实验四 交流电路等效参数的测量

一．实验目的

1．学会使用交流数字仪表（电压表、电流表、功率表）和自耦调压器。 2．学习用交流数字仪表测量交流电路的电压、电流和功率。 3．学会用交流数字仪表测定交流电路参数的方法。 4．加深对阻抗、阻抗角及相位差等概念的理解。 

二．原理说明

正弦交流电路中各个元件的参数值，可以用交流电压表、交流电流表及功率表，分别测量出元件两端的电压Ｕ，流过该元件的电流Ｉ和它所消耗的功率Ｐ，然后通过计算得到所求的各值，这种方法称为三表法，是用来测量５０Hz交流电路参数的基本方法。计算的基本公式为：

电阻元件的电阻：RURIULIUCI或RPI2

电感元件的感抗XL，电感LXL2f1

电容元件的容抗XC，电容C2fXC

串联电路复阻抗的模ZUI，阻抗角  arctgXR

其中：等效电阻 RPI2，等效电抗XZ2R2

本次实验电阻元件用白炽灯（非线性电阻）。电感线圈用镇流器，由于镇流器线圈的金属导线具有一定电阻，因而，镇流器可以由电感和电阻相串联来表示。电容器一般可认为是理想的电容元件。

在R、L、C串联电路中，各元件电压之间存在相位差，电源电压应等于各元件电压的相量和，而不能用它们的有效值直接相加。

电路功率用功率表测量，功率表（又称为瓦特表）是一种电动式仪表，其中电流线圈与负载串联，（具有两个电流线圈，可串联或并联，以便得到两个电流量程），而电压线圈与电源并联，电流线圈和电压线圈的同名端（标有*号端）必须连在一起，如图4—1所示。本实验使用数字式功率表，连接方法与电动式功率表相同，电压、电流量程分别选450V和3A。

电源3AI450VUu4--1 图图19-1RL负载

三．实验设备

1．交流电压、电流、功率表；

2．自耦调压器（输出可调的交流电压）；

3．30Ｗ镇流器，400V／4.7μＦ电容器，电流插头，40Ｗ/220Ｖ白炽灯。

四．实验内容

实验电路如图4－2所示，功率表的连接方法见图4－1，交流电源经自耦调压器调压后向负载Z供电。

1．测量白炽灯的电阻

图4－2电路中的Z为一个220V、40W的 白炽灯，用自耦调压器调压，使U为220V，（用 电压表测量），并测量电流和功率，记入自拟的 数据表格中。

220V**WAuVZ将电压U调到110V，重复上述实验。

4--2 图图19-22．测量电容器的容抗

将图4－2电路中的Z换为４.7μＦ的电容器（改接电路时必须断开交流电源），将电压U调到220V，测量电压、电流和功率，记入自拟的数据表格中。 将电容器换为0.47μＦ，重复上述实验。 3．测量镇流器的参数

将图4－2电路中的Z换为电感线圈L，将电压U分别 调到180V和90V，测量电压、电流和功率，记入自拟的 数据表格中。

表4-1 三表法测量交流参数 测量值 被测阻抗 U （V） 电阻 电容器C 镇流器

I （A） P （W） 计算值 Z （Ω） R 电路等效参数 L (mH) C (μF) （Ω） 五．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，进实验室应穿绝缘鞋。

2．注意功率表的正确接线，使电压表和电流表的读数不超过功率表电压和电流的量限。上电前必须经指导教师检查。

3．自耦调压器在接通电源前，应将其手柄置在零位上，调节时，使其输出电压从零开始逐渐升高。每次改接实验负载或实验完毕，都必须先将其旋柄慢慢调回零位，再断电源。必须严格遵守这一安全操作规程。

六．预习与思考题

1．自拟实验所需的全部表格。

2．在50Hz的交流电路中，测得一只铁心线圈的Ｐ、Ｉ和Ｕ，如何计算得它的电阻值及电感量？

3．了解自耦调压器的操作方法。