三表法实验报告

1 / 12 三表法实验报告 实验七 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的阻抗值，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，然后通过计算得到元件的参数值，这种方法称为三表法。 计算的基本公式为： UP， 电路的功率因数 cos? IUIP 等效电阻 R 2 Z cos， 等效电抗 X Z sin I 阻抗的模 Z? 2. 阻抗性质的判别方法 可用在被测元件两端并联电容的方法来判别 , 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。其原理可通过电压、电流的相量图来表示： 图 7-1 并联电容测量法图 7-2 相量图 3. 本实验所用的功率表为智能交流功率表，其电2 / 12 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 DGJ-1 型电工实验装置：交流电压表、交流电流表、功率表、自耦调压器、白炽灯、镇流器、电容器。 四、实验内容 测试线路如图 7-3所示，根据以下步骤完成表格 7-1。 1. 按图 7-3 接线，将调压器调到表 1 中的规定值。 2. 分别测量 15W 白炽灯、镇流器 和 F 电容器的电流和功率以及功率因数。 3. 测量 L、 C 串联与并联后的电流和功率以及功率因数。 4. 如图 7-4，用并联电容法判断以上负载的性质。 Z 图 7-3图 7-4 五、实验数 据的计算和分析 根据表格 7-1 的测量结果，分别计算每个负载的等效参数。 UP=， cos?=1 IUIUP 镇流器 L： Z?=， cos?= IUIUP1 电容器 C： Z?=， cos?=0， ?2?f,|Z|?， f=50Hz，因此 C=?F IUI?CUP 3 / 12 L 和 C 串联： Z?=， cos?=；并联 1?F 电容后，电流增大，所以是容 IUI 白炽灯： Z?性负载 L和 C 并联： Z?性负载 由以上数据计算等效电阻 R Z cos，等效电抗 X Z sin，填入表 7-1中。 六、实验小结 掌握了交流电路的基本实验方法，学会使用调压器，交流电压表、交流电流表，用功率表测量元件的功率。通过三表法可以通过实验方法测量并计算出负载元件的阻抗。实验中，线路接错会出现报警，也可能烧坏功率表的保险丝，需按照例图仔细检查线路。通过测量发现，被测负载有些不是线性元件。 UP=， cos?=；并联 1?F 电容后，电流减小，所以是感 IUI 实验报告 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4 / 12 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 U阻抗的模 Z = 电路的功率因数 等效电阻 cos = R ?II? 等效电抗 X= Z sin 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： 1 X= XC= Z sin = 2?fc 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： 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 12-1 并联电容测量法 图 12-1中， Z为待测定的元件， C为试验电容器。图是的等效电路，图中 G、 B 为待测阻抗 Z 的电导和电纳，5 / 12 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，则电路中电流 I 将单调地上升，故可判断 B 为容性元件。 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 5-2所示，则可判断 B为感性元 件。 I I2 Ig B 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， 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 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 1? 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。 6 / 12 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。 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， 40W 日光灯镇流器 和 f电容器的等效参数。要求 R 和 C 两端所加的电压为 220V， L中流过电流小于。 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： 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： 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7 / 12 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。 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 : 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 的变化关系作定性分析，证明串联试验时， C满足 1 ?2X ?C 式中 X为被测阻抗的电抗值， C为串联试验电容值。 证明： 设 X?X?X,若 X 增大， X 也增大，则电流 I 变小，被测阻抗的端电压对应下降，则判断为容性。 设 X?X?X,若 X 增大， X 先减小后增大，电流先增大后减小，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 C值无特殊要求；而当 X为感性元件时， 8 / 12 X?2X才有判定为感 性的意义。 X?2X 时，被测阻抗的端电压单调下降，与 X为容性时 X?2X 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 1 ?2X ?C 七、实验报告 1. 根据实验数据，完成各项计算。 计算参考公式 : Z? UPcos? IUI R?Z?cos? XL?Z2?R2XC?Z2?R2X L?L?103 2?f 16 C?10 9 / 12 2?f?XC 其计算结果已经显示在实验内容的数据表格中 并联电容 C 范围的计算： 串联电容 C 范围的计算： 由 11 ?2X得 C?C4?fX 1 C? 4?fZ2?R2 cos?的误差计算 ? cos?测量值 ?cos?计算值 cos?计算值 ?100% 实验三 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、实验电路及原理 1. 正弦交流信号激励下的元件值或阻抗值，可以用10 / 12 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参数值，这种方法称为三表法。 实验电路如图 3 1 Z 图 3 1电阻测试电路 UP 计算的基本公式为：阻抗的模 Z?， 功率因数 cos IUI P 等效电阻 R 2 Z cos， 等效电抗 X Z sin I 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，电路如图 3 2,方法与原理如下： 图 3 2并联电容测试电路 3. 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。 4.电路中接入功率因数表，从表上直接读出被测阻11 / 12 抗元件的 COS值，读数超 1 前为容性，读数滞后为感性。 三、实验仪器 1.交流电压表 1 块 2.交流电流表 1 块 3.功率表 1块 4.电感线圈 5.电容器 1uF、支 6.白炽灯 15W 3 四、实验内容及步骤 1.按图 3-1 接线，组装实验电路，并经指导教师检查后，缓慢调节调压器使电压升至 220V。 2.按照表 3 3 分别测量 R 、 L 的等效参数，并将数值填入表 3-3 中。 3.验证用并联试验电容法判别负载性质的正确性。 按图 3-2实验线路，分别将 1uF、 ,并联在 Z 两端，测量电流大小，验证负载的性质。将测量值记录表 3 4中。 五、实验记录及数据处理 表 3 3. 测量 R、 L串联后的等效参数。 2 六、思考题 1. 在 50Hz 的交流电路中，测得