一. 实验目的
1. 学会用相位法或功率法测量电感线圈、电阻器、电容器的参数,学会根据测量数据计算出串联参数R、L、C和并联参数G、BL、BC。 2. 正确掌握相位表、功率表的使用方法。
二. 实验原理与说明
电感线圈、电阻器、电容器是常用的元件。电感线圈是由导线绕制而成的,必然存在一定的电阻RL,因此,电感线圈的模型可用电感L和电阻RL布老虎青春文学来表示。电容器则因其介质在交变电场作用下有能量损耗或有漏电,可用电容C和电阻RC作为电容器的电路模型。线绕电阻器是用导线绕制而成的,存在一定的电感,可用电阻R和电感作为电阻器的电路模型。图15-1是它们的串联电路模型。
R L C
图15-1
根据阻抗与导纳的等效变化关系可知,电阻与电抗串联的阻抗,可以用电导G和电纳B并联的等效电路代替,由此可知电阻器、电感线圈和电容器的并联电路模型如图15-2所示。
电阻器 线圈 电容器
图15-2 电阻器、电感线圈、电容器的并联电路模型
值得指出的是:对于电阻器和电感线圈可以用万用表的欧姆档测得某值,但这值是直流电阻,而不是交流电阻(且频率越高两者差别越大);而在电容器模型中,RC也不是用万用表欧姆档测出的电阻,它是用来反映交流电通过电容器时的损耗,需要通过交流测量得出。
在工频交流电路中的电阻器、电感线圈、电容器的参数,可用下列方法测量:
方法一:相位表法
在图15-3中,可直接从各电表中读得阻抗Z的端电压U,电流I及其相位角φ。当阻抗Z的模求得后,再利用相位角便不难将Z的实部和虚部求出。如:当测出电感线圈两端电压U、流过电感线圈电流I及其相位角φ,显然,。其并联参数G、BL如何根据U、I、φ值计算,由实验者自行推导。
图15-3
上述的方法叫做相位表法。
方法二:功率表法
在生产部门,功率表较多,相位表较少,将图15-3中的相位表换为电量仪,如图15-4所示,由图15-4可直接测得阻抗的端电压,流过的电流及其功率,根据公式
P=UIcosφ即可求得相位角φ,其余与上法相同,从而求得Z的实部与虚部。
图15-4
功率表法不能判断被测阻抗是容性还是感性,本实验采用如下方法加以判断:在被测网络输入端并接一只适当容量的小电容,如电流表的读数增大,则被测网络为容性,(即虚部
为负),若电流表读数减小,则为感性(即虚部为正)。
三. 实验设备
名称 数量 型号
1.直流稳压电源 1台
2.万用表 1台
3.相位表/电量仪 1台
4.电阻 1只 15Ω*酒店入口设计1
5.电感线圈 1只 28mH*1
6.电容器 1只 220μF*1
7.小电容 1只 2.2μF*1
8.短接桥和连接导线 若干 P8-1和50148
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9.实验用9孔插件方板 1块 297mm×300mm
备注:电量仪具有工程电路的电压、电流、功率、相位全部参数的测量,使用方便,但它作为测量仪表时要用小电容判断电路的容性、感性的正负。
四. 实验步骤
1. 按图15-3接线。
2. 图中阻抗Z分别取:R=15Ω、电感线圈L=28mH和电容器C=220μF。调节调压器使电流表的读数为0.5A,测量电压及相位角值,记录于表15-1中。
表15-1
| 电流I(A) | 电压U(V) | 相位角φ |
电感线圈 | 0.5A | | |
电阻器 | | |
电容器 | | |
| | | |
3. 按图15-4接线。
4.同步骤2,测量电压及功率值,记录于表15-2中。
表15-2
| 电流I(A) | 电压U(V) | P(W) | 正负 |
电感线圈 2011江苏英语高考 | 0.5A | | | |
电阻器 | | | |
电容器 | | | |
| | | | |
5.计算。
根据步骤2计算出表15-3。
旭日150例:电感:电阻值+j电感值=
表15-3
| 电阻值(实部) | 感抗/容抗(虚部) | 电感值/电容值 |
电感线圈 | | | |
电阻器 | | | |
电容器 | | | |
| | | |
根据步骤3、4计算表15-4。
表15-4
| 电阻值(实部) | 感抗/容抗(虚部) | 电感值/电容值 |
电感线圈 | | | |
电阻器 | | | |
电容器 | | | |
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五. 讨论与分析
1. 如果采用电桥法测元件参数,试判定方法。