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深圳大学实验报告课程名称: 电路与电子学实验项目名称: 交流电路元件参数的测定学院: 计算机与软件学院专业:指导教师: 俞航报告人:陈文强学号:2012150295班级:6班实验时间:2013-5-29实验报告提交时间:2013-6-3一、目的:正确掌握交流数字仪表(电压表、电流表、功率表)和自耦调压器的用法。加深对交流电路元件特性的了解。掌握交流电路元件参数的实验测定方法。二、说明:电阻器、电容器和电感线圈是工程上经常使用的基本援建。在工作频率不高的条件下,电阻器、电容器可视为理想电阻和理想电容。一般电感线圈存在较大电阻,不可忽略,故可用一理想电感和理想电阻的串联作为电路模型。电阻的阻抗为:Z=R电容的阻抗为:Z=jXC=-j(1/ωC)电感线圈的阻抗为:Z=r+jXL=r+jωL=|Z|∠电阻器、电容器、电感线圈的参数可用交流电桥等一起测出,若手头没有这些设备,可大减一个简单的交流电路,通过测阻抗算出元件参数值。三表法利用交流电流表、交流电压表、相位表(或功率表)测量元件参数称为三表法、这种方法最直接,计算简便。实验电路如图1所示。元件阻抗为:对于电阻对于电容对于电感由已知的电源角频率ω,可进一步确定元件参数。二表法若手头上没有相位表或功率表,也可只用电流表和电压表测元件参数,这种方法称为二表法。由于电阻器和电容器可看作理想元件,已知其阻抗为0或者90度,故用二表法测其参数不会有什么困难。二表法测电感线圈参数如图2所示。途中的电阻R是一个辅助测量元件。由图2课件,根据基尔霍夫电压定律有,而,其中和为假想电压,分别代表线圈中等效电阻r和电感L的端电压。各电压相量关系如图3所示,忧郁U、U1、U2可由电路中测的,故途中小三角△aob的各边长已知,再利用三角形的有关公式(或准确地画出图3,由图3直接量的)求出bc边和ac边的长度,即电压Ur和UL可求。最后,由式及已知的电源角频率ω可求得线圈的参数。一表法只用一个交流电压表测量元件参数的方法称为一表法,其原理与二表法相同,不同的是辅助测量电阻R的阻值应预先已知,这样电路中电流可求,可省去一个电流表。此法有更强的实用性。三、实验设备:自耦性交流调压器交流电流表交流电压表元件(一)EEL-51、元件箱(二)EEL-52、电感线圈。四、任务与步骤:任务一:三表法测元件参数步1-1.按图1接线,图中被测元件为51Ω电阻,从元件箱(一)EEL-51中选用51Ω(51Ω/8W,且注意选该电阻一定要使用交流转换接头),调节交流电压器使电流表读数为0.3A,记录电压表、功率相位表读数于表1中。步1-2.将被测元件换为电感线圈(将互感线圈的2、3端连接,即顺串成一个线圈,参数大约为r=57Ω、L=0.6H),调节调压器使电流表读数为0.2A,记录其余表读数。步1-3.将被测元件换为10.17μF电容从元件箱(二)EEL-52中选用,调节调压器使电流表读数为0.2A,记录其余表读数。根据测量值元件参数。任务二:二表法测电感线圈参数步2-1.按图2接线,辅助测量电阻从元件箱(一)选为100Ω(100Ω/5W),北侧线圈为互感器两个线圈的顺接串联(与步1-2相同),调节调压器使电流表读数0.2A,测量各电压记录于表2中。步2-2.仅用互感器的第一个线圈作为被测线圈(参数大约为r=28Ω、L=0.15H),其余同步2-1。根据测量值画出电压相量图,算出两个被测线圈的参数。五、数据测定及分析:任务一:被测元件电流I电压U功率P(W1)cos(λ1)从测量值计算元件电阻器0.3A15.21V4.54W1.00R=50.7Ω电感器0.2A37.85V2.18W0.29|Z|=189.35XL=181.21L=0.58Hr=54.91Ω电容器0.2A59.39V0.47W0.04Xc=296.9C=10.72μF表1电阻器电阻实际值R=51Ω,测量值为50.7Ω,误差为0.59%。电感器电感实际值L=0.6H,测量值为0.58H,误差为3.33%。电感器内等效电阻r=57Ω,测量值为54.91Ω,误差为3.67%。电容器电容实际值C=10.17μF,测量值为10.72μF,误差为5.40%。任务二:电压相量图如图所示:表2被测线圈电流I电压U电压U1电压U2UrUL从测量值计算元件参数两个线圈顺串0.2A47.60V19.41V37.39V12.1V35.9Vr=60.5ΩωL=179.5L=0.571H一个线圈0.2A26.97V19.51V10.61V5.5V9.4Vr=27.5ΩωL=47L=0.149H两个线圈顺串等效电阻实际值r=57Ω,测量值r=60.5Ω,误差为6.14%。两个线圈顺串电感实际值L=0.6H,测量值L=0.571H,误差为4.83%。一个线圈等效电阻实际值r=28Ω,测量值为27.5Ω,误差为1.79%。一个线圈电感实际值L=0.15H,测量值为0.149H,误差为0.67%。六、实验结论:在误差范围允许内,可使用交流电压表,电流表及功率表测量正确交流电路参数(三表法),或只使用交流电压表,电流表,也可以测量正确交流电路参数(二表法)。七、误差分析:1.电阻值不恒等电路标出值;2.导线与导线或导线与原件的节点接触产生电阻导致误差;3.导线本身有电阻,会导致误差;4.电源内阻导致误差;5.温度对电
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