《电路原理》实验指导书(6)

2．加深理解电路发生谐振的条件、特点、掌握电路品质因数（电路Ｑ值）的物理意义及其测定方法

二．原理说明

1．在图11—1所示的Ｒ、Ｌ、Ｃ串联电路中，当正弦交流信号源的频率f改变时，电路中的感抗、容抗随之而变，电路中的电流也随f而变。取电阻Ｒ上的电压Ｕo之值，然后以f为横坐标，以Ｕo／Ｕi为纵坐标，绘出光滑的曲线，此即为幅频特性，亦称谐振曲线，如图11—2所示。

2．在f?f0?L Ui C R Uo 图11—1

12?LC处（XL?XC）,即幅频特性曲线尖峰所在的频率点，

该频率称为谐振频率，此时电路呈纯阻性，电路阻抗的模为最小，在输入电压Ui为定值时，电路中的电流达到最大值，且与输入电压Ｕi同相位，从理论上讲，此时Ui?IR?U0，

Ｕo／Ｕi UL?UC?QUi，式中的Ｑ称为电路的品质因

数。

3．电路品质因数Ｑ值的两种测量方法：? 一是根据公式

f1 f0 f2 图11—2

Q?ULUC?UU?

测定，UC与UL分别为谐振时电容器Ｃ和电感线圈Ｌ上的电压； 另一方法是通过测量谐振曲线的通频带宽度

? f?f2?f1?

再根据

Q?求出Ｑ值

f0f2?f1

1式中f0为谐振频率，f2和f1是失谐时，幅度下降到为最大值的(＝0.707）倍时

2 25

的上、下频率点。

Ｑ值越大，曲线越尖锐，通频带越窄，电路的选择性越好，在恒压源供电时，电路的品质因数、选择性与通频带只决定于电路本身的参数，而与信号源无关。

三．实验设备?

示波器 信号源 Ui L C N2 毫伏表 N1 15mH 0.01uF R 100Ω 图11—3

1．交流毫伏表? 2．双踪示波器? 3．信号源及频率计

4．EEL—03（或EEL—16）

Uo 四．实验内容

1．按图11—3组成监视、测量电路，用交流毫伏表测电压，用示波器监视信号源输出，令其输出幅值等于1V，并保持不变。

2．找出电路的谐振频率f0，其方法是，将毫伏表接在R（100Ω）两端，令信号源的频率由小逐渐变大（注意要维持信号源的输出幅度不变），当VO的读数为最大时，读得频率计上的频率值即为电路的谐振频率fo，并测量VC与VL之值（注意及时更换毫伏表的量限）。

3．在谐振点两侧，按频率递增或递减500Hz或1kHz，依次各取8个测量点，逐点测出VO，VL，VC之值，记入数据表11—1。

表11—1 f(kHz) VO(V) VL(V) VC(V) 五．实验注意事项 1．测试频率点的选择应在靠近谐振频率附近多取几点，在变换频率测试前，应调整信号输出幅度（用示波器监视输出幅度），使其维持在1V的输出。

2．在测量ＶC和ＶL数值之前，应将毫伏表的量限改大约十三倍，而且在测量ＶL

与ＶC时毫伏表的“＋”端接Ｃ与Ｌ的公共点，其接地端分别触及Ｌ和Ｃ的近地端Ｎ2

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和Ｎ1。

六．预习思考题?

1．根据实验线路板给出的元件参数值，估算电路的谐振频率。

2．改变电路的哪些参数可以使电路发生谐振，电路中Ｒ的数值是否影响谐振频率值？

3．如何判别电路是否发生谐振？测试谐振点的方案有哪些？

4．电路发生串联谐振时，如果信号源给出1V的电压，电路谐振时，用交流毫伏表测ＶL和VC，应该选择用多大的量限？

5．要提高Ｒ、Ｌ、Ｃ串联电路的品质因数，电路参数应如何改变？ 6．本实验在谐振时，对应的ＶL与ＶC是否相等？如有差异,原因何在？

七．实验报告

1．根据测量数据，绘出幅频特性曲线?

ＶO＝f(f), VL＝f(f), VC＝f(f)?

2．计算出通频带与Ｑ值。

3．谐振时，比较输出电压ＵO与输入电压Ｕi是否相等？试分析原因。 4．通过本次实验，总结、归纳串联谐振电路的特性。 5．心得体会及其他。

实验十二 三相交流电路电压、电流的测量

一．实验目的

1．练习三相负载的星形联接和三角形联接；

2．了解三相电路线电压与相电压，线电流与相电流之间的关系； 3．了解三相四线制供电系统中，中线的作用； 4．观察线路故障时的情况。

二．原理说明

三相负载可接成星形（又称‘Ｙ’形）或三角形（又称‘Δ’形）。

当三相对称负载作‘Ｙ’形联接时，线电压ＵＬ是相电压ＵＰ的3倍，线电流ＩＬ

等于相电流ＩＰ，即：UL?3UP, IL?IP ，流过中线的电流ＩN＝０；作‘Δ’

形联接时，线电压ＵＬ等于相电压ＵＰ，线电流ＩＬ是相电流ＩＰ的3倍，即：?

IL?3IP, UL?UP

不对称三相负载作‘Ｙ’联接时，必须采用‘ＹＯ’接法，中线必须牢固联接，以保证三相不对称负载的每相电压等于电源的相电压（三相对称电压）。若中线断开，会导致三相负载电压的不对称，致使负载轻的那一相的相电压过高，使负载遭受损坏，负载重的一相相电压又过低，使负载不能正常工作；对于不对称负载作‘Δ’ 联接时，ＩＬ≠3ＩＰ，但只要电源的线电压ＵＬ对称，加在三相负载上的电压仍是对称的，

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对各相负载工作没有影响。

本实验中，用三相调压器调压输出作为三相交流电源，用三组白炽灯作为三相负载，线电流、相电流、中线电流用电流插头和插座测量。

UVWNABC三．实验设备?

1．三相交流电源 2．交流电压表、电流表 3．EEL—17组件或EEL—55组件

o四．实验内容

图 24-112-1 1．三相负载星形联接

按图12—1线路连接实验电路，即三相灯

组负载经三相自耦调压器接通三相对称电源，并将三相调压器的旋钮置于三相电压输出为0V的位置(即逆时针旋到底的位置)，经指导教师检查合格后，方可合上三相电源开关，然后调节调压器的输出，使输出的三相线电压为220V，并按表12—1的情况完成各项实验，分别测量三相负载的线电压、相电压、线电流、相电流、中线电流、电源与负载中点间的电压，将所测得的数据记入表12—1中，并观察各相灯组亮暗的变化程度，特别要注意观察中线的作用。

表12—1 负载星形连接各项实验数据表格 测量数据 开灯组数 线电流（A） 线电压（V） 实验内容 （负载情况） 中点电压流 ABCUNO（V） IA IB IC UAB UBC UCA UAO UBO UCO I0（A） 相 相 相 1 1 1 1 1 1 相电压（V） 中性电Y0接平衡负载 Y接平衡负载 Y0接不平衡负载 1 2 1 Y接不平衡负载 1 2 1 Y0接B相断开 Y接B相断开 Y接B相短路

1 0 1 1 0 1 1 3 2．三相负载三角形联接 U按图12—2改接线路，连接实验电路，经指导教师检查合格后，接通三相电源，并调节调压

V器，使输出的线电压为220V，并按表12—2的情况完成各项实验，记录实验数据填入表12-2。

W

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ABC图 24-2图 12-2 表12-2 负载三角形连接各项实验数格

测量数据 开灯组数 线电压（V） 线电流（A） IA IB 相电流（A） IBC ICA 负载情况 三相平衡负载 三相不平衡负载 A-B相 B-C相 C-A相 UAB UBC UCA 3 1 3 2 3 3 IC IAB 五．实验注意事项 1．每次接线完毕，同组同学应自查一遍，然后由指导教师检查后，方可接通电源，必须严格遵守先接线，后通电；先断电，后抓线的实验操作原则。

2．星形负载作短路实验时，必须首先断开中线，以免发生短路事故。

六．预习思考题

1．三相负载根据什么原则作星形或三角形连接？本实验为什么将三相电源线电压设定为220V？

2．三相负载按星形或三角形连接，它们的线电压与相电压、线电流与相电流有何关系？当三相负载对称时又有何关系？

3．说明在三相四线制供电系统中中线的作用，中线上能安装保险丝吗？为什么？?七．实验报告

1．根据实验数据，在负载为星形连接时，Ul?角形连接时，Il?3Up在什么条件下成立？在三

3Ip在什么条件下成立？

2．用实验数据和观察到的现象，总结三相四线制供电系统中中线的作用； 3．不对称三角形联接的负载，能否正常工作？实验是否能证明这一点？ 4．根据不对称负载三角形联接时的实验数据，画出各相电压、相电流和线电流的相量图，并证实实验数据的正确性。

5．心得体会及其它。

实验十三 三相交流电路功率的测量

一．实验目的

1．学会用功率表测量三相电路功率的方法； 2．掌握功率表的接线和使用方法。

二．原理说明

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