1、图12-1(a)中,Z为待测定的元件,C为试验电容器。(b)图是(a)的等效电路,图中G、B为待测阻抗Z的电导和电纳,B为并联电容C的电纳。在端电压有效值不变的条件下,按下面两种情况进行分析: 设BBB,若B增大,B也增大,则电路中电流I 将单调地上升,故可判断B为容性元件。 设BBB,若B增大,而B先减小而后再增大,电流I 也是先减小后上升,如图5-2所示,则可判断B为感性元件。 I I2 Ig B 2B B图5-2 I-B关系曲线由上分析可见,当B为容性元件时,对并联电容C值无特殊要求;而当B为感性元件时,B2B时, 电流单调上升,与B 为容性时相同,并不能说明电路是感性的。因此B2B是判
2、断电路性质的可靠条件,由此得判定条件为C=2B(2) 与被测元件串联一个适当容量的试验电容,若被测阻抗的端电压下降,则判为容性,端压上升则为感性,判定条件为1C2X式中X为被测阻抗的电抗值,C为串联试验电容值,此关系式可自行证明。判断待测元件的性质,除上述借助于试验电容C测定法外还可以利用该元件电流、电压间的相位关系,若i超前于u,为容性;i滞后于u,则为感性。三、实验设备序号名称型号与规格数量备注1交流电流表D37-12交流电压表D38-13单相功率表D34-24自耦调压器DG015电容负载4.7F 450VDG096电感线圈40W日光灯配用7白炽灯25W/220VDG08四、实验内容 测试
3、线路如图12-3所示1. 按图12-3接线,并经指导教师检查后,方可接通市电电源。2. 分别测量15W白炽灯(R),40W日光灯镇流器(L) 和4.7f电容器( C)的等效参数。要求R和C两端所加的电压为220V,L中流过电流小于0.4A。3. 测量L、C串联与并联后的等效参数。4. 用并接试验电容的方法来判别LC串联和并联后阻抗的性质。计算所需的电容大小:并联电容大小0F1F2.2F4.7FL与C串联时电流-0.320.340.36L与C并联时电流0.160.120.15因此,L与C串联时为容性,L与C并联时为感性5. 观察并测定功率表电压并联线圈前接法与后接法对测量结果的影响。A.前接法:
4、被测阻抗测量值计算值电路等效参数U(V)I(A)P(W)COSZ()COSR()L(mH)C(F)25W白炽灯2200.0613.31.003666.73694.4电感线圈L2000.3714.10.19540.5103.01689.1电容器C0.330.00.00666.74.8L与C串联0.7156.7309.9112.511.05010.90.63156.30.68106.427.8L与C并联0.1418.30.601571.40.59933.74023.4B.后接法:13.51.023750.014.70.20107.41686.30.111.3500.02.261130.019.39
5、84.73898.2五、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. 自耦调压器在接通电源前,应将其手柄置在零位上(逆时针旋到底),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。4. 功率表要正确接入电路。5. 电感线圈L中流过电流不得超过0.4A。六、预习思考题.1. 在50Hz的交流电路中,测得一只铁心线圈的P、I和U,如何算得它的阻值及电感量? 答:2. 如何用串联电容的方法来判别阻抗的性
6、质?试用I随X c(串联容抗)的变化关系作定性分析,证明串联试验时,C满足 式中为被测阻抗的电抗值,为串联试验电容值。证明: (电路图)(1) 设,若增大,也增大,则电流I变小,被测阻抗的端电压对应下降,则判断为容性。(2) 设,若增大,先减小后增大,电流先增大后减小,被测阻抗的端电压对应也先上升后下降,则判断为感性。 由上分析可见,当X为容性元件时,对串联电容 值无特殊要求;而当X为感性元件时,才有判定为感性的意义。时,被测阻抗的端电压单调下降,与X为容性时相同,并不能说明电路是感性的。因此是判断电路性质的可靠条件,由此得判定条件为七、实验报告1. 根据实验数据,完成各项计算。 计算参考公式
7、(其中电感的单位是mH,电容的单位是):其计算结果已经显示在实验内容的数据表格中并联电容范围的计算: 串联电容范围的计算: 计算结果如下表所示:幅角误差0.0%2122.17.4%1.7%误差分析:幅角误差产生的主要原因是仪表误差2. 分析功率表并联电压线圈前后接法对测量结果的影响。 A.前接法: B.后接法:理论分析:(1) 前接法所得结果比负载实际损耗的功率大,所增大的值是电流表损耗的功率I2RA,也即电流表的功率。(2) 后接法测出的功率也比负载所损耗的功率大,所增大之值等于U2RV,这也即为电压表所损耗的功率。实际结果:(1) 当被测阻抗为单一用电器时,前接法与后接法的测量结果基本相同
8、。(2) 后接法测出的功率比前接法大一些,因并联电压线圈所消耗的功率也计入了功率表的读数之中,电压表消耗的功率较大,因此误差较大。3. 总结功率表与自耦调压器的使用方法。功率表使用方法(1) 接线a. 电流端串联在电路中,电压端并联在待测负载两端b. 两个*号端需接在一起(2) 读数a. a.开启电源,显示屏出现“P”、“cos”等标识。b. b.按动功能键一次,显示屏出现“P”,然后按确认键,即可读出功率P的读数。c. c.继续按动功能键,待显示屏出现“cos”后按确认键,即可读出幅角COS之值。自耦调压器使用方法(1) 使用前需将旋钮逆时针旋到底,再接通电源(2) 接线时,一端接G(接地端),一端接在W、V、U其中之一(3) 将电压表接入,缓缓旋动旋钮,直到电压表显示电压为预期输出电压值(4) 不用时,要将旋钮逆时针旋到底,确保下次使用时的安全
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