交流参数的测定三表法

实验八 交流参数的测定——三表法、三电流表法

一、实验目的

⒈ 学习用交流电压表、交流电流表和功率表组成的三表法测量元件的交流等效参

数的方法。

⒉ 学习用三电流表法测量元件的交流等效参数的方法。 ⒊ 学习使用功率表。

二、原理与说明

⒈ 三表法

⑴ 用三表法测量交流电路的参数 在交流电路中，元件的阻抗值或无源一端口网络的等效阻抗值，可以用交流电压表、交流电流表和功率表分别测出元件（或网络）两端的电压U 、流过的电流I 和它所消耗的有功功率P 之后，再通过计算得出，其关系式为：

阻抗的模 U Z I

=

功率因数

cos P UI

λϕ==

等效电阻

cos P UI λϕ==

等效电抗

sin X Z ϕ=

或

2L X X fL π== ， 1

2c X X fC

π==

这种测量方法简称为三表法，它是测定交流阻抗的基本方法。 ⑵ 判断阻抗性质的方法

元件的阻抗性质有容性或感性，用三表法测得的U 、I 、P 的数值还不能判别被测阻抗属于容性还是感性，一般可以用以下方法加以确定。

① 在被测元件两端并接一只适当容量的试验电容器，若电流表的读数增大，则被测元件为容性；若电流表的读数减小，则为感性。

试验电容的电容量C '可根据下列不等式选定：

2B B '<

式中B 为试验电容的容纳，B 为被测元件的等效电纳。

② 利用示波器观察阻抗元件的电流及端电压之间的相位关系，电流超前电压为容性，电流滞后电压为感性。

③ 电路中接入功率因数表或数字式相位仪，从表上直接读出被测阻抗的cos ϕ值或阻抗角，读数超前为容性，读数滞后为感性。

⑶ 三表法的接线方式

前述交流参数的计算公式是在忽略仪表内阻的情况下得出的，和伏安表法类似。三表法有两种接线方式，如图8-1所示。若考虑到仪表的内阻，测量结果中显然存在方法误差，必要时需加以校正。对于图8-1（a ）的电路，校正后的参数为

2

I I P

R R R R I '=-=

-

I I X X X X '=-=

式中，R 、X 为校正前根据测量计算得出的电阻值和电抗值；I R 、I X 为电流表线圈 及功率表电流线圈的等效电阻值和等效电抗值。

图8-1

(a)

(b)

对于图8-1（b ）电路，校正后的参数为

2U U P

G G G G U

'=-=

- 一般情况下，电压表和功率表电压支路的电抗可以忽略，因此

B B '==式中G 、B 为校正前根据测量计算得出的电导值和电纳值；U G 为电压表线圈及功率表电压线圈支路并联的等效电导。

⒉ 三电流表法

实验电路如图8-2所示，以电压为参考正弦量，该电路的相量图如图8-3所示。

图8-2

200?

R

r A

镇

流

器线

圈

A 1

A 3

1

I 2

I 3

I U

图8-3

根据余弦定理:

222123232cos I I I I I ϕ=+-

2223232cos(180)I I I I θ=+-︒- 2223232cos I I I I θ=++

则：

222

12323

cos 2I I I I I θ--=

222

1

12323

cos ()2I I I I I θ---=

求元件A 的阻抗：

3

L

A L X U

Z r jX L I ω=

=+⇒=

三、实验内容及步骤

⒈ 三表法

⑴ 按图8-4使用相应的设备接线，电路中可调节电阻R 取200Ω，分别接入感性元件A （日光灯镇流器线圈）和容性元件B （在电容电感板上选取电容C=10μf）。

⑵ 调节调压器使I =0.4A ，利用三表法测量感性元件A 和容性元件B 的交流参数，即测量出U 、P 、R U 、A U 或C U 的数值，将测量数据记录在表8-1中。

⑶ 分别测量元件A 、B 串联和并联时的等效阻抗，并用实验的方法判断出阻抗的性质。将测量数据记录在表8-1中。

(Ω)

(Ω)

()G S

( H )

2. 三电流表法

⑴ 按图8-5所示实验电路，使用相应的设备接线，用电流测试插孔板及测试线完成测量三组电流数据的任务。

⑵ 调节调压器，使电路的输入电压有效值U ＝80V ，测量电流1I 、2I 、3I 的有效值及R U 、A U 或C U 的数值，将测量数据记录在表8-2中。

图8-5

200?

R

r A

镇

流

器线圈

1

I 2

I 3

I 电容器

80V

四、注意事项

⒈接线前，先将位于实验台右下方处的调压器手柄逆时针调到头，即将调压器置

于“0”位。

⒉实验电路联接完毕，自检无误后，请指导教师检查线路，才能合闸通电做实验。

⒊使用调压器时要做到：

①接通电源前，将调压器处于“0”位。

②使用调压器时，每次都应该从“0”开始逐渐增加，直到所需的电压值。

③使用完毕后，应随手将调压器手柄调回到“0”位，然后断开实验台的电

源。

⒋合理选择测试仪表的量程。

五、预习与思考

⒈仔细阅读交流电流表和功率表的使用说明。

⒉掌握功率表的接线和测量数据的读取。

⒊如何用三表法和三电流表法测量元件的交流等效参数？

六、实验报告要求

⒈整理实验数据，完成表8-1和表8-2中要求的各项计算。

⒉回答：如何用三电压表法测量感性元件和容性元件的交流等效参数？

要求：画出实验电路图和相应的相量图。

七、实验仪设备

⒈ DT9205型数字万用表.一块；

⒉ D26型交流电流表一块；

⒊ D26型功率表一块；

⒋调压器（实验台配置）一台；

⒌滑线变阻器300Ω／1A 一台；