实验789RLC特性阻抗测试.docx
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实验789RLC特性阻抗测试
实训项目七R、L、C元件阻抗特性的测定
一、实验目的
1.验证电阻、感抗、容抗与频率的关系,测定~、~、~特性曲线。
2.加深理解、、元件端电压与电流间的相位关系。
二、原理说明
1.在正弦交变信号作用下,电阻元件两端电压与流过的电流有关系式
在信号源频率较低情况下,略去附加电感及分布电容的影响,电阻元件的阻值与信号源频率无关,其阻抗频率特性~如图3-20。
如果不计线圈本身的电阻,又在低频时略去电容的影响,可将电感元件视为纯电感,有关系式,
感抗
感抗随信号源频率而变,阻抗频率特性~如图3-20所示。
在低频时略去附加电感的影响,将电容元件视为纯电容,有关系式,
容抗
容抗随信号源频率而变,阻抗频率特性~如图3-20。
图3-20阻抗特性测试电路
2.单一参数、、阻抗率特性的测试电路如图3-20所示。
图中、、为被测元件,为电流取样电阻。
改变信号源频率,测量、、元件两端电压、、流过被测元件的电流则可由两端电压除以得到。
元件的阻抗角(即相位差)随输入信号的频率变化而改变,同样可用实验方法测得阻抗角频率特性曲线~。
3.用双踪示波器测量阻抗角(相位差)的方法。
将欲测量相位差的两个信号分别接到双踪示波器和两个端。
调节示波器有关旋钮,使示波器屏幕上出现两条大小适中、稳定的波形,如下图3-21所示,荧光屏上数得水平方向一个周期占n格,相位差占m格,则实际的相位差(阻抗角)为。
图3-21相位差测定波形图
三、实验设备
序号
名称
型号与规格
数量
备注
1
函数信号发生器
1
2
交流毫伏表
1
3
双踪示波器
1
4
实验电路元件
1
LM—03
5
频率计
1
四、实验内容
1.测量单一参数、、元件的阻抗频率特性。
实验线路如图3-20所示,取,。
通过电缆线将函数信号发生器输出的正弦信号接至电路输入端,作为激励源,并用交流毫伏表测量,使激励电压的有效值为=3,并在整个实验过程中保持不变。
改变信号源的输出频率从200Hz(用频率计测量),并使开关S分别接通、、三个元件,用交流毫伏表分别测量、;、;、,并通过计算得到各频率点时的、、之值,记录表中。
频率f(Hz)
2005000
(V)
(V)
=/r(mA)
=/(KΩ)
(V)
(V)
=/r(mA)
=/(KΩ)
(V)
(V)
=/r(mA)
=/(KΩ)
2.用双踪示波器观察r、L串联和r、C串联电路在不同频率下阻抗角的变化情况,并作记录。
频率
n(格)
M(格)
(度)
五、实验注意事项
交流毫伏表属于高阻抗电表,测量前必须先调零。
六、预习思考题
1.图中各元件流过的电流如何求得?
2.怎样用双踪示波器观察r、L串联r、C串联电路阻抗角的频率特性曲线,从中可得出什么结论?
七、实验报告
1.根据实验数据,在方格纸上绘制三个元件的阻抗频率特性曲线,从中可得出什么结论?
2.根据实验数据,在方格纸上绘制r、L串联和r、C串联电路的阻抗角频率特性曲线,并总结、归纳出结论。
实训项目八日光灯线路的安装与测量
一、实验目的
掌握日光灯线路的接线。
二、原理说明
日光灯线路如图3-25所示,图中A是日光灯管,L是镇流器,S是启辉器,C补偿电容器,用以改善电路的功率因数(值)
图3-25日光灯线路图
三、实验设备
序号
名称
型号与规格
数量
备注
1
三相交流电源
0~220V
1
2
三相自耦调压器
1
3
功率表
1
4
交流电压表
1
5
交流电流表
1
6
镇流器
与30W灯管配用
1
LM-02
7
日光灯灯管
30W
1
8
启辉器
与30W灯管配用
1
LM-02
四、实验内容
日光灯线路接线与测量。
图3-26日光灯线路接线与测量实验电路
按图3-26组成实验线路,经指导教师检查后,接通市电220V电源,调节自耦调压器的输出,使其输出电压缓慢增大,直到日光灯刚启辉点亮为止,记下三表的指示值。
然后将电压调至220V,测量功率,电流,电压等值,验证电压、电流相量关系。
(W)
(A)
(V)
(V)
(V)
启辉值
正常工作值
五、实验注意事项
1.本实验用交流市电220V,务必注意用电人身安全。
2.在接通电源前,应先将自耦调压器手柄置在零位上。
3.功率表要正确接入电路,读数时要注意量程和实际读数的折算关系。
4.如线路接线正确,日光灯不能启辉良好。
六、预习思考题
1.参阅课外资料,了解日光灯的启辉原理。
2.在日常生活中,当日光灯上缺少了启辉器时,人们常用一根导线将启辉器的两端短接一下,然后迅速断开,使日光灯点亮;或用一只启辉器去点亮多只同类型的日光灯,这是为什么?
七、实验报告
1.完成数据表格中计算,进行必要的误差分析。
2.装接日光灯线路的心得体会及其他。
实训项目九串联谐振电路实验
一、实验目的
1.验证RLC串联谐振电路的特点;
2.了解品质因数Q对谐振曲线的影响。
二、实验原理
在RLC串联电路中,当外加正弦交流电压的频率可变时,电路中的感抗、容抗和电抗都随着外加电源频率的改变而变化,因而电路中的电流也随着频率的变化而变化。
将这些物理量随频率变化的特性绘成曲线,就是它们的频率特性曲线。
由于
当时的角频率就是串联谐振角频率,这时电路呈谐振状态,,则谐振角频率和谐振频率分别为:
,
可见谐振频率取决于电路的参数L和C的值。
随着频率的变化,电路的性质可发生变化:
当时,电路呈容性;当时电路呈感性;当时电路呈纯阻性。
如果维持外加电压为,则谐振时的电流为:
电路的品质因数为:
改变外加电压的频率,就可以作出如图5-9所示的电流谐振曲线,其表达式为
图5-9电流谐振曲线
三、实验原理图
实验原理图如图5-10所示。
四、实验器材
(1)信号发生器;
图5-10实验原理图
(2)灯泡R、电感器L、电容器C、开关;
(3)导线
五、实验步骤及数据记录
(1)设置R、L、C的值。
①灯泡的功率P=5W、U=10V,则R=;
②L=10mH;
③C=100μF
(2)按原理图连接电路。
(3)持信号源输出电压U=10V,使信号频率由1Hz连续变化到500Hz,观察电流表、电压表的变化,并记入下表中,记下电灯泡最亮时的f=。
频率f/Hz
电流值
电压值
(4)持谐振频率f0不变,更改Q值,进行实验。
①改变R。
将灯泡功率改为10W,其它值不变,此时R=。
重复上述实验并将数据记录到下表中。
频率f/Hz
电流值
电压值
②保持LC的乘积不变,改变L、C的值,如L=100Hm,C=10Μf,重复上述实验并将数据记录到下表中。
频率f/Hz
电流值
电压值
(5)由上述表格数据得知谐振条件,绘制谐振曲线得知品质因数对谐振现象的作用。
六、实验结果分析
七、实验报告
(1)总结串联谐振电路特点;
(2)总结品质因数Q值对谐振曲线的影响;
(3)心得体会。
实训项目十互感线圈同名端的判断
一、实验目的
1.学会互感电路同名端、互感系数以及耦合系数的测定方法。
2.理解两个线圈相对位置的改变,以及用不同材料作线圈芯时对互感的影响。
二、原理说明
1.判断互感线圈同名端的方法.
(1)直流法
如图6-6所示,当开关S闭合瞬间,若毫伏表的指针正偏,则可断定“1”、“3”为同名端;指针反偏,则“1”、“4”为同名端。
(2)交流法
如图6-7所示,将两个线圈N1和N2的任意两端(如2、4)联在一起,在其中的一个线圈(如N1)两端加一个低压交流电压,另一线圈开路,(如N2),用交流电压表分别测出端电压U13、U12和U34。
若U13是两个绕组端压之差,则1、3是同名端。
;若U13是两个绕组端压之和,则1、4是同名端。
2.两线圈互感系数的测定
如图6-7所示,在N1侧加低压交流电压U1,N2侧开路,测出I1及U2,根据互感电势
可算得互感系数为
3.耦合系数K的测定
两个互感线圈耦合松紧的程度可用耦合系数K来表示
如图6-7,先在N1侧加低压交流电压U1,测出N2侧开路时的电流I1;然后再在N2侧加电压U2,测出N1侧开路时的电流I2,求出各自的自感L1和L2,即可算得K值。
三、实验设备
序号
名称
型号与规格
数量
备注
1
可调直流稳压电源
0~30V
1
2
单相交流电源
0~220V
1
3
三相自耦调压器
1
4
直流数字电压表
1
5
直流数字毫安表
1
6
直流数字安培表
1
7
交流电压表
1
8
交流电流表
1
9
空心互感线圈
N1:
大线圈;N2:
小线圈
1对
LW-02
10
可变电阻器
100,3W
1
LW-03
11
电阻器
510,2W
1
LW-03
12
发光二极管
红或绿
1
LW-03
13
铁棒、铝棒
1
LW-02
14
滑线变阻器
200,2A
1
图6-8直流法测定同名端实验电路
四、实验内容
1.分别用直流法和交流法测定互感线圈的同名端
1)直流法
图6-9交流法测定同名端实验电路
实验线路如图6-8所示,将N1、N2同心式套在一起,N侧串入5A量程直流数字电流表,U为可调直流稳压电源,调至6V,然后改变可变电阻器R(由大到小的调节),使流过N1侧的电流不超过0.4A,N2侧直接接入2mA的毫安表。
将铁芯迅速地拔出和插入,观察毫安表正、负读数的变化,来判定N1和N2两个线圈的同名端。
2)交流法
按图6-9接线,将N1、N2同心式套在一起。
N1串接电流表(选0~2.5A的量程交流表),后接至自耦调压器的输出,N2侧开路,并在两线圈中插入铁芯。
接通电源前,应首先检查自耦调压器是否调至零位,确认后方可接通交流电源,令自耦调压器输出一个很低的电压(约2V左右),使流过电流表的电流小于1.5A,然后用0~30V量程的交流电压表测量U13、U12和U34,判定同名端。
2.互感系数及耦合系数测定
1)互感系数M的测定
拆除2、3连线,测U1、I1、U2,计算出M。
2)耦合系数K的测定
将低压交流加在N2侧,使流过N2侧电流小于1A,N1侧开路,按步骤1)测出U2、
I2、U1值。
用万用表RX1档分别测出N1和N2线圈的电阻值R1和R2,计算K值。
3.观察互感现象
将低压交流加在N1侧,N2侧接入LED发光二极管与510的电阻串联的支路。
1)将铁芯从两线圈中抽出和插入,观察LED亮度的变化及各电表读数的变化,记
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- 实验 789 RLC 特性 阻抗 测试