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正弦稳态交流电路相量的研究

2010-05-27 18:06阅读：

http://blog.sina.cn/dpool/blog/u/1529470001

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 图13-1
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ΣI＝0和ΣU＝0 。
2. 图13-1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90º的相位差，即当 图13-2
R阻值改变时，UR的相量轨迹是一个半园。
U、UC与UR三者形成一个直角形的电压三
角形，如图16-2所示。R值改变时，可改
变φ角的大小，从而达到移相的目的。
3. 日光灯线路如图13-3所示，图中 A
是日光灯管，L 是镇流器，S是启辉器， 图13-3
C 是补偿电容器，用以改善电路的功率因数（cosφ值）。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
 0～500V
 1
2
 交流电流表
 ０～5A
 1
3
 功率表
1
 （DGJ-07）
4
 自耦调压器
1
5
 镇流器、启辉器
 与40W灯管配用
 各1
 DGJ-04
6
 日光灯灯管
 40W
 1
 屏内
7
 电容器
 1μF,2.2μF,4.7μF/500V
 各1
 DGJ-05
8
 白炽灯及灯座
 220V，15W
 1~3
 DGJ-04
9
 电流插座
3
 DGJ-04

图 17-3













四、实验内容
1. 按图13-1 接线。R为220V、15W的白炽灯泡，电容器为4.7μF/450V。 经指导教师检查后，接通实验台电源，将自耦调压器输出( 即U)调至220V。记录U、UR、UC值，验证电压三角形关系。
测 量 值
 计 算 值
U（V）
 UR（V）
 UC（V）
 U’（与UR，UC组成Rt△）
（U’= ）
 △U=U’－U（V）
 △U/U（%）







2. 日光灯线路接线与测量。







图13-4
按图13-4接线。经指导教师检查后接通实验台电源，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P， 电流I， 电压U，UL，UA等值，验证电压、电流相量关系。

测 量 数 值
 计算值

P(W)
 Cosφ
 I(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16-5组成实验线路。
经指导老师检查后，接通实验台电源，将自耦调压器的输出调至220V，记录功率表、电压表读数。通过一只电流表和三个电流插座分别测得三条支路的电流，改变电容值，进行三次重复测量。数据记入下页表中。
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。
3. 线路接线正确，日光灯不能启辉时，应检查启辉器及其接触是否良好。


ic










图13-5

电容值
 测 量 数 值
 计 算 值
(μF)
 P(W)
 COSφ
 U(V)
 I（A）
 IL(A)
 IC(A)
 I’(A)
 Cosφ
0







1







2.2







4.7







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（DGJ-04实验挂箱上有短接按钮，可用它代替启辉器做试验。）；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. 为了改善电路的功率因数，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。
4. 装接日光灯线路的心得体会及其他。



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