试验十五用三表法测量电路等效参数.doc

实验十五　用三表法测量电路等效参数 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， 电路的功率因数 cosφ＝ 等效电阻 R＝ ＝│Z│cosφ， 等效电抗 X＝│Z│sinφ 或 X＝XL＝2πfL， X＝Xc＝ 阻抗性质的判别方法：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： 图15-1 并联电容测量法 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。 图15-1(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： 设B＋B＝B，若B增大，B也增大，则 图15-2 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15-2所示，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，对并联电容C值无特殊要求；而当B为感性元件时，B│2B│才有判定为感性的意义。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＜ 。 (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，还可以利用该元件的电流i与电压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。 三、实验设备 序号 名称 型号与规格 数量 备注 1 交流电压表 0～500V 1 2 交流电流表 ０～5A 1 3 功率表 1 (DGJ-07) 4 自耦调压器 1 5 镇流器(电感线圈) 与30W日光灯配用 1 DGJ-04 7 电容器 1μF ,4.7μF/500V 1 DG09 8 白炽灯 15W /220V 3 DGJ-04 四、实验内容 　　测试线路如图15-3所示。 按图15-3接线，并经指导教师检查 后，方可接通市电电源。 分别测量15W白炽灯(R)、30W日 光灯镇流器(L) 和4.7μF 电容器( C)的等效 参数。 图15-3 3. 测量L、C串联与并联后的等效参数。 被测阻抗 测量值 计算值 电路等效参数 U （V） I （A） P （W） cosφ Z （Ω） cosφ R （Ω） L (mH) C (μF) 15W白炽灯R 电感线圈L 电容器C L与C串联 L与C并联 4. 验证用串、并试验电容法判别负载性质的正确性。 实验线路同图15-3，但不必接功率表，按下表内容进行测量和记录。 被测元件 串1μF电容 并1μF电容 串前端电压(V) 串后端电压(V) 并前电流(A) 并后电流(A) R (三只15W白炽灯) C(4.7μF) L(1H) 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，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、换拨黑匣子上的开关及实验完毕，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。 3. 实验前应详细阅读智能交流功率表的使用说明书，熟悉其使用方法。 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