交流电路基本测量

1、交流电路基本测量 实验目的实验目的 实验原理实验原理 实验仪器实验仪器 实验步骤实验步骤 实验报告要求实验报告要求 实验现象实验现象 实验结果分析实验结果分析 实验相关知识实验相关知识 实验标准报告实验标准报告 实验目的 学习并掌握常用交流仪表的使用方法。 掌握测量交流元件参数的基本方法。 掌握单相调压器的原理及使用方法。 实验原理 三表法（电压表、电流表、功率表）测量交流 参数 电阻器、电容器参数的测量元件参数电路 电阻器、电容器和电感线圈是交流电路中常用 的元件。在低频时，如滑线电阻，其导线中的电感 及匝间的分布电容可以忽略，看成纯电阻；电容的 引线电感及介质损耗均可忽略，可以看作纯电容。

2、 图 5.7.1 测定二端元件参数电路 纯电阻器和电容器的测量电路见图5.7.1。相比 较而言，由于电感线圈是可以等效成电感与电阻的 串联。因此，其参数的测量稍有不同。 在正弦稳态时，电阻的电压与电流同相位，关 系为： 电阻器吸收的平均功率为： 根据上述电压、电流与功率的关系，通过图5.7.1的 实验电路，可测定电阻器的阻值。 URI 2 PUIRI 1 90 C I UjIjX I CC 在正弦稳态时，电容的电压相量滞后电流相量 90,其电压与电流的关系为： (I、U读数为有效值) 。 电容器吸收的平均功率为零。通过图5.7.1电路 可测得电容参数 2 I C fU 电感线圈参数的测定 在低

3、频时，电感线圈的匝间分布电容可以忽略， 它的等效参数由电感线圈的导线电阻和电感 L组成： 。 通过图5.7.1电路可测得电压U、电流 I 及功率 P 后，经下列公式计算，可获取相应的电感线圈的参 数。 LLLLL ZRjXZ 2 2 2 2 coscos cos cos sin 2 L LLL L LLL LLLLL LL U Z I PUII ZII R P UI P RZ I XZRZ XX L f 三电压表法测定电感线圈的参数 将电感线圈与一个可变电阻器串联，其测量电 路如图5.7.2所示。选取适当的电阻值，测出电压 U、U1、U2，以及电流 I 的值。根据电路中各电压 间的相量关系如图

4、5.1.3所示，可求得: 图 5.7.2 三电压表法电路 222 122 222 12 12 2 2 2 2 (cos)(sin) cos 2 coscos 1 22 LL L L LLLL L LL UUUU UUU U U U Z I U RZ I X LZR ff 阻抗参数的测定与电抗性质的测定 电阻器、电容器及电感线圈串联后，其复阻抗为： 通过图 5.7.1的电路测量，测得U、I、P的值，通 过 计算得到 和X的值。电抗X的正负可根据XL和XC 的 大小决定。 若XLXC ，则复阻抗为感性，否则复阻抗为容性。 LLC ZRRj XXRjXZ R 实验仪器 u电工实验台1台 u自耦调压变

5、压器1只 u交流电流表1只 u交流电压表3只 u单相功率表1只 u滑线电阻器1只 u电感线圈 1只 u可调电容相1只 电工实验台 自耦调压变压器 交流电流表 交流电压表 单相功率表 滑线电阻器 电感线圈 可调电容箱 实验步骤 定值电阻器的测量 用图5.7.1所示电路，测定电阻器的电阻值。调节自 耦调压变压器的输出电压，使电流表的读数为0.50A、 0.75A、1.0A时，测出U、P后，分别由R=U / I及 R=U2/P计算出电阻的阻值，并加以比较。 I / AU / VP / WR=U / I / R=U2/P / 0.5 0.75 1.0 测定电容器的电容值，并观察功率表有无读数 调节自耦

6、调压变压器的输出电压，使电压表的 读数分别180V、200V、220V，测量 I 和 P ，计算 电容器的电容值。 U / VI / AP / WC / F 180 200 220 测定电感器的电感量 调节调压器的输出电压，使电流表的读数分别为 0.50A 、0.75A、1.0A时。测量U和 P，计算电感器的 阻抗值。 I / AU / VP / WrL / L / H 0.5 0.75 1.0 复阻抗的测定 将任务13的负载（电阻器、电容器和电感器） 串联后作为复阻抗，调节调压器的输出电压，使电流 表的读数分别为0.50A、0.75A、1.0A，测量复阻抗的 总功率、总电压、电阻器电压、电容

7、器电压和电感器 电压。 I / AP / WU / VUR / VUC / VUL / VZ=R+jX 0.5 0.75 1.0 用三电压表法测量电感器的电感量 按图5.7.2接线（电感器内的铁芯位置与任务3一 致），调节调压器使电流表的读数分别为0.5A、 0.75A、1.0A时测量调压器输出电压U、电阻器电压 U1和电感器电压U2。 I / AU / VU1 / VU2 / VR / L / H 0.5 0.75 1.0 实验报告要求 计算电阻器阻值、电容器的电容量、电感器的 内阻和电感量、复阻抗的阻抗值。 根据任务4测量所得的数，画出U、UR、UC、UL 与 I 的相量图。 实验现象 当

8、负载为电阻、电感和复阻抗时，随着电流增 大，功率表的读数增大。 当负载为电容时，功率表的读数为零。 实验结果分析 在用三表法测量的负载的交流参数时，是否可用 功率因数表代替功率表？为什么？ 答：可以用功率因数表代替功率表，因为 除本实验任务4的方法外，还可以用什么方法测 定负载的性质？如有，请详细说明。 答：可以用并联适当电容的方法测定负载的性质。 并联电容后总电流减小，则负载为感性；总电流 增大，则负载为容性。 cosPUI 实验相关知识 预习知识及要求 相关知识点 注意事项 预习要求 掌握阻抗、阻抗角及相位差的概念 预习交流电流表、交流电压表、单相功率表及 自耦变压器的使用方法。 相关知识

9、点 电阻及其交流参数 电感及其交流参数 电容及其交流参数 电路的交流参数 电路中的功率 注意事项 分清电源的相线和中线。 电源合上前，必须将调压器的输出调至零位，可 调电容箱的电容量至零。通电后，从零开始增加 输出电压；使用完毕后，先将输出电压调至零位， 然后断开电源。 实验过程中，电感器内的铁芯位置应保持不变。 严禁带电改接线路。 实验时，身体的任何部位，不能接触金属裸露部 分，以免造成伤害事故。 实验标准报告 一、实验目的一、实验目的 学习并掌握常用交流仪表的使用方法。 掌握测量交流元件参数的基本方法。 1.掌握单相调压器的原理及使用方法。 二、实验内容二、实验内容 用三电表法测量定阻电阻

10、的交流参数。 用三电表法测量电容的交流参数。 用三电表法测量电感线圈的交流参数。 用三电表法测量复阻抗的交流参数，并判断阻 抗性质。 1.用三电压表法测量电感线圈的内阻和电感量。 三、实验仪器三、实验仪器 电工实验台 1台 单相调压器 1只 交流电流表1只 交流电压表1只 单相功率表1只 滑线电阻器 1只 电感线圈 1只 可调电容相 1只 四、实验用详细电路图四、实验用详细电路图 1三电表法测量电路 2. 三电压表法测量电路 五、实验原理及计算公式五、实验原理及计算公式 1电阻： 在正弦稳态时，电阻的电压与电流同相位，关 系为：。 电阻器吸收的平均功率为： URI 2 PUIRI 2电容： 在

11、正弦稳态时，电容的电压相量滞后电流相量 90，其电压与电流的关系为： (I、U读数为有效值) 。 电容器吸收的平均功率为零，因此 。 1 90 C I UjIjX I CC 2 I C fU 3. 电感： 在低频时，电感线圈的匝间分布电容可以忽 略，它的等效参数由电感线圈的导线电阻和电感 L 组成： 。经下列公式计算， 可获取相应的电感线圈的参数。 LLLLL ZRjXZ 2 2 2 2 coscos cos cos sin 2 L LLL L LLL LLLLL LL U Z I PUII ZII R P UI P RZ I XZRZ XX L f 4三电压表法测量电感线圈参数 222 12

12、2 222 12 12 2 2 2 2 (cos)(sin) cos 2 coscos 1 22 LL L L LLLL L LL UUUU UUU U U U Z I U RZ I X LZR ff 5阻抗参数的测定与电抗性质的测定 电阻器、电容器及电感线圈串联后，其复阻抗 为： 通过计算得到 和 X 的值。电抗 X 的正负可根据XL 和XC的大小决定。若XL XC ，则复阻抗为感性，否 则复阻抗为容性。 LLC ZRRj XXRjXZ R 六、实验数据记录六、实验数据记录 表 5.7.1 定值电阻器的测量 U R I 2 U R P I / AU / VP / W / / 0.551.42

13、5.8102.8102.4 0.757757.6102.7102.9 1.0102.9102102.9103.8 表 5.7.2电容器测量 FU / VI / AP / W C / 1800.6872.012.15 2000.7632.212.15 2200.8342.812.07 表5.7.3电感器的测量 I / AU / VP / WRL / L / H 0.5503.514.00.315 0.75827.813.80.34 1.0120.812.812.80.38 表5.7.4复阻抗的测量 ZRjX I / AP / WU / VUR / VUC / VUL / V 0.528.282.837.0126.048.5112.8j119.3 0.7563.8134.869.8189.088.0113.2j138.3 1.0103181.298.0253.0117.0103j138.1 IU1 U2URL 表5.7.5三电压表法测量电感器的电感量 I / AU / VU1 / VU2 / VRL / L / H 1.01649812212.20.386 七、实验结果计算：七、实验结果计算： 三电表法测量交流参数： 1电阻值：1