电路实验讲义(修改版)

1、实验7 元件参数测量一. 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. 阅读附录一，正确掌握多功能智能表的使用方法。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9-1是它们的串联电路模型。 R L C 图9-1

2、 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9-2所示。 电阻器 线圈 电容器图9-2 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9-3中，可直接从各电表中读得阻抗Z的端电压

3、U，电流I及其相位角。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，显然，。其并联参数G、BL如何根据U、I、值计算，由实验者自行推导。图9-3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9-3中的相位表换为电量仪，如图9-4所示，由图9-4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=UIcos即可求得相位角，其余与上法相同，从而求得Z的实部与虚部。图9-4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

4、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 MC10322. 多功能智能表（相位表/电量仪） 1台 MC1050（或MC1098）3. 电阻 1只 15*14. 电感线圈 1只 10mH*15. 电容器 1只 235F（220F）*16. 短接桥和连接导线 若干 P8-1和501487. 实验用9孔插件方板 1块 297mm×300mm四. 实验步骤1. 按图9-4接线。2. 图中阻抗Z分别取：R=15、电感线圈L=10mH和电容器C=235F（220F）。调节调压器使电流表的读数为0

5、.5A，测量电压及相位角值，记录于表9-1中。表9-1电流I电压U（V）功率因数cos（PF）无功功率Q（VAR）视在功率S（VA）有功功率P（W/KW）相位角（Kwh）电感线圈0.5A电阻器电容器3计算。根据步骤2计算出表9-2。阻抗定义：Z =即： =故： ,如电感：表9-2ZRXL 或XCL或C电感线圈电阻器电容器五、结论注意事项 每次测量一种阻抗之前先将交流调压器调至0刻度，观察多功能智能表的交流电流读数，缓慢调至0.5A。班级 、姓名（学号） 、 实验8 日光灯cos的提高一实验目的1进一步理解交流电路中电压、电流的相量关系2学习感性负载电路提高功率因数的方法3进一步熟悉日光灯的工作

6、原理二预习要求1熟悉R、L串联电路中电压与电流的关系2在R、L串联与C并联的电路中，你准备如何求cos值3预习日光灯的工作原理，启动过程4. 阅读附录一，学习多功能智能仪表的使用方法与操作。三原理说明本实验中RL串联电路用日光灯代替，日光灯原理电路如图12-1所示。图12-1灯管工作时，可以认为是一电阻负载。镇流器是一个铁心线圈，可以认为是一个电感量较大的感性负载，两者串联构成一个RL串联电阻，日光灯起辉过程如下：当接通电源后，启动器内双金属片动片与定片间的气隙被击穿，连续发生火花，双金属片受热伸长，使动片与定片接触。灯管灯丝接通，灯丝预热而发射电子，此时，启动器两端电压下降，双金属片冷却，因

7、而动片与定片分开。镇流器线圈因灯丝电路断电而感应出很高的感应电动势，与电源电压串联加到灯管两端，使管内气体电离产生弧光放电而发光，此时启动器停止工作，（因启动器两端所加电压值等于灯管点燃后的管压降，对40W管电压，只有100V左右，这个电压不再使双金属片打火）。镇流器在正常工作时起限流作用。日光灯工作时整个电路可用图12-2等效串联电路来表示。图12-2四实验设备 名称 数量 型号1日光灯电路板 1套 MC1056、MC10572. 补偿电容板 1块 MC10603交流电压、电流板 1块 MC10284多功能智能仪表 1块 MC1050（或MC1098）5单相熔断器板 1块 MC1003五任务

8、与步骤1按图12-1接好线路，接通电源，观察日光灯的启动过程。先不并联电容测量端电压U，总电流I，功率因数cos,无功功率Q，视在功率S，有功功率P和相位角的值，记录于表12-1。2日光灯电路两端并联电容，接线如图12-3。逐渐加大电容量，每改变一次电容量，都要测量端电压U，总电流I，功率因数cos,无功功率Q，视在功率S，有功功率P和相位角的值，记录于表12-1。图12-3表12-1测量项目电压U(V)电流I(mA)功率因数cos(PF)无功功率Q(VAR)视在功率S(VA)有功功率P(W)相位角(Kwh)不并电容C并电容C2F3F4F5F6F3 渐加大电容容量过程中，注意观察并联谐振现象，

9、并找到最接近谐振的点。六、结论预习1并联电容提高cos时，电容的选择应考虑哪些原则？2并联电容后，多功能智能表有何变化？为什么？附录一 MC1050/MC1098多功能智能仪表板的使用与操作一、 仪表（附图1-1）通电使用前，必须检查端子的接线是否正确，确认无误之后才能通电。二、 仪表共有4个按键，两种操作状态，SET为转换参数类别和确定键，/为加/减键， 为移位或修改键。三、 仪表操作状态转换图 上电复位 仪表自控显示“ ”标志 显示电压/电流满度值 测量状态 SET>5秒进入报警设定状态 频率显示 HZ SET+清除电度值 SET 功率因数显示 PF(cos) SET 无功功率显示 Q SET 视在功率显示 S SET 有功功率显示 P SET相位角显示 测量状态下，处于任何参数显示状态，按SET>5秒都可以进入报警参数设定，电压/电流显示窗口固定不变。巡显窗口则显示SET选择的参数值，同时相应参数指示灯亮。 如附图1所示。各参数含意：Hz频率值 VA视在功率PF功率因数值 W/KW有功功率VAR无功功率 Kwh相位角（）V伏特 AL1报警设定状态参数（本电路实验不用）KV千伏特 AL2报警设定状态参数（本电路实验不用）mA 毫安 COM通讯（本电路实验不用）A安培 附图1-1 MC1050（或MC1098）多功能智能智能仪表板四、 仪表接线方