试验十二__用三表法测量交流电路等效参数

. 实验报告实验报告 一、实验目的一、实验目的 1. 学会用交流电压表、 交流电流表和功率表测量元件的交流等效参数的方法 2. 学会功率表的接法和使用 二、原理说明二、原理说明 1. 正弦交流激励下的元件值或阻抗值，可以用交流电压表、交流电流表及功率表，分别测量出 元件两端的电压 U，流过该元件的电流 I 和它所消耗的功率 P，然后通过计算得到所求的各值， 这种方法称为三表法，是用以测量50Hz 交流电路参数的基本方法。 计算的基本公式为 阻抗的模 │Z│= 电路的功率因数 等效电阻 cosφ = R＝ 等效电抗X=│Z│sinφ 如果被测元件是一个电感线圈，则有： X= XL=│Z│sinφ = 2 f L 如果被测元件是一个电容器，则有： X= XC=│Z│sinφ = 2. 阻抗性质的判别方法： 在被测元件两端并联电容或串联电容的方法来加以判别，方法与原理如下： (1) 在被测元件两端并联一只适当容量的试验电容, 若串接在电路中电流表的读数增大，则 被测阻抗为容性，电流减小则为感性。 (a)(b) 图 12-1并联电容测量法 图 12-1(a)中，Z 为待测定的元件，C’为试验电容器。(b)图是(a)的等效电路，图中G、B 为待测 阻抗 Z 的电导和电纳，B 为并联电容 C’的电纳。在端电压有效值不变的条件下，按下面两种情 况进行分析： ①设 B＋B’＝B“，若B’增大，B“也增大，则电路中电流I 将单调地上升，故可判断B 为容性元件。 ②设 B＋B’＝B“，若 B’增大，而 B“先减小而后再增大，电流 I 也是先减小后上升， 如图 5-2 所示，则可判断 B 为感性元件。 I I2 . . Ig B2BB’ 图 5-2I-B 关系曲线 由上分析可见， 当 B 为容性元件时， 对并联电容 C’值无特殊要求； 而当 B 为感性元件时， B’│2B│时， 电流单调上升，与B 为容性时相同，并 不能说明电路是感性的。因此B’│2B│是判断电路性质的可靠条件，由此得判定条件为 C’= (2) 与被测元件串联一个适当容量的试验电容，若被测阻抗的端电压下降，则判为容性，端 压上升则为感性，判定条件为 │2X│ 式中 X 为被测阻抗的电抗值，C’为串联试验电容值，此关系式可自行证明。 判断待测元件的性质，除上述借助于试验电容 C 测定法外还可以利用该元件电流、电压间 的相位关系，若 i 超前于 u，为容性；i 滞后于 u，则为感性。 三、实验设备三、实验设备 序号 1 2 3 4 5 6 7 名称 交流电流表 交流电压表 单相功率表 自耦调压器 电容负载 电感线圈 白炽灯 型号与规格 4.7μ F450V 40W 日光灯配用 25W/220V 数量 1 1 1 1 1 1 3 备注 D37-1 D38-1 D34-2 DG01 DG09 DG09 DG08 四、实验内容四、实验内容 测试线路如图 12-3 所示 1. 按图 12-3 接线，并经指导教师检查后，方可接通市电电源。 2. 分别测量 15W 白炽灯(R)，40W 日光灯镇流器(L) 和 4.7μ f 电容器( C)的等效参数。要求 R 和 C 两端所加的电压为 220V，L 中流过电流小于 0.4A。 3. 测量 L、C 串联与并联后的等效参数。 4. 用并接试验电容的方法来判别LC 串联和并联后阻抗的性质。 计算所需的电容大小： . . 0F1F2.2F4.7 F并联电容大小 --0.320.340.36L 与 C 串联时电流 0.160.120.15--L 与 C 并联时电流 因此，L 与 C 串联时为容性，L 与 C 并联时为感性 5.观察并测定功率表电压并联线圈前接法与后接法对测量结果的影响。 A.前接法： 被测阻抗 25W 白炽灯 电感线圈 L 电容器 C L 与 C 串联 L 与 C 并联 B.后接法： 被测阻抗 25W 白炽灯 电感线圈 L 电容器 C L 与 C 串联 L 与 C 并联 测量值 U(V) 220 200 220 220 50 220 I(A)P(W)COS 0.0613.31.00 0.3714.10.19 0.330.00.00 0.7156.70.36 0.3210.90.63 0.1418.30.60 计算值电路等效参数 L(mH)C( F) Z(Ω )COSΦR(Ω ) 3666.71.003694.4---- 540.50.19103.01689.1-- 666.70.000.0--4.8 309.90.36112.5--11.0 156.30.68106.4--27.8 1571.40.59933.74023.4-- 测量值 U(V) 220 200 220 50 220 I(A)P(W)COS 0.0613.51.00 0.3714.70.19 0.330.00.00 0.111.30.63 0.1419.30.60 计算值电路等效参数 L(mH)C( F) Z(Ω )COSΦR(Ω ) 3666.71.023750.0---- 540.50.20107.41686.3-- 666.70.000.0--4.8 500.02.261130.0---- 1571.40.63984.73898.2-- 五、实验注意事项五、实验注意事项 1. 本实验直接用市电 220V 交流电源供电， 实验中要特别注意人身安全，不可用手直接触 摸通电线路的裸露部分，以免触电，进实验室应穿绝缘鞋。 2. 自耦调压器在接通电源前，应将其手柄置在零位上（逆时针旋到底） ，调节时， 使其输 出电压从零开始逐渐升高。每次改接实验线路或实验完毕， 都必须先将其旋柄慢慢调回零位， 再 断电源。必须严格遵守这一安全操作规程。 4. 功率表要正确接入电路。 5. 电感线圈 L 中流过电流不得超过 0.4A。 六、预习思考题六、预习思考题 .1. 在 50Hz 的交流电路中，测得一只铁心线圈的P、I 和 U，如何算得它的阻值及电感量？ 答: . . R  P I2 P 无功功率 = sin Z  UI2  P2 P 无功功率 UI U I X L  Z sin L  X L 2f 2. 如何用串联电容的方法来判别阻抗的性质？试用I 随 X c（串联容抗） 的变化关系作定性 分析，证明串联试验时，C 满足 1  2X C 式中X为被测阻抗的电抗值，C 为串联试验电容值。 证明：（电路图） (1)设X  X  X,若X增大，X也增大，则电流 I 变小，被测阻抗的端电压对应下降， 则判断为容性。 (2)设X  X  X,若X增大，X先减小后增大，电流先增大后减小，被测阻抗的端电压 对应也先上升后下降，则判断为感性。 由上分析可见， 当 X 为容性元件时， 对串联电容 C 值无特殊要求； 而当 X 为感性元件时， X  2X 才有判定为感性的意义。X  2X 时，被测阻抗的端电压单调下降，与 X 为容性时 . . X  2X 相同，并不能说明电路是感性的。 因此是判断电路性质的可靠条件， 由此得判定条件 为 1  2X C 七、实验报告七、实验