交流电路实验单元一

5-2
(1)现有电流表、电压表和滑线变阻器各一个，如何用实验的方法测量某电感线圈的等效参数r和L？
答：如图1所示：
图1 测量电感线圈的等效参数电路
加频率已知的交流电，测得电压电流数值，则有：
U
Z
I
=
其中：Z R1为滑线变阻器阻值。

改变滑线变阻器阻值，则同样可以得到一个关于r和L的方程，联立这两个方程即可解得电感线圈的等效参数r和L。

（两次实验中滑线变阻器的阻值可由电流表、电压表单独测出，或者直接使用0阻值与全阻值）
(2)用三表法测参数时，为什么在被测元件两端并接试验电容可以判断元件的性质？试用向量图说明。

答：被测元件为感性时相量图如图2所示：V为被测元件两端电压，I Load为被测元件电流，I C为试验电容电流，I为总电流。

图2被测元件为感性时相量图
若当实验电容容纳B x和被测元件等效容纳B之间满足：B x＜2|B|，则由图可知并联试验电容后总电流数值减小；
被测元件为感性时相量图如图3所示：
I
图3 被测元件为容性时相量图
图中各标号定义同上，由图可知并联试验电容后，总电流数值会增大。

(3)试分析采用在被测元件两端并接试验电容以判断元件性质这一方法的适用性。

答：并联的试验电容不能太大，即试验电容容纳B x 和被测元件的等效容纳B 之间应该满足条件：2x B B
5-4
(1)能否用串联阻抗的方法提高负载的功率因数？在实际中为何不采用串联电容的方法提高感性负载的cosφ？
答：串联阻抗可以提高负载的功率因数。

实际中不采用串联电容的方法来提高感性负载的cosφ，是因为串联电容会使得负载的端电压高于额定电压，即使得负载不能正常工作甚至烧坏负载。

并联不改变负载端电压，在提高功率因数的同时负载能正常工作。

(2)在并联电容以提高电路的功率因数的实验中，保持负载端电压不变，若电路中只接有一只电流表，则如何从电流的变化情况判断功率因数的增减？在何种情况下可知cosφ=1？
答：保持电压不变，开始时电路为感性，负载端并电容后电流表的示数显示总电流减小，增大电容值，电流会呈现先减小后增大的趋势，电流最小时即为单位功率因数。

(3)在实验任务(1)和任务(2)中均要求测出最接近于1的一组数据，将两种情况下的到的并联电容C值与时电容C值的理论计算值加以比较，可得到什么结论？并说明其中的原因。

答：日光灯功率因数不能达到1，因为日光灯是非线性负载，在正弦电压作用下流过的电流不是正弦电流。

(4)若日光灯电路在正常电压下不能点亮灯管，如何用交流电压表尽快地查出故障部位？试写出快捷的查找步骤。

答：日光灯故障多为断路故障。

上电后用电压表测日光灯两端电压，若为电源电压，则可认为断路故障在内部（即电源的另一侧），保持电压表一只测量引脚不动，移动另一只引脚，缩小测量范围，若为电源电压，同样认为断路故障在内部；若为0，则认为故障在外部；若故障在内部则保持电压表一只测量引脚不动，若故障在外部则根据之前测量结果改变测量引脚位置。

如此经过几次测量即可迅速定位故障处。

5-7
(1)对测定相序的电路进行分析推导，说明其工作原理。

答：测定相序电路如图所示
R
R
A
图4 测定相序电路
若以电容所在相为A 相，则有：
00
0()0B C A U U U U U U j C R R
ω••••
•
•
---+
+= 设：0120120o o o A B C U E U E U E •
•
•
=∠=∠-=∠，，
ABC 相相电压向量图如图5所示
X
图5 电压相量图
则可得到O 点电压：
(1)2O E j C U j RC ωω•
-=
+
计算Uo 虚部为正，即在X 轴上方，因此有
B O
C O U U U U ••
•
•
->-
所以B 相连接的灯泡更亮，而C 相连接的灯泡较暗。

(2)说明三相四线制电路中中线的作用。

为什么中线上不允许装保险丝？
答：中线的作用是在三相负载不平衡时，为不平衡电流提供回路，这样就可以保证负载中性点零电位，在负载不平衡的情况下仍能保证相电压对称，负载安全工作。

中线上若安装了保险丝，负载不平衡的情况下不平衡电流可能会很大，一旦保险丝烧断，则负载中线点发生位移，各相电压不再对称。

某些相的电压可能会超过负载额定电压而烧坏负载。

(3)实验中当图5-27(a)电路中的每相负载为单个灯泡时，为什么要限定负载端线电压不能超过220V ？
答：单个灯泡的额定电压为220V ，在做一相负载短路试验时，另外两相负载承受的是线电压，为了保证设备的安全，所以限定负载线电压不超过220V 。

(4)做一相短路试验时，对应的是否为三相四线制电路？为什么？由此说明图5-27中开关S 或图5-27(b)中开关S10的作用。

答：做一相短路试验时，对应的不是三相四线制电路，而是三相三线制电路。

S 10接到C 相短路侧，负载中性点与中性线的连接就会断开，此时对应三相三线制电路，不会对电源产生危害。

若一相短路时中性线与负载中性点仍连上，则短路相C 相电源通过中性线短路，回路阻抗很小，如此就会烧坏电源。

(5)在三相三线制电路中，当负载不对称时中性点O 会发生位移。

定性分析，电阻性负载的不对称情况和中性点位移之间有什么规律可循？
答：设不对称阻性负载情况下各相负载的电导分别为G A 、G B 、G C ，则有
000()()()0A B C A B C U U G U U G U U G •
•
•
•
•
•
-+-+-=
求取中性点的电压：
01
()
A B C A B C A B C U U G U G U G G G G •
•
•
•
=++++
由该公式可以看出：某一相电导越大（即电阻越小），则负载中性点电压越偏向于该相相电压。

极端情况下，若某一相电阻为0，则负载中性点电位等于该相的电位。