴维宁定理 15
2.5 最大功率传输条件的测定 18
2.6 常用典型信号的测量方法 20
2.7 RC一阶电路 23
2.8 二阶动态电路响应的测试 26
2.9 三表法测定交流电路等效参数 29
2.10 感性负载电路及其功率因数提高的研究 31
2.11 RLC串联谐振电路 34
2.12 互感电路 36
2.13 单相电度表 38
2.14 三相电路电压、电流及功率的测量 41
2.15 直流他励电动机 43
2.16 单相变压器 46
2.17 三相异步电动机的参数测定 49
2.18 三相同步发电机的并网运行 53
2.19 三相异步电动机在各种运行状态下的机械特性研究 57
2.20 基本继电接触控制电路 61
2.21 三相异步电动机的正反转控制 63
2.22 三相异步电动机的星形-三角形降压起动控制 64
2.23 常用机床和电动葫芦的控制 66
第3章 PLC控制实验 69
3.1 FX系列可编程控制器 69
3.1.1 FX系列可编程控制器简介 69
3.1.2 PLC基本指令 72
3.1.3 PLC编程语言 76
3.2 GX Developer编程软件操作简介 77
3.3 PLC控制舞台灯光 87
3.4 PLC控制小车自动往返运动 90
3.5 PLC控制喷泉的模拟实验 91
3.6 PLC控制交通灯 93
3.7 PLC控制数码显示 95
3.8 PLC控制天塔之光 99
3.9 PLC控制温度和液位 102
3.10 PLC控制三相步进电动机 104
3.11 PLC控制三层电梯的模拟实验 107
第4章 电子技术实验 112
Ⅰ 模拟电子技术实验 113
4.1 单管共射极放大电路 113
4.2 负反馈放大电路 118
4.3 集成运算放大器的应用(基本运算电路) 121
4.4 低频功率放大电路 124
4.5 整流、滤波和稳压电路 126
4.6 波形产生电路 129
4.7 简易音频功率放大电路 131
Ⅱ 数字电子技术实验 134
4.8 基本逻辑门电路的应用 134
4.9 中规模组合逻辑器件的应用 136
4.10 触发器 140
4.11 计数器 143
4.12 移位寄存器的应用 147
4.13 集成定时器的应用 151
4.14 简易电子秒表 154
第5章 PSoC开放实验 157
5.1 PSoC实验平台简介 157
5.2 可编程增益放大器PGA 167
5.3 电压比较器Comparator实验 173
5.4 定时器Timer实验 178
5.5 计数器Counter实验 182
5.6 模数转换器Delta Sigma ADC实验 187
5.7 数模转换器Voltage DAC实验 191
第6章 Multisim 14软件的设计与仿真 196
6.1 Multisim 14软件简介 196
6.2 叠加定理仿真实验 197
6.3 戴维宁定理仿真实验 198
6.4 RC一阶电路仿真实验 199
6.5 单相交流电路等效参数测定仿真实验 200
6.6 三相电路电压、电流及其功率的测量仿真实验 203
6.7 积分电路的设计与仿真 204
6.8 二极管的单向导通特性的设计与仿真 205
6.9 场效应管及其放大电路的设计与仿真 206
6.10 RC移相式振荡器的设计与仿真 208
6.11 三角波及锯齿波波形产生电路的仿真 209
6.12 74LS148D测试电路的设计与仿真 211
6.13 555定时器构成多谐振荡器电路的设计与仿真 212
6.14 交通灯电路的综合设计与仿真 213
附录 实验报告统一格式 215
参考文献