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1、实验16用三表法测量电路等效参数实验十六 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Z=等效电阻 R UIPI2， 电路的功率因数 cosPUIZcos， 等效电抗 XZsin 12pfC或 XXL2fL， XX
2、c 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。 图16-1 并联电容测量法 图16-1(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BBB，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BBB，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
3、16-2所示，则可判断B为感性元件。 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C2Bw 图16-2 (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 1wC验电容值， 此关系式可自行证明。 2X式中X为被测阻抗的电抗值，C为串联试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。 3.
4、 本实验所用的功率表为实验台上的智能交流功率表，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 1 2 3 4 5 7 8 名称 交流电压表 交流电流表 功率表 自耦调压器 电感线圈 电容器 白炽灯 40W日光灯配用 4.7F/500V 15W(或25W) /220V 型号与规格 0450V 5A 数量 1 1 1 1 1 2 3 备注 HE-16 HE-20 HE-17 四、实验内容 测试线路如图16-3所示 1. 按图16-3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)， 220V*WAZV40W日光灯镇流器(L) 和4.7F 图
5、 16-3 电容器( C)的等效参数。 3. 测量L、C串联与并联后的等效参数。 测量值 被测阻抗 U I P 15W白炽灯R 电感线圈L 电容器C cos 计算值 Z cos R 电路等效参数 L C (F) (mH) 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16-3，但不必接功率表，按下表内容进行测量和记录。 串4.7F电容 被测元件 R (三只15W白炽灯) C(4.7F) L(1H) 串前端电压(V) 串后端电压(V) 并4.7F电容 并前电流(A) 并后电流(A) 5、三表法测定无源单口网络的交流参数。 (1) 实验电路如图16-4所示
6、。 实验电源取自主控屏50Hz三相交流电源中的一相。调节自耦调压器，使单 相交流最大输出电压为150V。 用本实验单元黑匣子上的六只开关，可变换出8种不同的电路： K1合，其它断。 K2、K4合，其它断。 K2合，其它断。 K3、K6合，其它断。 K2、K3、K6合，其它断。 K2、K3、K4、K5合，其它断。 图 16-4 所有开关合。 测出以上8种电路的U、I、P及cosj的值，并列表记录。 2）按图16-5接线。将自耦调压 器的输出电压调为30V。按照第2步 中黑匣子的8种开关组合，观察和记录 u、i的相位关系。 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
7、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， 图 16-5 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。 i A * * W K3、K5合，其它断。 u V 黑匣子 NO 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？ 2. 如何用串联电容的方法来判别阻抗的性质？试用I随XC的变化关系作定性分析，证明串联试验时，C满足七、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. 根据实验内容5的观察测量结果，分别作出等效电路图，计算出等效电路 参数并判定负载的性质。 4. 心得体会及其他。 1wC 2X。
