交流参数的测定三表法

1 实验八 交流参数的测定——三表法、三电流表法 一、实验目的 ⒈ 学习用交流电压表、交流电流表和功率表组成的三表法测量元件的交流等效参 数的方法。 ⒉ 学习用三电流表法测量元件的交流等效参数的方法。 ⒊ 学习使用功率表。 二、原理与说明 ⒈ 三表法 ⑴ 用三表法测量交流电路的参数 在交流电路中， 元件的阻抗值或无源一端口网络的等效阻抗值， 可以用交流电压表、 交流电流表和功率表分别测出元件（或网络）两端的电压U、流过的电流I和它所消耗 的有功功率P之后，再通过计算得出，其关系式为： 阻抗的模 U Z I  功率因数 cos P UI  等效电阻 cos P UI  等效电抗 sinXZ 或 2 L XXfL ， 1 2 c XX fC  这种测量方法简称为三表法，它是测定交流阻抗的基本方法。 ⑵ 判断阻抗性质的方法 元件的阻抗性质有容性或感性，用三表法测得的U、I、P的数值还不能判别被测 阻抗属于容性还是感性，一般可以用以下方法加以确定。 ① 在被测元件两端并接一只适当容量的试验电容器，若电流表的读数增大，则被 测元件为容性；若电流表的读数减小，则为感性。 试验电容的电容量 C 可根据下列不等式选定： 2BB   2 式中B为试验电容的容纳，B为被测元件的等效电纳。 ② 利用示波器观察阻抗元件的电流及端电压之间的相位关系，电流超前电压为容 性，电流滞后电压为感性。 ③ 电路中接入功率因数表或数字式相位仪，从表上直接读出被测阻抗的cos值或 阻抗角，读数超前为容性，读数滞后为感性。 ⑶ 三表法的接线方式 前述交流参数的计算公式是在忽略仪表内阻的情况下得出的，和伏安表法类似。三 表法有两种接线方式，如图8-1所示。若考虑到仪表的内阻，测量结果中显然存在方法 误差，必要时需加以校正。对于图8-1（a）的电路，校正后的参数为 2 II P RRRR I    22 2 II UP XXXX II       式中，R、X为校正前根据测量计算得出的电阻值和电抗值； I R 、 I X 为电流表线圈 及功率表电流线圈的等效电阻值和等效电抗值。 图8-1 W V A 被 测 阻 抗 元 件 (a) 被 测 阻 抗 元 件 (b) A W V ～～ 对于图8-1（b）电路，校正后的参数为 2 UU P GGGG U    一般情况下，电压表和功率表电压支路的电抗可以忽略，因此 22 2 IP BB UU       式中G、B为校正前根据测量计算得出的电导值和电纳值； U G为电压表线圈及功率表 电压线圈支路并联的等效电导。 ⒉ 三电流表法 实验电路如图8-2所示，以电压为参考正弦量，该电路的相量图如图8-3所示。 3 图8-2 200? R r L A 镇 流 器 线 圈 A1A3 A2 1 I 2 I3 I U 图8-3 1 I 2 I 3 I   根据余弦定理: 222 12323 2cosIIII I 22 2323 2cos(180)III I 22 2323 2cosIII I 则： 222 123 23 cos 2 III I I    222 1123 23 cos () 2 III I I    求元件A的阻抗： 3 L AL XU ZrjXL I  三、实验内容及步骤 ⒈ 三表法 ⑴ 按图8-4使用相应的设备接线，电路中可调节电阻R取200Ω，分别接入感性元 件A（日光灯镇流器线圈）和容性元件B（在电容电感板上选取电容C=10μf） 。 ⑵ 调节调压器使I=0.4A，利用三表法测量感性元件A和容性元件B的交流参数，即 测量出U、P、 R U、 A U或 C U的数值，将测量数据记录在表8-1中。 ⑶ 分别测量元件A、B串联和并联时的等效阻抗，并用实验的方法判断出阻抗的性 质。将测量数据记录在表8-1中。 4 表8-1 被测元件 感性元件A 容性元件B A、B串联 A、B并联 给定值 I（A） 0.4 0.4 0.4 0.4 测 量 值 U ( V ) P ( W ) R U ( V ) A U ( V ) ______ C U （V ) ______ 计 算 值 cos Z(Ω) X(Ω) ( )/( )rG S r= G= L ( H ) _____ C (μf) ______ 2. 三电流表法 ⑴ 按图8-5所示实验电路， 使用相应的设备接线， 用电流测试插孔板及测试线完成测 量三组电流数据的任务。 ⑵ 调节调压器，使电路的输入电压有效值U＝80V，测量电流 1 I、 2 I、 3 I的有效值 及 R U、 A U或 C U的数值，将测量数据记录在表8-2中。 图8-5 200? R r L A 镇 流 器 线 圈 1 I 2 I3 I B 电 容 器 G 10μF C 80V ~220V 调压器 FU 5 表8-2 被测元件 测量值 计算值 1 I(A) 2 I(A) 3 I(A) R U(V) A U或 C U (V) r(Ω) L/H C/µF 感性元件A 容性元件B 四、注意事项 ⒈ 接线前，先将位于实验台右下方处的调压器手柄逆时针调到头，即将调压器置 于“0”位。 ⒉ 实验电路联接完毕，自检无误后，请指导教师检查线路，才能合闸通电做实验。 ⒊ 使用调压器时要做到： ① 接通电源前，将调压器处于“0”位。 ② 使用调压器时，每次都应该从“0”开始逐渐增加，直到所需的电压值。 ③ 使用完毕后，应随手将调压器手柄调回到“0”位 ，然后断开实验台的电 源。 ⒋ 合理选择测试仪表的量程。 五、预习与思考 ⒈ 仔细阅读交流电流表和功率表的使用说明。 ⒉ 掌握功率表的接线和测量数据的读取。 ⒊ 如何用三表法和三电流表法测量元件的交流等效参数？ 六、实验报告要求 ⒈ 整理实验数据，完成表8-1和表8-2中要求的各项计算。 ⒉ 回答：如何用三电压表法测量感性元件和容性元件的交流等效参数？ 要求：画出实验电路图和相应的相量图。 七、实验仪设备 ⒈ DT9205型数字万用表 . 一块； ⒉ D26型交流电流表 一块； ⒊ D26型功率表 一块； ⒋ 调压器（实验台配置） 一台； ⒌ 滑线变阻器 300Ω／1A 一台； 6 ⒍ 电容电感实验板 TX—LN0533 09 一块； ⒎ 日光灯控制器 TX—LN0533 05 一块； ⒏ 电流测试插孔板及测试线 TX—LN0533 41 一套； ⒐ 导线若干。