Transcript 交流电路的测试

第6章 交流电路的测试
6.1 交流阻抗参数的测量
6.2 耦合电感的研究
6.3 感性负载功率因数的提高
6.1 交流阻抗参数的测量
1.实验目的
2.必备知识
3.实验仪器与设备
4.预习要求
5.实验内容
6.实验报告要求
1.实验目的
1)熟练掌握功率表的使用方法。
2)掌握交流电路元件参数的实验测定方法。
3)掌握判定阻抗性质的实验方法。
2.必备知识
(1)交流电路参数的测量与计算
(2)阻抗性质的判定方法
(1)交流电路参数的测量与计算
图6.1 用三表法测量交流电路参数的实验电路
(1)交流电路参数的测量与计算
(1)交流电路参数的测量与计算
图6.2 二表法测电感线圈参数
(1)交流电路参数的测量与计算
图6.3 相量关系图
(2)阻抗性质的判定方法
1)示波器法 流过容性阻抗的电流超前其端电压，而流过感性阻抗的
电流滞后其端电压。
图6.4 示波器双路观测端口电压和电流波形
(2)阻抗性质的判定方法
2)串联电容法 首先记录串联电容前的元件参数，根据式X=计算其电
抗X，把电容值为C1的电容器与被测一端口网络串联，其中C1值的选择
应满足C1＞1/(2ωX)。
3.实验仪器与设备
数字万用表1只
交流电流表(50-100-200-400)mA1只
功率表1只
交直流电路实验(接线)箱1台
十进制电阻箱(1-10-100-1000-10000)Ω1只
4.预习要求
1)熟悉本章的必备知识。
2)预习本书附录部分中有关万用表、功率表以及示波器等仪器设备的使用方
法。
3)预习本次实验内容，画出各实验内容的具体实验电路图。
5.实验内容
(1)三表法测量电路交流参数
(2)串联电容法判断阻抗的性质
(3)二表法测电感线圈参数
(4)电压表法测电感线圈参数
(1)三表法测量电路交流参数
图6.5 被测电路元件
(1)三表法测量电路交流参数
表6.1 三表法测量交流电路参数的记录
(2)串联电容法判断阻抗的性质
表6.2 一端口网络参数的记录
(3)二表法测电感线圈参数
表6.3 二表法测量电感线圈参数的记录
(4)电压表法测电感线圈参数
图6.6 电压表法测电感线圈参数
(4)电压表法测电感线圈参数
表6.4 电压表法测量电感线圈参数的记录
6.实验报告要求
1)简述实验目的和原理，记录实验中所用仪器设备的名称和型号，完成预习
内容。
2)写出表6.1、表6.3和表6.4中所填计算值的计算过程。
3)参照标称值，对实验中产生的误差进行分析，对实验中出现的一些问题进
行讨论。
4)回答思考题。
6.2 耦合电感的研究
1.实验目的
2.必备知识
3.实验仪器与设备
4.预习要求
5.实验内容
6.实验报告要求
1.实验目的
1)掌握测定耦合电感线圈的同名端与互感系数的方法。
2)了解二次电路负载对一次电路负载的影响。
3)理解两个线圈相对位置的改变以及用不同材料插入线圈中对互感系数的影
响。
2.必备知识
(1)同名端的判定方法
(2)互感系数的测量方法
(1)同名端的判定方法
使用耦合线圈时，一般必须知道它们的同名端，同名端与线圈的绕向有关，
在线圈端钮上常用“·”标出，如果没有标出，可根据同名端的定义用实验方法
判定。确定同名端的方法是：当两个线圈的电流激发的自感磁链和互感磁链
方向相同时，流入(或流出)电流的两个端子为同名端，另外两个端子也是同名
端。本实验采用直流断通法判定同名端(见图6.7)。在开关接通的瞬间，若电
流表(或电压表)指针正向偏转，根据同名端的定义，则与电源的正极和电流表
的正极相接的两个端子为同名端。
(2)互感系数的测量方法
1)互感电势法测量互感系数
如图6.8所示，互感的两个线圈相互耦合，
当在L1端加正弦电压，在L2端即可产生互感电压U·2=jωMI·1， 当电压
表内阻足够大时，可认为测出的电压值即为互感电压U2，由计算可得
互感系数M=U2/(ωI1)。
2)等效电感法测量互感系数
如图6.9所示，二端口耦合电感串联可用
一个电感来等效，如电流i从同名端流入，称为正串(或顺接)，如电流i
从异名端流入，称为反串(或反接)。
3.实验仪器与设备
双路直流稳压电源0~10V
1A1台
函数信号发生器1MHz1台
直流电流表(25-50-100-200)mA1只
交流毫安表(50-100-200-400)mA1只
数字万用表1只
双踪示波器20MHz1台
功率表1只
交直流实验(接线)箱1台
4.预习要求
1)复习实验中所用到的相关定理、定律和有关概念，领会其基本要点。
2)预习实验中所用到的实验仪器的使用方法及注意事项。
3)根据实验电路计算所要求测试的理论数据，填入表中。
4)写出预习报告。
5.实验内容
(1)直流断通法判定两个具有耦合关系电感的同名端
(2)互感电势法测定互感系数M
(3) 等效电感法测互感系数M
(4) 观测二次电路负载对一次电路的影响
(1)直流断通法判定两个具有耦合关系电感的同名端
图6.7 直流断通法判定同名端
(1)直流断通法判定两个具有耦合关系电感的同名端
图6.8 互感电势法测互感系数
(2)互感电势法测定互感系数M
表6.5 互感电势法测定互感系数数据记录
(3) 等效电感法测互感系数M
表6.6 等效电感法测互感系数数据记录
(4) 观测二次电路负载对一次电路的影响
图6.9 等效电感法测互感系数
(4) 观测二次电路负载对一次电路的影响
图6.10 示波器观测二次电路
6.实验报告要求
1) 实验报告要整齐、全面，包含全部实验内容。
2) 对实验中出现的一些问题进行讨论。
3) 鼓励同学开动脑筋，自行设计合理的实验电路。
4) 要求给出理论计算值，并与实测值比较，分析误差原因。
6.3 感性负载功率因数的提高
1.实验目的
2.必备知识
3.实验仪器与设备
4.预习要求
5.实验内容
6.实验报告要求
1.实验目的
1)通过实验掌握提高感性负载功率因数的方法。
2)学习荧光灯电路的连接方法。
3)掌握正弦稳态交流电路中电压、电流相量间的关系。
2.必备知识
1)在正弦交流电路中，无源一端口网络吸收的有功功率并不等于UI，而是P=
UIcos(ψu-ψi)=UIcosφ=UIλ，其中λ=cosφ称为功率因数，φ=ψu-ψi表示电压超前
于电流的相位差，也称为功率因数角。
2)实验室常以荧光灯作为负载来研究感性负载电路功率因数的提高。
3.实验仪器与设备
实验箱1台
交流电流表
(50-100-200-400)mA1只
数字万用表1只
电流插头1只
功率表1只
4.预习要求
1)学习《电路》教材中的相应内容。
2)熟悉荧光灯的连线，了解并联电容器提高感性负载电路功率因数的原理。
5.实验内容
(1) 荧光灯负载功率因数的测量
(2)荧光灯负载并联电容后功率因数的测量
(1) 荧光灯负载功率因数的测量
图6.13 功率因数测量连接示意图
(1) 荧光灯负载功率因数的测量
表6.7 荧光灯负载实验数据
(2)荧光灯负载并联电容后功率因数的测量
表6.8 荧光灯负载两端并联电容后测量数据
6.实验报告要求
1)根据实验测量数据，计算出荧光灯负载并联不同电容器时的功率因数，分
析并联电容器对功率因数的影响。
2)根据实验测量数据在坐标纸上画出荧光灯负载并联电容前后的相量图，说
明感性负载并联电容可提高功率因数的原理。