单相交流电路实验技能

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1、第4章单相交流电路实验技能本章提要：理论上掌握了正弦交流电路的基本概念和基本分析方法仅仅是认识问题的一半，还应能运用已学的理论知识解决工程实际问题。本章通过三个单相交流电路的实验训练，提高交流电路的实验技能。每节都包含有供参考的实验方法和设计的描述，在实验之前，要认真预习和理解，在此基础上拟订出自己的实验方案，希望有自己的创新点。通过实验全过程的训练，掌握交流电路实验方案的选择和设计，提高分析问题和解决问题的能力，提高实践动手能力。要求学会交流电表（电流表、电压表和功率表）的正确使用和连接，元件参数的测量方法，交流电路（包括日光灯线路）的连接，改善功率

2、因数的手段和互感参数的测量方法。4.1实际元件的交流参数测量一、实验目的和技能要求本实验目的是探讨实际元件（电感线圈、电容器和电阻器）交流参数模型的测量方法，并达到以下实验技能训练：1．设计实际测量线路及相关仪表的接线图；2．阐述方法的原理和计算公式；3．拟订实验步骤，制作记录实验数据的表格；4．掌握含交流电表和调压变压器在内的交流电路接线、测量等基本的实验操作。二、实验设计的参考方案——三表法1、实验原理与方案的设计在理论教学中，我们知道，实际的电感线圈在一定条件下（工频时可忽略匝间分布电容），可用理想电阻R和理想电感L来模拟如图4.1所示。问题是：

3、如何用实测的方法获得参数R和L呢？为了测量这些参数，应IR设计怎样的实验线路？需要哪些相关的设备和仪表？实验数U据应如何记录？等等问题必须在实验动手之前做好准备。下面L以《三表法测量线圈的电阻R和电感L》为例，作为启示。由图可知，线圈电阻和电感的计算公式为R=P（1）图4.1-1实际电感线圈模型2IL=1(U)2−R2（2）ωI这表明，若能测出线圈消耗的功率P，线圈的端电压U和电流I，并已知实验室的交流频率为50Hz，便可计算出R和L两个参数。要实现此实验，就需要交流功率表、电流表和电压48表，以及被测元件（电感线圈），详见图图4.1-3和图图4.1-

4、4。2、实验步骤的设计上述原理设计并没有考虑实验室的环境和条件。在实际中必须考虑各电表的量程范围和实验所需电压/流的安全取值，以及节约能源等各种因数，才能搭建合理的测量线路。图4.1-2所示线路是三表法实验线路（供参考）。其中增加的调压变压器就是为了降压，以使各表和被测元件工作在安全环境下。**AWSZXV220V～≤50V～调压变压器ZX为被测元件（线圈）图4.1-2三表测量元件参数接线图根据接线路图拟订如下实验步骤。1)断开电源（S打开），调压器副边归零，按接线图连接各元件；2)经检查无误开始实验，首先合上开关S；3)逐步跳高调压器副边电压，同时观

5、察各表读数（不要超出量程）；4)可取三种不同电流值下的三种状态来测量，并制作表4.1-1所示的表格。通过调整调压器，测量出当电流表分别为0.2A、0.4A和0.6A三种情况时的电压表和功率表的读数，并填入表4.1-1中。表4.1-1线圈参数的测量ZX电感线圈测量数据计算结果(3000匝)U(V)I(A)P(W)R(Ω)L(H)10.220.430.6平均值由三表的测量数据，并依式(1)和(2)计算出三种情况下的参数R和L值，并取平均值作为最终结果。3、本实验所需仪器1)带调压变压器电工综合实验台1套，含交流电压表、交流电流表、功率表各1个（如图4.1-

6、3）；2)耐压值较高的电感线圈1只，大功率滑线变阻器1只；（如图4.1-4）；3)导线若干。4、注意事项491）断开电源后接线，并将调压变压器输出电压调到零。2）调压器加压时，同时要观察各表读数。3）不要触摸带电金属部分。5、思考题1）上述三表法测量线路为什么要用调压器？电表的接线位置会对测量误差有何影响？2）若用三表法测量电容器和电阻器的参数，给出原理图、计算公式和数据表格。3）用三表法测量元件参数时如何判断被测元件的性质？试用相量图加以说明。4）两表法能否测量线圈电感的参数？试设计实验方案。5）如何用交流电桥电路测量元件参数。三、实验设计根据上述实

7、验的目的和技能要求，结合参考方案，请各组独立完成实验。要求：1．每组设计一种实验方案，包括1）给出实验接线图，参数计算公式；2）列出实验所需的仪表和设备；3）拟订实验步骤和测量数据表格；4）指出实验的注意事项。2．经审定合格，完成本次实验。3．递交本次的实验报告与总结。四、附录——实验环境介绍1、实验装置面板带调压器电源区电流表区功率表区电压表区电容区图4.1-3电工综合实验台502、被测元件图4.1-4实际元件电感线圈滑线电阻514.2改善功率因数的技能训练一、实验目的和技能要求在实际正弦交流电路中，大多数的负载是感性的，因而，了解和掌握改善功率因数

8、的方法具有实际工程意义。本实验目的是应用功率因数提高的原理，探讨实际线路的设计和实现，并达到以