实验6 交流电路等效参数的测定及网络特性的判别

一、实验目的

1．学习使用三表法(交流电流表、交流电压表、瓦特表)测量电路元件等效（等值）参数的方法。 2．掌握瓦特表的基本使用方法。

二、原理说明

1．在正弦交流信号激励下，电路元件的等效参数R、L、C可以用交流电桥直接测得，亦可以用交流电压表、交流电流表及功率表分别测得元件（或网络）两端的电压U、流过的电流I以及它所消耗的有功功率的值来进行计算获得，这种方法称为三表法，是用于测量50Hz交流电路参数的基本方法。

计算的基本公式为：

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阻抗的模 Z V/I 功率因数 COSP/UI 等值电阻 R=P/I  ZCOS

等值电抗 X=ZR=ZSin 电感线圈的等值电感 L=XL/ω

电容器的等值电容 C=1/ωXC (ω为角频率，ω=2πf)

2．单相自耦调压器的原边和付边都在一个线圈上实现，其工艺制造比较方便，但安全性较差。自耦变压器的输入端有两个接线端子，左为输入端，接入

220V 市电，右为输出端，通过调节可以得到0--250V之间

～ 的任一电压，如图6--1所示。

单相调压器在连接使用时须注意:

(1)输入与输出端需辨清，不允许接反。

(2)要注意公共端接电源的零线，即电源中线应连 接在调压器输入与输出端的公共端钮上(“o”端)。 0--250V ～ (3)在电路通电前，调压器输出端应该调到电压为

o o 零的位置。

（图6--1） (4)调节时，使其输出电压从零开始逐渐升高。每

次改接实验线路及实验完毕，都必须先将其旋柄慢慢调回零位，再断电源。这一安全操作规程必须严格遵守。

3．对于交流电路中的无源一端口网络的等值参数虽也可用三表法测得，但无法判断其阻抗的性质，即阻抗角的正负。这时可在网络两端并联一个适当容量（C2Sin/ωZ)的小电容，端口的电流增加则网络为容性，反之为感性。

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。

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三、实验设备

序号 1 2 3 4 名称 交流电压表 交流电流表 功率表 自耦调压器 型号与规格 0--450V ０--5A 数量 1 1 1 1 备注 四、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。

2．实验线路接线完成后要首先经指导教师检查方可接通市电电源。

五．预习思考题（该部分必须在实验前完成）

1. 简述单相调压器的使用注意事项。（3分）

2．为什么在无源一端口网络两端并联的用于判断其阻抗性质的小电容容量C2Sin/ωZ？试利用相量图说明之。（7分）

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六、实验内容

1．元件R、L、C的测量

实验线路如图6--2所示，被测元件通过黑匣子上的开关分别切换为电阻、电感及电容。通过调节单相自耦调压器使电压表的读数为100V时，记录相应的功率P、电流I的值，填入表1。

UR测量点 UL测量点 Uc测量点 * 单相调压器 被 A * W 测 元件

“V 激220V 励 ～ ”插

孔 （图6--2) （表1）

() 被测阻抗 电阻 （开关K1合，其余断开） 测量值 U（V） 100 100 100 I（A） P（W） 电感 （开关K2、K4合，其余断开） 电容 （开关K3、K5合，其余断开） 2．RL串联、RC串联电路的测量

实验线路仍如图6--2所示，被测元件分别为电感和电阻串联、电容和电阻串联。通过调节单相自耦调压器使电压表的读数为100V时，记录相应的功率P、电流I的值，填入表2。

（表2）

测量值 被测阻抗 U（V） UR（V） Uc（V） UL（V） I（A） P（W） R与C串联 100 （开关K3、K6合，其余断开） R与L串联 （开关K2合，其余断开） 100 3

3．测取无源一端口网络的等值参数 将上面测过的三个元件串联接成一个无源一端口网络，仍接入图6--2所示的实验线路中(替换被测元件)，测取相应的电压、电流及功率值，并判断其性质，记入表3。

（表3）

测量项目 U（V） I（A） P（W） 性质 端口未并电容 （开关K2、K3、K6合，其余断开） 100 100 端口并电容(1μF) （开关K2、K3、K6合，其余断开） 实验完毕后应根据实验要求核对实验数据，然后请教师审核（签字）。

教师签字：

七、实验总结

1．根据表1和表2的实验数据，计算被测元件的等值参数。（4分）

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2．根据表格1的实验数据，分析元件R、L、C元件电流与电压的相位关系，试用相量图说明。（3分）

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3．按比例绘制RC串联电路及RL串联电路的电流与电压的相量图。（3分）

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