交流电路参数的测定三表法的实验原理

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交流电路参数的测定三表法的实验原理

1.交流电路元件的等值参数R,L,C可以用交流电桥直接测得,也可以用交流电压表、交流电流表和功率表分别测量出元件两端的电压U、流过该元件的电流I和它消耗的功率P,然后通过计算得到。后一种方法称为“三表法”。“三表法”是用来测量50Hz频率交流电路参数的基本方法。

如被测元件是一个电感线圈,则由关系

可得其等值参数为

同理,如被测元件是一个电容器,可得其等值参数为

2.阻抗性质的判别方法。如果被测的不是一个元件,而是一个无源一端口网络,虽然从U,I,P三个量,可得到该网络的等值参数为R=|Z|cos,X=|Z|sin,但不能从X的值判断它是等值容抗,还是等值感抗,或者说无法知道阻抗幅角的正负。为此,可采用以下方法进行判断。

(1)在被测无源网络端口(入口处)并联一个适当容量的小电容。在一端口网络的端口再并联一个小电容C'时,若小电容C'=Zsinr,a,视其总电流的增减来判断。若总电流增加,则为容性;若总电流减小,贝刂为感性。图1(a)中,Z为待测无源网络的阻抗,C'为并联的小电容。图1(b)是图1(a)的等效电路,图中G,B为待测无源网络的阻抗Z的电导和电纳,B'为并联小电容C'的电纳。在端电压有效值不变的条件下,按下面两种情况进行分析:

①设B+B'=B",若B'增大,B"也增大,则电路中电流I单调地增大,故可判断B为容性。

②设B+B'=B",若B'增大,而B"先减小再增大,则电流I也是先减小再增大,如图2所示,则可判断B为感性。

由以上分析可见,当B为容性时,对并联小电容的值C'无特殊要求;而当B为感性时,B'<|2B|才有判定为感性的意义。B'>|2B|时,电流单调增大,与B为容性时相同,但并不能说明电路是感性的。因此,

B'<|2B|是判断电路性质的可靠条件。由此可得定条件为

图1 阻抗与导纳变换示意

图图2 负载并联电容后电流变化示意图(2)在被测无源网络的入口串联一个适当容量的电容C'。若被测网络的端电压下降,则判为容性电路;

反之,若端电压上升,则判为感性电路。判定条件为,式中X为被测网络的电抗,C'

为串联电容的值。

(3)用“三压法”测Φ,进行判断。在原一端口网络入口处串联一个电阻r,如图3(a)所示,向量如图3(b)所示,由图可得r,Z串联后的阻抗角Φ为

测得U,Ur,Uz,即可求得Φ