交流電路基本測量

1、交流電路基本測量 實驗?zāi)康膶嶒災(zāi)康?實驗原理實驗原理 實驗儀器實驗儀器 實驗步驟實驗步驟 實驗報告要求實驗報告要求 實驗現(xiàn)象實驗現(xiàn)象 實驗結(jié)果分析實驗結(jié)果分析 實驗相關(guān)知識實驗相關(guān)知識 實驗標(biāo)準(zhǔn)報告實驗標(biāo)準(zhǔn)報告 實驗?zāi)康?學(xué)習(xí)并掌握常用交流儀表的使用方法。 掌握測量交流元件參數(shù)的基本方法。 掌握單相調(diào)壓器的原理及使用方法。 實驗原理 三表法（電壓表、電流表、功率表）測量交流 參數(shù) 電阻器、電容器參數(shù)的測量元件參數(shù)電路 電阻器、電容器和電感線圈是交流電路中常用 的元件。在低頻時，如滑線電阻，其導(dǎo)線中的電感 及匝間的分布電容可以忽略，看成純電阻；電容的 引線電感及介質(zhì)損耗均可忽略，可以看作純電容。

2、 圖 5.7.1 測定二端元件參數(shù)電路 純電阻器和電容器的測量電路見圖5.7.1。相比 較而言，由于電感線圈是可以等效成電感與電阻的 串聯(lián)。因此，其參數(shù)的測量稍有不同。 在正弦穩(wěn)態(tài)時，電阻的電壓與電流同相位，關(guān) 系為： 電阻器吸收的平均功率為： 根據(jù)上述電壓、電流與功率的關(guān)系，通過圖5.7.1的 實驗電路，可測定電阻器的阻值。 URI 2 PUIRI 1 90 C I UjIjX I CC 在正弦穩(wěn)態(tài)時，電容的電壓相量滯后電流相量 90,其電壓與電流的關(guān)系為： (I、U讀數(shù)為有效值) 。 電容器吸收的平均功率為零。通過圖5.7.1電路 可測得電容參數(shù) 2 I C fU 電感線圈參數(shù)的測定 在低

3、頻時，電感線圈的匝間分布電容可以忽略， 它的等效參數(shù)由電感線圈的導(dǎo)線電阻和電感 L組成： 。 通過圖5.7.1電路可測得電壓U、電流 I 及功率 P 后，經(jīng)下列公式計算，可獲取相應(yīng)的電感線圈的參 數(shù)。 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 三電壓表法測定電感線圈的參數(shù) 將電感線圈與一個可變電阻器串聯(lián)，其測量電 路如圖5.7.2所示。選取適當(dāng)?shù)碾娮柚?，測出電壓 U、U1、U2，以及電流 I 的值。根據(jù)電路中各電壓 間的相量關(guān)系如圖

4、5.1.3所示，可求得: 圖 5.7.2 三電壓表法電路 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 阻抗參數(shù)的測定與電抗性質(zhì)的測定 電阻器、電容器及電感線圈串聯(lián)后，其復(fù)阻抗為： 通過圖 5.7.1的電路測量，測得U、I、P的值，通 過 計算得到 和X的值。電抗X的正負(fù)可根據(jù)XL和XC 的 大小決定。 若XLXC ，則復(fù)阻抗為感性，否則復(fù)阻抗為容性。 LLC ZRRj XXRjXZ R 實驗儀器 u電工實驗臺1臺 u自耦調(diào)壓變

5、壓器1只 u交流電流表1只 u交流電壓表3只 u單相功率表1只 u滑線電阻器1只 u電感線圈 1只 u可調(diào)電容相1只 電工實驗臺 自耦調(diào)壓變壓器 交流電流表 交流電壓表 單相功率表 滑線電阻器 電感線圈 可調(diào)電容箱 實驗步驟 定值電阻器的測量 用圖5.7.1所示電路，測定電阻器的電阻值。調(diào)節(jié)自 耦調(diào)壓變壓器的輸出電壓，使電流表的讀數(shù)為0.50A、 0.75A、1.0A時，測出U、P后，分別由R=U / I及 R=U2/P計算出電阻的阻值，并加以比較。 I / AU / VP / WR=U / I / R=U2/P / 0.5 0.75 1.0 測定電容器的電容值，并觀察功率表有無讀數(shù) 調(diào)節(jié)自耦

6、調(diào)壓變壓器的輸出電壓，使電壓表的 讀數(shù)分別180V、200V、220V，測量 I 和 P ，計算 電容器的電容值。 U / VI / AP / WC / F 180 200 220 測定電感器的電感量 調(diào)節(jié)調(diào)壓器的輸出電壓，使電流表的讀數(shù)分別為 0.50A 、0.75A、1.0A時。測量U和 P，計算電感器的 阻抗值。 I / AU / VP / WrL / L / H 0.5 0.75 1.0 復(fù)阻抗的測定 將任務(wù)13的負(fù)載（電阻器、電容器和電感器） 串聯(lián)后作為復(fù)阻抗，調(diào)節(jié)調(diào)壓器的輸出電壓，使電流 表的讀數(shù)分別為0.50A、0.75A、1.0A，測量復(fù)阻抗的 總功率、總電壓、電阻器電壓、電容

7、器電壓和電感器 電壓。 I / AP / WU / VUR / VUC / VUL / VZ=R+jX 0.5 0.75 1.0 用三電壓表法測量電感器的電感量 按圖5.7.2接線（電感器內(nèi)的鐵芯位置與任務(wù)3一 致），調(diào)節(jié)調(diào)壓器使電流表的讀數(shù)分別為0.5A、 0.75A、1.0A時測量調(diào)壓器輸出電壓U、電阻器電壓 U1和電感器電壓U2。 I / AU / VU1 / VU2 / VR / L / H 0.5 0.75 1.0 實驗報告要求 計算電阻器阻值、電容器的電容量、電感器的 內(nèi)阻和電感量、復(fù)阻抗的阻抗值。 根據(jù)任務(wù)4測量所得的數(shù)，畫出U、UR、UC、UL 與 I 的相量圖。 實驗現(xiàn)象 當(dāng)

8、負(fù)載為電阻、電感和復(fù)阻抗時，隨著電流增 大，功率表的讀數(shù)增大。 當(dāng)負(fù)載為電容時，功率表的讀數(shù)為零。 實驗結(jié)果分析 在用三表法測量的負(fù)載的交流參數(shù)時，是否可用 功率因數(shù)表代替功率表？為什么？ 答：可以用功率因數(shù)表代替功率表，因為 除本實驗任務(wù)4的方法外，還可以用什么方法測 定負(fù)載的性質(zhì)？如有，請詳細(xì)說明。 答：可以用并聯(lián)適當(dāng)電容的方法測定負(fù)載的性質(zhì)。 并聯(lián)電容后總電流減小，則負(fù)載為感性；總電流 增大，則負(fù)載為容性。 cosPUI 實驗相關(guān)知識 預(yù)習(xí)知識及要求 相關(guān)知識點 注意事項 預(yù)習(xí)要求 掌握阻抗、阻抗角及相位差的概念 預(yù)習(xí)交流電流表、交流電壓表、單相功率表及 自耦變壓器的使用方法。 相關(guān)知識

9、點 電阻及其交流參數(shù) 電感及其交流參數(shù) 電容及其交流參數(shù) 電路的交流參數(shù) 電路中的功率 注意事項 分清電源的相線和中線。 電源合上前，必須將調(diào)壓器的輸出調(diào)至零位，可 調(diào)電容箱的電容量至零。通電后，從零開始增加 輸出電壓；使用完畢后，先將輸出電壓調(diào)至零位， 然后斷開電源。 實驗過程中，電感器內(nèi)的鐵芯位置應(yīng)保持不變。 嚴(yán)禁帶電改接線路。 實驗時，身體的任何部位，不能接觸金屬裸露部 分，以免造成傷害事故。 實驗標(biāo)準(zhǔn)報告 一、實驗?zāi)康囊?、實驗?zāi)康?學(xué)習(xí)并掌握常用交流儀表的使用方法。 掌握測量交流元件參數(shù)的基本方法。 1.掌握單相調(diào)壓器的原理及使用方法。 二、實驗內(nèi)容二、實驗內(nèi)容 用三電表法測量定阻電阻

10、的交流參數(shù)。 用三電表法測量電容的交流參數(shù)。 用三電表法測量電感線圈的交流參數(shù)。 用三電表法測量復(fù)阻抗的交流參數(shù)，并判斷阻 抗性質(zhì)。 1.用三電壓表法測量電感線圈的內(nèi)阻和電感量。 三、實驗儀器三、實驗儀器 電工實驗臺 1臺 單相調(diào)壓器 1只 交流電流表1只 交流電壓表1只 單相功率表1只 滑線電阻器 1只 電感線圈 1只 可調(diào)電容相 1只 四、實驗用詳細(xì)電路圖四、實驗用詳細(xì)電路圖 1三電表法測量電路 2. 三電壓表法測量電路 五、實驗原理及計算公式五、實驗原理及計算公式 1電阻： 在正弦穩(wěn)態(tài)時，電阻的電壓與電流同相位，關(guān) 系為：。 電阻器吸收的平均功率為： URI 2 PUIRI 2電容： 在

11、正弦穩(wěn)態(tài)時，電容的電壓相量滯后電流相量 90，其電壓與電流的關(guān)系為： (I、U讀數(shù)為有效值) 。 電容器吸收的平均功率為零，因此 。 1 90 C I UjIjX I CC 2 I C fU 3. 電感： 在低頻時，電感線圈的匝間分布電容可以忽 略，它的等效參數(shù)由電感線圈的導(dǎo)線電阻和電感 L 組成： 。經(jīng)下列公式計算， 可獲取相應(yīng)的電感線圈的參數(shù)。 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 4三電壓表法測量電感線圈參數(shù) 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阻抗參數(shù)的測定與電抗性質(zhì)的測定 電阻器、電容器及電感線圈串聯(lián)后，其復(fù)阻抗 為： 通過計算得到 和 X 的值。電抗 X 的正負(fù)可根據(jù)XL 和XC的大小決定。若XL XC ，則復(fù)阻抗為感性，否 則復(fù)阻抗為容性。 LLC ZRRj XXRjXZ R 六、實驗數(shù)據(jù)記錄六、實驗數(shù)據(jù)記錄 表 5.7.1 定值電阻器的測量 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電容器測量 FU / VI / AP / W C / 1800.6872.012.15 2000.7632.212.15 2200.8342.812.07 表5.7.3電感器的測量 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復(fù)阻抗的測量 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5.7.5三電壓表法測量電感器的電感量 I / AU / VU1 / VU2 / VRL / L / H 1.01649812212.20.386 七、實驗結(jié)果計算：七、實驗結(jié)果計算： 三電表法測量交流參數(shù)： 1電阻值：1