实验二_单相交流电路的研究

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1、实验二单相交流电路的研究一、实验目的1.学习交流仪表及功率表的使用方法。2.验证单相正弦交流电路总电压、电流与各元件电压、电流的相量关系。3.日光灯电路的连接。4.熟悉功率因数提高的方法及功率的测量方法。二、实验原理1.当正弦电流通过电阻、电感和电容串联电路时,电路两端电压相量等于各元件电压的相量之和,即;当正弦电压加于电阻、电感和电容并联电路时,总电流相量等于各元件中电流的相量之和,即。2.图4.1.5为日光灯电路,它由灯管A,镇流器L及启动器S组成。日光灯为预热式阴极低气压汞气放电灯,灯管两端有预热灯丝K1,K2,管内充有稀薄氩气和少量水银,管

2、内壁涂有一层荧光物质。镇流器是一个有铁芯的电感线圈。启动器由氖气泡、电容器和外壳构成,氖气泡内装有二个电极,一个为固定电极,另一个是由热膨胀系数不同的双金属片构成、并随泡内温度变换发生形变移位的可动电极。图4.1.5实验原理图图4.1.6日光灯等效电路模型当电源接通后,启动器两极间的电压为电源电压。两极间发生辉光放电,双金属片受热形变,与固定电极接触,形成电流通路。这时灯管灯丝被加热而发射电子。启动器两极接通后,辉光放电即刻停止,等金属片冷却后,两极分开,所形成的电流通路被切断。在此瞬间,镇流器产主很高的反向电动势,加于灯管两端,迫使灯丝旁的电子在

3、两极间运动,形成电流。由于电子碰撞水银分子,使其电离发出紫外线,紫外线又激发内壁上的荧光物质而发出可见光。日光灯工作时,其两极间的电压较低,且只需一定的电流.镇流器在启动后起降压限流作用。日光灯工作时,灯管相当于一个电阻RL,镇流器可等效为一个小电阻r和电感L的串联,启动器断开,整个电路可等效为一R、L串联电路,其电路模型如图4.1.6所示。三、仪器设备1.电工实验装置(DG031)2.MF-10型万用表3.功率表四、实验内容与步骤1.验证正弦交流电路中总电压、电流与各元件电压、电流的相量关系。(1)按图4.1.7接线。调节外加电压U=80V,测出

4、电流及各电压值,记录于表4.1.4中图4.1.7RLC串联电路图4.1.8RLC并联电路表4.1.4U(V)I(mA)UR(V)UL(V)UC(V)80(2)按图4.1.8接线。测电压及各电流值,记录于表4.1.5中。表4-5U(V)I(mA)IR(mA)IL(mA)IC(mA)2.日光灯电路连接及参数测量(1)按图4.1.9接线(不接电容)。合上电源闸刀,观察日光灯点燃过程。图4.1.9日光灯电路(2)按表4.1.6的内容测量。表4.1.6U(V)测量值计算值U镇(V)U灯(V)IL(A)P(W)cosjR(Ω)r(Ω)L(H)220V(3)将并

5、联电容由零逐渐增大,测出相应的值,记入表4-7中。表4.1.7测量值计算值C(mF)U(V)I(A)IC(A)IL(A)P总(W)cosj148五、预习内容1.阅读简述,了解日光灯的接线及工作原理。在图4.1.5电路中,如1,2之间断线,用万用表交流挡带电查找故障时,将表笔一端固定在6,那么U61与U62为多少?2.写出计算日光灯等效参数RL、r、L和电路功率因数cosj的公式。六、报告要求1.根据实验内容1分别画出、的相量图。2.完成表4.1.6、表4.1.7中的各项计算。3.在同一坐标纸上绘制I=fI(C)及cosj=f(C)的曲线图,并进行分

6、析。4.日光灯支路的功率因数是多少?并联电容后,对其有无影响?思考题1.在交流电路中,基尔霍夫的两大定律的含义是什么?在形式上与直流电路有何差异?直流:在任何时刻,流入任一结点的电流(电压)代数和恒为零交流:在任何时刻,流入任一结点的电流(电压)矢量和恒为零2.日光灯电路中启辉器的作用是什么?若实验时无启辉器,你能否点燃日光灯?试简要说明。启辉器由双金属片组成,电路接通后,供电电压通过填充气体引起辉光放电。由于两种金属片热膨胀系数不同,缓慢加热的接触片产生了相对弯曲,当接触片碰在一起时,通过镇流器和灯丝形成了串联电路,使一个相当强的电流将灯丝迅速加

7、热。金属片接触后,辉光放电结束,金属片开始冷却,接触点弹开,电路断开连接,灯光点燃3.为什么可用并联电容的方法提高功率因数?串联电容行不行?试分析之。电感和电容的无功功率是异号的,在感性电路中并联电容,可以降低无功功率,提高功率因数;串联电容也可以提高功率因数,因为串联电容也可以降低无功功率,提高功率因数,但是负载上的电压改变流入。4.在实验中,并入电容之后,灯管中流过的电流和消耗的功率变不变?总功率因数变不变?为什么?并联电容后,灯管两端的电压不变,电流也不改变,消耗的功率不变;总功率因数会因为总无功功率减小而提高。实验三三相电路一、实验目的1.

8、掌握三相四线制电源的构成和使用方法。2.掌握对称三相负载的线电压与相电压、线电流与相电流的关系。3.了解中线在供电系统中的

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