正弦稳态交流电路相量的研究

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1、电路基础实验报告实验十三正弦稳态交流电路相量的研究专业学号姓名实验日期一、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,用交流电流表则得各支中的电流值,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和2.如图13-1所示的RC串联电路,在正弦稳态信号的激励下,与保持有90°的相位差,即当阻值Ｒ改变时,的相量轨迹是一个半圆,、与三者形成一个直角形的电压三角形。Ｒ值改变时,可改变φ

2、角的大小,从而达到移相的目的。图13-13.日光灯线路如图13-2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13-2有关日光灯的工作原理请自行翻阅有关资料。电路基础实验报告三、实验设备序号名称型号与规格数量备注1单相交流电源0~220V12三相自耦调压器13交流电压表14交流电流表15功率因数表1DGJ-076白炽灯组15W/220V2DGJ-047镇流器与30W灯管配用1DGJ-048电容器1uf,2.2uf,4.7µf/450VDGJ-049启辉器与30W灯管配用1DGJ-041

3、0日光灯灯管30W1DGJ-0411电门插座3DGJ-04四、实验内容(1)用两只15W/220V的白炽灯泡和4.7µf/450V电容器组成加图13-1所示的实验电路,经指导老师检查后，接通市电220V电源，将自藕调压器输出调至220V。记录U、UR、UC值,验证电压三角形关系。白炽灯盏数测量值计算值U(V)UR(V)UC(V)U’(V)φ22202008421722.812202134521811.9(2)日光灯线路接线与测量图13-3按图13-3组成线路,经指导教师检查后按下闭合按钮开关,调节自耦调压器的输出,使其输出电压缓慢增大,直到日

4、光灯刚启辉点亮为止电路基础实验报告,记下三表的指示值。然后将电压调至220Ｖ,测量功率Ｐ,电流Ｉ,电压等值,验证电压、电流相量关系。P(W)cosφI(A)U(V)UL(V)UA(V)启辉值29.90.530.2820014985正常工作值36.50.450.3522017580(3)并联电路——电路功率因数的改善按图13-4组成实验线路图13-4经指导老师检查后,按下绿色按钮开关调节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取样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。电容值测量数值计算值(

5、mF)P(W)U(V)I(A)IL(A)IC(A)cosφI’(A)cosf135.52200.300.360.0650.520.160.532.236.32200.240.380.150.690.1650.694.736.52200.170.390.330.920.1660.97五、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.在接通电源前，应将自藕调压器手柄置在零位上。3.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。4..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。七、实验报告1.

6、完成数据表格中的计算,进行必要的误差分析。误差分析：1、仪表精确度；2、读数时存在误差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。电路基础实验报告电压相量图如下：UUCφUAIU=UA+UC满足基尔霍夫定律KVL电流相量图如下：ICφIUICILI=IC+IL满足基尔霍夫定律KCL3.讨论改善电路功率因数的意义和方法。意义：功率因数低会导致设备不能充分利用，电流到了额定值，但功率容量还有。而且当输出相同的有功功率时，线路上电流大，I=P/(Ucosj)，线路压降损耗大。方法：（1）高压传输。（2）改进自身设备。（3）并

7、联电容，提高功率因数。4（1）.当开关接通的时候，电源电压立即通过镇流器和灯管灯丝加到启辉器的两极。220伏的电压立即使启辉器的惰性气体电离，产生辉光放电。辉光放电的热量使双金属片受热膨胀，两极接触。电流通过镇流器、启辉器触极和两端灯丝构成通路。灯丝很快被电流加热，发射出大量电子。这时，由于启辉器两极闭合，两极间电压为零，辉光放电消失，管内温度降低；双金属片自动复位，两极断开。在两极断开的瞬间，电路电流突然切断，镇流器产生很大的自感电动势，与电源电压叠加后作用于管两端。灯丝受热时发射出来的大量电子，在灯管两端高电压作用下，以极大的速度由低电势端向高

8、电势端运动。在加速运动的过程中，碰撞管内氩气分子，使之迅速电离。氩气电离生热，热量使水银产生蒸气，随之水银蒸气也被电离，并