交流电路元件参数的测定

深圳大学实验报告

课程名称：电路与电子学

实验项目名称：交流电路元件参数的测定

学院：信息工程学院

专业：无

指导教师：**

报告人：王文杰学号：********** 班级：信工02 实验时间：2014/5/22

实验报告提交时间：2014/5/26

教务部制

一、实验目的与要求：

1．正确掌握交流数字仪表（电压表、电流表、功率表）和自耦调压器的用法。

2．加深对交流电路元件特性的了解。

3．掌握交流电路元件参数的实验测定方法。

二、方法、步骤：

电阻器、电容器和电感线圈是工程上经常使用的基本援建。在工作频率不高的条件下，电阻器、电容器可视为理想电阻和理想电容。一般电感线圈存在较大电阻，不可忽略，故可用一理想电感和理想电阻的串联作为电路模型。

电阻的阻抗为：Z=R

电容的阻抗为：Z=jX C=－j(1/ωC)

电感线圈的阻抗为：Z=r+ jX L=r+jωL=|Z|∠

电阻器、电容器、电感线圈的参数可用交流电桥等一起测出，若手头没有这些设备，可大减一个简单的交流电路，通过测阻抗算出元件参数值。

1.三表法

利用交流电流表、交流电压表、相位表（或功率表）测量元件参数称为三表法、这种方法最直接，计算简便。实验电路如图1所示。元件阻抗为：

对于电阻

对于电容

对于电感

由已知的电源角频率ω，可进一步确定元件参数。

2.二表法

若手头上没有相位表或功率表，也可只用电流表和电压表测元件参数，这种方法称为二表法。由于电阻器和电容器可看作理想元件，已知其阻抗为0或者90度，故用二表法测其参数不会有什么困难。

二表法测电感线圈参数如图2所示。途中的电阻R是一个辅助测量元件。由图2课

件，根据基尔霍夫电压定律有，而，其中和为假想电压，分别代表线圈中等效电阻r和电感L的端电压。各电压相量关系如图3所示，忧郁U、U1、U2可由电路中测的，故途中小三角△aob的各边长已知，再利用三角形的有关公式（或准确地画出图3，由图3直接量的）求出bc边和ac边的长度，即电压U r

和U L可求。最后，由式及已知的电源角频率ω可求得线圈的参数。

3.一表法

只用一个交流电压表测量元件参数的方法称为一表法，其原理与二表法相同，不同

的是辅助测量电阻R的阻值应预先已知，这样电路中电流可求，可省去一个电流表。此法有更强的实用性。

三、实验过程及内容：

实验器材：

1.自耦性交流调压器

2.交流电流表

3.交流电压表

4.元件（一）EEL-51、元件箱（二）EEL-52、电感线圈。

任务一：三表法测元件参数

步1-1.按图1接线，图中被测元件为51Ω电阻，从元件箱（一）EEL-51中选用51Ω（51Ω/8W，且注意选该电阻一定要使用交流转换接头），调节交流电压器使电流表读数为0.3A，记录电压表、功率相位表读数于表1中。

步1-2.将被测元件换为电感线圈（将互感线圈的2、3端连接，即顺串成一个线圈，参数大约为r=57Ω、L=0.6H），调节调压器使电流表读数为0.2A，记录其余表读数。

步1-3.将被测元件换为7.97μF（4.3+2.2+1+0.47）电容从元件箱（二）EEL-52中选用，调节调压器使电流表读数为0.2A，记录其余表读数。

根据测量值元件参数。

任务二：二表法测电感线圈参数

步2-1. 按图2接线，辅助测量电阻从元件箱（一）选为100Ω（100Ω/5W），北侧线圈为互感器两个线圈的顺接串联（与步1-2相同），调节调压器使电流表读数0.2A，测量各电压记录于表2中。

步2-2.仅用互感器的第一个线圈作为被测线圈（参数大约为r=28Ω、L=0.15H），其余同步2-1。

根据测量值画出电压相量图，算出两个被测线圈的参数。

数据处理分析：

任务一：

表1

被测元件电流I 电压U 功率P（W1）cos (λ1) 从测量值计算元

件

电阻器0.3A 14.82V 4.36W 1.00 R=50.833Ω

电感器0.2A 36..73V 2.25W 0.31 |Z|=186.6

X L=177.681

L=0.5655H

r=56.913Ω

电容器0.2A 55.87V 0.22W 0.02 Xc=377.2

C=8.443μF

电阻器电阻实际值R=51Ω，测量值为50.833Ω，误差为0.32%。

电感器电感实际值L=0.6H，测量值为0.5655H，误差为5.75%。

电感器内等效电阻r=57Ω，测量值为56.913Ω，误差为0.15%。

电容器电容实际值C=7.97μF，测量值为8.443μF，误差为5.93%。

任务二：

电压相量图如图所示：

表2

被测线圈电流I 电压U 电压U1电压U2从测量值计算元件参数

两个线圈顺串0.2A 47.49V 19.36V 37.77 r=60ΩωL=176.45

L=0.556H 一个线圈0.2A 26.64V 19.25V 10.60V r=29.60ΩωL=44.114

L=0.140H

两个线圈顺串等效电阻实际值r=57Ω，测量值r=60Ω，误差为5.26%。

两个线圈顺串电感实际值L=0.6H，测量值L=0.556H，误差为7.33%。

一个线圈等效电阻实际值r=28Ω，测量值为29.60Ω，误差为5.71%。

一个线圈电感实际值L=0.15H，测量值为0.14H，误差为6.67%。