4用三表测量电路的等效参数

一、实验目的

1．学会用交流电压表、交流电流表、功率表测量元件的交流等效参数的方法；

2．学会功率表的接线方法和使用。

二、原理说明

1．交流电路中常用的实际无源元件有电阻器、电感器和电容器。在工频（50）情况下，常需要测定电路中元件的等效电阻、等效电抗。

2．测量交流电路元件参数的方法主要分为两类。一类是应用电压表、电流表和功率表等测量有关的电压、电流和功率，根据测得的电路量计算出待测的电路参数，属于仪表间接测量法。另一类是应用专业仪表，如各种类型的电桥直接测量电阻、电感和电容等。本实验采用仪表间接测量法。

3．三表（电压表、电流表和功率表）法是间接测量交流参数方法中最常见的一种。由电路理论可知，一端口网络的端口电压U、端口电流I及其有功功率有以下关系：

阻抗模                         电路功率因数     

等效电阻             

等效电抗         （感性）（容性）

4．阻抗性质的判别方法

在被测元件两端并联电容来判别，方法原理如下：在被测元件两端并联一只适量（2/400V）的试验电容，若电路中电流表的读数增大，则被测阻抗为容性，电流减少为感性。

5．功率表的结构、接线方法与使用

功率表（又称为瓦特表）是一种动圈式仪表，其电流线圈与负载串联，（两个电流线圈可串联或并联，因而可得两个电流量程），其电压线圈与负载并联，有三个量程。使用时应根据被测电路中的电压及电流的大小，分别选用电压、电流量程，不能根据功率的大小来选择。

    功率表的电压线圈一般要取用几十毫安的电流，为了减小误差，对于高阻抗负载（本实验电容容抗较大），电压线圈支路分流影响大，所以，电压线圈应接在电流线圈之前，称前接，如图4-1（a）所示；对于低阻抗负载，电压线圈上压降影响大，电压线圈应后接，如图4-1（b）所示。

（a）功率表电压线圈前接         （b）功率表电压线圈后接            （c）错误接法

图4-1 功率表电流和电压线圈同名端的接线方法

    功率表电流及电压接线柱上标有“*”端是同名端，即为两个线圈的始端，接线时应联接在电源的同一端，如图4-1(a)和(b)。图4-1(c)为错误接法，其中有一个线圈反接，指针将反向偏转（数字功率表会出现负号）。

三、实验设备

1．电源：三相交流电源调压输出

2．负载：白炽灯、日光灯镇流器、日光灯电容器

3．测量仪表：交流电压表、交流电流表、功率表、功率因数表

四、实验步骤：

1．按图4-2接线，并经指导教师检查后，方可按下绿色的按钮开关接通电源。（Z可为单个元件或元件串、并组合）

2．分别测量白炽灯、日光灯镇流器L和电容器C的等效参数，记入表4-1。                                                          

3．根据功率因数表的读数，判断电路的阻抗性质。

4．测量L、C串联，L、C并联后的等效参数，记入表4-1中。

图4-2 实验原理图

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。

表4-1  电路等效参数数据表格

电路参数

1．自耦调压器在接通电源前，应将其手柄置于零位，调节时，使其输出的电压从零开始逐渐升高。每次改接线路或实验完毕，都必须现将手柄慢慢调回零位，再断电源，必须严格遵守这一安全操作规程。

2．功率表不能单独使用，一定要有电压表和电流表监测，使电压表和电流表的读数不超过功率表电压和电流的量程。

3．功率表接线正确，接通电源前应仔细检查。

六、实验报告

1．在50Hz的交流电路中，测得一只铁心线圈P、I和U，计算它的电阻值和电感量。

2．简要说明用并联电容的方法来判断阻抗性质的原理是什么？

3．根据实验数据，完成表格中各项计算。