实验五正弦稳态交流电路相量的研究.pdf

实验五正弦稳态交流电路相量的研究一、实验目的1．研究正弦稳态交流电路中电压、电流相量之间的关系2．掌握日光灯线路的接线3．理解改善电路功率因数的意义并掌握其方法二、原理说明1．在单相正弦交流电路中，用交流电流表测得各支路的电流值，用交流电压表测得回路各元件两端的电压值， 它们之间的关系满足相量形式的基尔霍夫定律，即∑I=0 和∑U=0 2．如图 4-1 所示的 RC串联电路，在正弦稳态信号U 的激励下， UR与 UC保持有 90°的相位差，即当阻值R 改变时， UR的相量轨迹是一个半园，U，UR与UC三者形成一个直角形的电压三角形R值改变时，可改变 φ角的大小，从而达到移相的目的图 4-1 3．日光灯线路如图 4-2 所示，图中 A是日光灯管， L是镇流器，S是启辉器，C是补偿电容器，用以改善电路的功率因数（cosφ值） 图 4-2 有关日光灯的工作原理请自行翻阅有关资料三、实验设备序号名称型号与规格数量备注1 交流电压表1 D33 2 交流电流表1 D32 3 功率表1 D34 4 自耦调压器1 DG01 5 镇流器与 40W 灯管配用1 DG09 6 电容器1μf，2.2μf 4.7μf，450V DG09 7 启辉器与 40W 灯管配用1 DG09 8 日光灯灯管40W 1 DG01 9 电门插座3 DG09 10 白炽灯15W 1 DG08 四、实验内容1．用一只 220V，15W 的白炽灯炮和 4.7μf/450V电容器组成如图 15-1 所示的实验电路， 经指导教师检查后，接通市电，将自耦调压器输出调至220V。

记录 U、UR、UC值，验证电压三角形关系电容值测量值计算值μf(450V) U（V）UR（V）UC（V）U(UR,UC组成 Rt△) △U △U/U 4.7 2.2 2．日光灯线路接线与测量图 4-3 按图 4-3 组成线路，经指导教师检查后接通市场电交流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至，（约170V）记下三表的指示值然后将电压调至220V，测量功率 P，电流 I ，电压 U，UL，UA等值，验证电压、电流相量关系 （注日光灯启辉后再开功率表）测量数值计算值P(w) cosφI(A) U(V) UL(V) UA(V) R(Ω) cosφ启辉值正常工作值3．并联电路——电路功率因数的改善按图 4-4 组成实验线路经指导教师检查后，按通市电，将自耦调压器的输出调至220V ，记录功率表，电压表读数，通过电流表分别测得三条支路的电流，改变电容值，进行三次重复测量（ 6.9=4.7+2.2 ） 图 4-4 电容值测量数值计算值(μf )P(W) U(V) I(A) IL(A) IC(A) I(A) cosφ0 就是计算2.2 2 中的值4.7 I(A) 当6.9 值测值五、实验注意事项1．本实验用交流市电220V，务必注意用电和人身安全。

2．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 （注意数字功率表及时关好电源） 3．线路接线正确，应注意按线颜色，自查后，必须经老师许可方能通电4．以往实验中的要求必须注意执行，重申，并写入预习报告中六、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？3．为了提高电路的功率因数，常在感性负载上并联电容器，此时增加了一条电流支路， 试问电路的总电流是增大还是减小，此时感性元件上的电流和功率是否改变？4．提高线路功率因数为什么只采用并联电容器法，而不用串联法？所并的电容器是否越大越好？七、实验报告1．完成实验数据，表格中的计算，进行必要的误差分析2．根据实验数据，分别绘出电压、电流相量图，验证相量形式的基尔霍夫定律3．讨论改善电路功率因数的意义和方法1．装接日光灯线路的心得体会及其他。