交流电路元件参数的测定

深圳大学实验报告课程名称：电路分析实验项目名称：交流电路元件参数的测定学院：信息工程学院专业：指导教师：报告人：学号：班级：实验时间：2013-6-13实验报告提交时间：教务部制一、实验目的与要求：1.正确掌握交流数字仪表（电压表、电流表、功率表）和自耦调压器的用法；2.加深对交流电路元件特性的了解；3.掌握交流电路元件参数的实验测定方法。二、实验设备与器件：1.自耦性交流调压器；2.交流电流表、交流电压表、功率表；3.实验挂箱（EEL-51、EEL-52）、电感线圈。三、方法、步骤：电阻器、电容器和电感线圈是工程上经常使用的基本元件。在工作频率不高的条件下，电阻器、电容器可视为理想电阻和理想电容。一般电感线圈存在较大电阻，不可忽略，故可用一理想电感和理想电阻的串联作为电路模型。电阻的阻抗为Z=R电容的阻抗为Z=jXC=－j(1/ωC)电感线圈的阻抗为Z=r+jXL=r+jωL=|Z|∠φ电阻器、电容器、电感线圈的参数可用交流电桥等一起测出，若手头没有这些设备，可大减一个简单的交流电路，通过测阻抗算出元件参数值。1）三表法利用交流电流表、交流电压表、相位表（或功率表）测量元件参数称为三表法、这种方法最直接，计算简便。实验电路如图1所示。元件阻抗为：图1三表法测量电路对于电阻对于电容对于电感U/I=|z|,r=|z|cosφ，XL=ωL=|z|sinφ由已知的电源角频率ω，可进一步确定元件参数。2)二表法若手头上没有相位表或功率表，也可只用电流表和电压表测元件参数，这种方法称为二表法。由于电阻器和电容器可看作理想元件，已知其阻抗为0或者90度，故用二表法测其参数不会有什么困难。二表法测电感线圈参数如图2所示。途中的电阻R是一个辅助测量元件。图2二表法测量电路由图2可见，根据基尔霍夫电压定律有，而，其中和为假想电压，分别代表线圈中等效电阻r和电感L的端电压。各电压相量关系如图3所示，忧郁U、U1、U2可由电路中测的，故途中小三角△aob的各边长已知，再利用三角形的有关公式（或准确地画出图3，由图3直接量的）求出bc边和ac边的长度，即电压Ur和UL可求。最后，由式及已知的电源角频率ω可求得线圈的参数。图3二表法向量图1.一表法只用一个交流电压表测量元件参数的方法称为一表法，其原理与二表法相同，不同的是辅助测量电阻R的阻值应预先已知，这样电路中电流可求，可省去一个电流表。此法有更强的实用性。三、实验任务：任务一三表法测元件参数步1-1.按图1接线，图中被测元件为51Ω电阻，从元件箱（一）EEL-51中选用51Ω（51Ω/8W，且注意选该电阻一定要使用交流转换接头），调节交流电压器使电流表读数为0.3A，记录电压表、功率相位表读数于表1中。步1-2.将被测元件换为电感线圈（将互感线圈的2、3端连接，即顺串成一个线圈，参数大约为r=57Ω、L=0.6H），调节调压器使电流表读数为0.2A，记录电压表、功率相位表读数于表1中。步1-3.将被测元件换为10.17μF的电容，从元件箱（二）EEL-52中选用，调节调压器使电流表读数为0.2A，记录电压表、功率相位表读数于表1中。步1-4.根据测量值元件参数。任务二二表法测电感线圈参数步2-1.按图2接线，辅助测量电阻从元件箱（一）选为100Ω（100Ω/5W），北侧线圈为互感器两个线圈的顺接串联（与步1-2相同），调节调压器使电流表读数0.2A，测量各电压记录于表2中。步2-2.仅用互感器的第一个线圈作为被测线圈（参数大约为r=28Ω、L=0.15H），其余同步2-1。步2-3.根据测量值画出电压相量图，算出两个被测线圈的参数。五、数据记录与数据处理分析：任务一：表1被测元件电流I电压U功率P/W1cosφ/λ1从测量值计算元件电阻器0.3A15.60V4.70W1.00R=52.0Ω电感器0.2A37.50V2.13WL0.28|Z|=187.5XL=180L=0.5732Hr=52.5Ω电容器0.2A61.26V0.49WC0.04Xc=306.3C=10.397μF电阻器电阻实际值R=51Ω，测量值为52.0Ω，误差为1.96%。电感器电感实际值L=0.6H，测量值为0.5732H，误差为4.47%。电感器内等效电阻r=57Ω，测量值为52.5Ω，误差为7.89%。电容器电容实际值C=10.17μF，测量值为10.397μF，误差为2.13%。任务二：电压相量图如图所示：表2被测线圈电流I电压U电压U1电压U2从测量值计算元件参数两个线圈顺串0.2A47.66V19.63V37.23Vr=63.78ΩωL=174.83L=0.5568H一个线圈0.2A27.70V19.93V10.82Vr=31.75ΩωL=43.80L=0.1395H两个线圈顺串等效电阻实际值r=57Ω，测量值r=63.78Ω，误差为11.89%。两个线圈顺串电感实际值L=0.6H，测量值L=0.5568H，误差为7.2%。一个线圈等效电阻实际值r=28Ω，测量值为31.75Ω，误差为13.39%。一个线圈电感实际值L=0.15H，测量值为0.1395H，误差为7.0%。六、实验结论：在误差范围允许内，可使用交流电压表，电流表及功率表测量正确交流电路参数，三表法。产生误差原因：1.使用完毕后，没有首先将旋转手柄再次逆时针旋转至零位，直接接上其他元件进行测量。2.调节旋转手柄时候，没有缓慢顺时针旋转，而是一下子转到较大电压，使电路元件无法支撑而烧掉。3.读数时，没有等显示稳定时直接读取。指导教师批阅意见：成绩评定：指导教师签字：年月日备注：注：1、报告内的项目或内容设置，可根据实际情况加以调整和补充。2、教师批改学生实验报告时间应在学生提交实验报告时间后10日内。