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1、实验报告院（系）：信息科学与技术学院 组别：第二组 专业：13 级电子一班实验题目：实验十二 用三表法测量交流电路等效参数 2014 年 5 月 12 日实验人：邝秋鸿（13348052） 林仲懿（133480 李侯文烽 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
2、公式为 阻抗的模Z= 电路的功率因数cos= 等效电阻R2等效电抗 X=Zsin 如果被测元件是一个电感线圈，则有：X= XL=Z sin= 2 f L如果被测元件是一个电容器，则有：X= XC=Z sin= 122. 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
3、 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 BB 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。 设 BB 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。 II2IgB 2B B图 5-2 I-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，B2B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 B2B 是判断电路性质的可靠条件，由此得判定条件为C=2(2) 与被测元件串联一个适当
4、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2X1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、实验设备序号 名称 型号与规格 数量 备注1 交流电流表 1 D37-12 交流电压表 1 D38-13 单相功率表 1 D34-24 自耦调压器 1 DG015 电容负载 4.7F 450V 1 DG096 电感线圈 40W 日光灯配用 1 DG097 白炽灯 25W/220V 3 DG
5、08四、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 4.7f 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：并联电容大小 0 F 1 F 2.2 F 4.7 FL 与 C 串联时电流 - 0.32 0.34 0.36L 与 C 并联时电流 0.16 0.12 0.15 -因此，L 与 C
6、 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：测量值 计算值 电路等效参数被测阻抗U(V) I(A) P(W) COS Z() COS R() L(mH) C( F)25W 白炽灯 220 0.06 13.3 1.00 3666.7 1.00 3694.4 - -电感线圈 L 200 0.37 14.1 0.19 540.5 0.19 103.0 1689.1 -电容器 C 220 0.33 0.0 0.00 666.7 0.00 0.0 - 4.8220 0.71 56.7 0.36 309.9 0.36 112.5
7、- 11.0L 与 C 串联50 0.32 10.9 0.63 156.3 0.68 106.4 - 27.8L 与 C 并联 220 0.14 18.3 0.60 1571.4 0.59 933.7 4023.4 -B.后接法：测量值 计算值 电路等效参数被测阻抗U(V) I(A) P(W) COS Z() COS R() L(mH) C( F)25W 白炽灯 220 0.06 13.5 1.00 3666.7 1.02 3750.0 - -电感线圈 L 200 0.37 14.7 0.19 540.5 0.20 107.4 1686.3 -电容器 C 220 0.33 0.0 0.00 6
8、66.7 0.00 0.0 - 4.8L 与 C 串联 50 0.1 11.3 0.63 500.0 2.26 1130.0 - -L 与 C 并联 220 0.14 19.3 0.60 1571.4 0.63 984.7 3898.2 -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
9、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.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: 22=sinsi2LPRIUIZXf无 功 功 率 无 功 功 率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 XC21式中 为被测阻抗的电抗值， 为串联试验电容值。X证明： （电路图）(1)设 ,若 增大， 也增大，则电流 I 变小，被测阻抗的端电压对应下降，X 则判断为容性。(2)设 ,若 增大， 先减小后增大，电流
10、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 值无特殊要求；而当 X 为感性元件C时， 才有判定为感性的意义。 时，被测阻抗的端电压单调下降，与 X 为2XX2容性时相同，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XC21七、实验报告1. 根据实验数据，完成各项计算。计算参考公式(其中电感的单位是 mH,电容的单位是 ):fIUZUIPcosZR3210fXL6210CXfRZ其计算结果已经显示在实验内容的数据表格中并联电容 范围的计算： C串联电容 范围的计算： C2414RZffX得由%10c
11、os计 算 值 计 算 值测 量 值的 误 差 计 算计算结果如下表所示：被测阻抗 计算值 电路等效参数Z() COS 幅角误差 R() L(mH) C( F)25W 白炽灯 3666.7 1.00 0.0% 3694.4 - -电感线圈 L 540.5 0.19 0.0% 103.0 1689.1 -电容器 C 666.7 0.00 0.0% 0.0 2122.1 4.8309.9 0.36 0.0% 112.5 - 11.0L 与 C 串联156.3 0.68 7.4% 106.4 - 27.8L 与 C 并联 1571.4 0.59 1.7% 933.7 4023.4 -误差分析：幅角误
12、差产生的主要原因是仪表误差2. 分析功率表并联电压线圈前后接法对测量结果的影响。A.前接法： B.后接法：理论分析：（1）前接法所得结果比负载实际损耗的功率大，所增大的值是电流表损耗的功率 I2RA，也即电流表的功率。（2）后接法测出的功率也比负载所损耗的功率大，所增大之值等于 ，这也即为电压表所损耗U2RV的功率。实际结果：（1）当被测阻抗为单一用电器时，前接法与后接法的测量结果基本相同。（2）后接法测出的功率比前接法大一些，因并联电压线圈所消耗的功率也计入了功率表的读数之中，电压表消耗的功率较大，因此误差较大。3. 总结功率表与自耦调压器的使用方法。功率表使用方法（1） 接线a. 电流端串
13、联在电路中，电压端并联在待测负载两端b. 两个*号端需接在一起（2） 读数a. a.开启电源，显示屏出现“P” 、 “cos”等标识。b. b.按动功能键一次，显示屏出现“P” ，然后按确认键，即可读出功率 P 的读数。c. c.继续按动功能键，待显示屏出现“cos”后按确认键，即可读出幅角 COS 之值。自耦调压器使用方法（1） 使用前需将旋钮逆时针旋到底，再接通电源（2） 接线时，一端接 G（接地端） ，一端接在 W、V 、U 其中之一（3） 将电压表接入，缓缓旋动旋钮，直到电压表显示电压为预期输出电压值（4） 不用时，要将旋钮逆时针旋到底，确保下次使用时的安全测量值被测阻抗U(V) I(A) P(W) COS25W 白炽灯 220 0.06 13.3 1.00电感线圈 L 200 0.37 14.1 0.19电容器 C 220 0.33 0.0 0.00L 与 C 串联 50 0.32 10.9 0.63L 与 C 并联 220 0.14 18.3 0.60测量值被测阻抗U(V) I(A) P(W) COS25W 白炽灯 220 0.06 13.5 1.00电感线圈 L 200 0.37 14.7 0.19电容器 C 220 0.33 0.0 0.00L 与 C 串联 50 0.1 11.3 0.63L 与 C 并联 220 0.14 19.3 0.60
