实验六 交流参数的测定—三表法、三电流表法
一、实验目的
1. 学习用三表法即：交流电压表、交流电流表和功率表测量元件的交流等效参数。 2. 学习使用功率表。
3. 学习用三电流表法测量未知阻抗参数的方法。
二、原理与说明
1. 三表法
a. 交流电路中，元件的阻抗值或无源一端口网络的等效阻抗值，可用交流电压表、
交流电流表和功率表分别测出元件（或网络）两端的电压U、流过的电流I和它所消耗的有功功率P之后，再通过计算得出，其关系式为：
阻抗的模：Z?U IP UI等效电抗： X＝| Z |Sinφ
功率因数：??Cos??等效电阻：r?Xl1PC?L? 电感值：，电容值：， ?ZCos?2?X?Ic其中??2?f，这种测量方法简称三表法，它是测量交流阻抗的基本方法。
b. 从三表法测得的U、I、P的数值还不能判别被测阻抗属于容性还是感性，一般可以
用以下方法加以确定：
（1）在被测元件两端并接一只适当容量的电容器，若电流表的读数增大，则被测元件为容性；若电流表的读数减小，则为感性。
实验电容的电容量C′ 可根据下列不等式选定： B′ ＜| 2B |
式中B′ 为实验电容的容纳；B为被测元件电纳。
（2）利用示波器观察阻抗元件的电流及端电压之间的相位关系，电流超前电压为容性，电流滞后电压为感性。
（3）电路中接入功率因数表或数字式相位仪，从表上直接读出被测阻抗值或Cosφ值或阻抗角，若电流超前电压为容性，电流滞后电压为感性。
c. 前述交流参数的计算公式是在忽略仪表内阻的情况下得出的，和伏安表法类似。
三表法也有两种接线方式，如图5-1所示。若考虑仪表的内阻，测量结果中显然存在方法误差，必要时需加以校正。对于图5-1（a）的电路，校正后的参数为：
P?R1 R′=R-R1=2IX′=X-X1=（U2P2）?（）?X1
2II式中，R、X为校正前根据测量、计算得出的电阻值和电抗值；R1、X1为电流表线圈
及功率表电流线圈的等效电阻值和等效电抗值。
对于图5-1（b）电路，校正后的参数为：
G'?G?GU?PU2?GU
式中，G、B为校正前根据测量计算得出的电导值和电纳值；Gu为电压表线圈及功率表电压线圈支路并联的等效电导。
一般情况下，电压表和功率表电压支路的电抗可以忽略，因此：
B′=B=（I2P2）?（）
2UU 2. 三电流表法
实验电路如图5—2所示，以电压为参考正弦量，作向量图如图5—3。
根据余弦定理：
I12=I2 2＋I32-2I2 I3 Cosφ
=I2 2＋I32 -2I2 I3 Cos（180°-θ） =I 2 2＋I 32 +2 I 2 I 3 Cosθ
图5-2 图5-3
则：
222I1?I2?I3?1I1?I2?I3 ??Cos Cos??2I2I32I1I3222求未知阻抗：
ZrL?UI3..?r?jXL?L?XL?
也可用三电压表法测量未知阻抗。
三、实验内容及步骤
1. 三表法
（1）按图5-4接线，电路中取R=200Ω（R为300Ω／1A的滑线变阻器），感性元件A为日光灯镇流器线圈，容性元件B为电容电感板上的电容，选取C=10μf。调节调压器使I=0.3A，分别用三表法测量感性元件A和容性元件B的交流电压U和功率P，将结果记录于表5-1中，并根据表中的要求计算相应的参数。
（2）分别测量感性元件A和容性元件B串联和并联时的等效阻抗，并用实验的方法判断阻抗的性质。测量数据记于表5-1中。
2. 三电流表法测未知参数
按图5-2连接电路，给定正弦交流电压的有效值U=80V，R=200Ω，测量电流I1、I2、I3的有效值，计算在工频下的元件参数r、L的数值，并将所测数据记录于表5-2中。
表6-1
被测元件 测 量 值 U（V） I（A） P（W） Cosφ 计 算 值 | Z |（Ω） X（Ω） r（Ω） L（H） C（μf）
感性元件A 0.3A ------- 容性元件B 0.3A ------- A、B串联 0.3A A、B并联 0.3A