实验五正弦稳态交流电路相量的研究

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=02．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4-13．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1D332交流电流表1D323功率表1D344自耦调压器1DG015镇流器与40W灯管配用1DG096电容器1μf，2.2μf4.7μf，450VDG097启辉器与40W灯管配用1DG098日光灯灯管40W1DG019电门插座3DG0910白炽灯15W1DG08四、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/U4.72.22．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2.22中的值4.7I(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。