四、三表法及三相交流电路参数测定
一、实验目的
1、学会用交流电压表、 交流电流表和功率表测量元件的交流等效参数的方法。 2、学会功率表的接法和使用。
3、加深对三相电路中线电压与相电压、线电流与相电流关系的理解。
4、了解星形负载情况下中点的位移及中线所起的作用。了解三相供电方式中三线制和四线制的特点。
5、进一步提高实际操作的能力。 二、原理说明
1、正弦交流信号激励下的元件值或阻抗值，可以用交流电压表、 交流电流表及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和它所消耗的功率P，然后通过计算得到所求的各值，这种方法称为三表法， 是用以测量50Hz交流电路参数的基本方法。
计算的基本公式为：
UP， 电路的功率因数 cos?? IUIP等效电阻 R?2?Zcos?， 等效电抗 X?Zsin?
I阻抗的模 Z?或 X?XL?2?fL， X?XC?1 2?fC2、阻抗性质的判别方法：可用在被
测元件两端并联电容或将被测元件与电容
串联的方法来判别。其原理如下： 图4-1-1 并联电容测量法
（1）在被测元件两端并联一只适当容量的试验电容, 若串接在电路中电流表的读数增大，则被测阻抗为容性， 电流减小则为感性。
图4-1-1中，Z为待测定的元件，C?为试验电容器。 (b)图是(a)的等效电路，图中G、B为待测阻抗Z的电导 和电纳，B为并联电容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： 图4-1-2
① 设B?B?B，若B增大，B也增大，则电路中电流I 将单调地上升，故可判
断B为容性元件。
② 设B?B?B，若B增大，而B先减小而后再增大，电流I也是先减小后上升，如图4-1-2所示，则可判断B为感性元件。
由以上分析可见，当B为容性元件时，对并联电容C值无特殊要求；而当B为感性元件时，B<│2B│才有判定为感性的意义。B>│2B│时，电流单调上升，与B为容性时相同，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，由此得判定
/
/
/
/
//
////////////条件为C＜
/2B?。
（2）与被测元件串联一个适当容量的试验电容，若被测阻抗的端电压下降，则判为容性，端压上升则为感性，判定条件为
1/＜│2X│式中X为被测阻抗的电抗值，为串C/?C/联试验电容值， 此关系式可自行证明。
判断待测元件的性质，除上述借助于试验电容C测定法外，还可以利用该元件的电流
i与电压u之间的相位关系来判断。若i超前于u，为容性；i滞后于u，则为感性。
3、本实验所用的功率表为智能交流功率表，其电压接线端应与负载并联，电流接线端
应与负载串联。
4、在三相电路中当负载作星形连接时(见图4-4-1)，不论三线制或四线制，相电流恒
等于线电流，在四线制情况下，中线电流等于三个线电流的相量和，即
????IO?IA?IB?IC
线电压与相电压之间有下列关：
???UAB?UAO?UBO
UBC?UBO?UCO
UCA?UCO?UAO
?????? 当电源和负载都对称时，线电压和相电
压在数值上的关系为： 图4-4-1
U线=3U相
??在四线制情况下，由于电源与负载的对称，中线电流等于零；当负载为不对称时，中线电流不等于零。
5、在三线制星形连接中，若负载不对称，将出现中点位移现象。中点位移后，各相负载电压将不对称。当有中线(三相四线制)时，若中线的阻抗足够小，则各相负载电压仍将对称，从而可看出中线的作用，但这时的中线电流将不为零。
6、三相电源的相序可根据中点位移的原理用实验方法来测定。实验所用的无中线星形不对称负载(相序器)如图4-4-2所示。负载的一相是电容器，另外两相是两个同样的白炽灯。适当选择电容器C的值，可使两个灯泡的亮度有明显的差别。根据理论分析可知，灯泡较亮的一相位超前于灯泡较暗的一相，而滞后于接电容的一相。
图4-4-2 图4-4-3
7、在负载三角形连接中，如图4-4-3，相电压等于线电压，线电流于相电流之间有下列关系：
I???A?IAB?IBC I??B?IBC?I?AB
??? IC?ICA?IBC
当电源和负载都对称时，在数值上
I??线=3I相
三、仪器设备
交流数字电压表 一台 交流数字电流表 一台 单相功率表 一只 电感线圈
一只 电容器 1μF、4.7μF 各一 白炽灯
一只 三相灯组负载
一块
四、实验内容
1、按图4-1-3接线，并经指导教师检查后，方可接通市电电源。
2、分别测量25W白炽灯、40W日光灯镇流器 和4.7μF 电容器的等效参数。要
求R和C两端所加电压为220V，L中流过的电流小于0.4A。 3、测量L、C串联与并联后的等效参数。
图4-1-3 表 4-1-1 被测阻抗 测量值 计算值 电路等效参数 U I P cosφ Z cosφ R L C 25W白炽灯R
图
电感线圈L 电容器C L与C串联 L与C并联
4、验证用串、并试验电容法判别负载性质的正确性。
实验线路同图4-1-3，但不必接功率表，按下表内容进行测量和记录。
表 4-1-2 被测元件 R(25W白炽灯) C(4.7μF) L(1H)
5、测定相序
首先调节调压器的输出，使输出的三相电压为220V，以下所有实验均使用此电压，然后关断电源开关，按图4-4-2接线，使其中一相为电容（4.7μf），另两相为灯泡（25W∕220V），组成相序器电路，测定相序。
串1μF电容 串前端电压 串后端电压 并1μF电容 并前电流 并后电流
图4-4-4 负载星形三相四线制电路
三相负载作星形连接（有中线）
灯盏数 负载对称 负载不对称 A相负载断开 A相 B相 C相 UA 3 1 0 3 2 2 3 3 3
6、三相负载作星形联接（三相四线制供电）
按图4-4-4接线，三相负载作星形联接，有中线（三相四线制供电）。分别按三相负载对称、
UB UC IA IB IC IO