搜索
用三表法测量电路等效参数制作人：刘宏伟修订：刘骁一、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1、正弦交流信号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，这种方法称之为三表法，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|=U/I，电路的功率因数cosφ=P/UI等效电阻R=P/I²=|Z|cosφ等效电抗X=|Z|sinφ或X=XL=2πfL，X=XC=1/(2πfC)2、阻抗性质的判别（参考内容，不作强制要求）方法：可用在被测元件两端并联电容或将被测元件与电容串联的方法来判别。其原理如下：(1)在被测元件两端并联一只适当容量的实验电容，若串接在电路中电流表的读数增大，则被阻抗为容性。电流减小则为感性。图1(a)中，Z为待测定的元件，C’为试验电容器。(b)图是(a)图的等效电路，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也是先减小而后上升，则可判断B为感性元件。由以上分析可见，当B为容性元件时，对并联元件C′之无特殊要求；当B为感性元件时，B′|2B|才有可能判定为感性的定义。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′|2B/ω|。(2)与被测元件串联成一个适当容量的实验电容，若被测阻抗的端电压下降，则判为容性，端电压上升则为感性，判断条件为(1/ωc′)|2X|,式中X为被测阻抗的电阻值，C′为串联实验电容值，此关系式可自行证明。判断待测元件的性质，除上述借助于实验电容C′的判断法外，还可以利用元件的电流i和电压u之间的相位关系来判断。若i超前于u，为容性；i滞后于u，则为感性。3、本实验所用的功率表为智能交流功率表，其电压接线端应与负载并联，电流接线端应与负载串联（具体参见后面接线图）。三、实验设备序号名称型号与规格数量备注1交流电压表(0~450V)1实验台上2交流电流表(0~5A)1实验台上3功率表1实验台上4自耦调压器0~220V1实验台上5电感1H1HE-166电容4.7μF2HE-167白炽灯25W/220V3HE-17四、实验内容调压器AWUI**电流插棒NVW**ZAN功率表和电流表连接方法（使用电流插棒的情况）AWUI**N任一相火线电源负载无电流插棒的情况1、按图接线，保证实验开始时调压器旋钮在零位，并监视各表计，慢慢加电压。2、分别测量25W白炽灯(R)、30W日光灯镇流器(L)和4.7μF电容器(C)的等效参数，测量L、C串联与并联后的等效参数。3、按同样方法测定黑匣子参数，表格自拟。被测阻抗测量值计算值电路等效参数U(A)I(A)P(W)cosφZ(Ω)cosφR(Ω)L(mH)C(μF)25w白炽灯RLCL与C串联L与C并联五、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。严禁使用直流导线。2、自耦调压器在接通电源前，应将其手柄置在零位上，调节时，使其输入电压从零开始逐渐升高。每次改接实验线路、换拨黑匣子的开关前及实验完毕后，都必须先将其旋柄慢慢调回零位，改换好线路后再加电压。必须严格遵守这一安全操作规程。3、智能交流功率表默认读取有功功率P，读取功率因数时先按“功能”键，出现COS字样后按确认键，即可读取功率因数，功率因数有容性和感性标志，记录时需一并记下。按复位键可恢复到默认状态。4、实验时，将HE-17上的信号插头插在实验台的信号插座上，以保证人身和设备安全，插拔插头时应手握插头，不要握信号线，以免将线拔断。六、预习思考题1、在50Hz的交流电路中，测得一只铁芯线圈的P、I和U，如何算得它的阻值和电感量？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，证明串联实验时，C´满足1/(ωC´)|2X|。七、实验报告1、根据实验数据，完成各项计算。2、完成预习思考题1、2的任务。3、心得体会及其他。