正弦稳态交流电路分析.doc

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1、正弦稳态交流电路分析【摘要】正弦稳态交流电路是电工学研究的重要内容之一，本文将就此电路中日光灯的转化、电感感抗r以及功率因数的测量等问题进行进一步深入的分析和探讨。【关键词】正弦稳态交流电路；日光灯；感抗；功率因数1.日光灯转化成理想元件在正弦稳态交流电路实验中，当我们计算镇流器的电感感抗r时，可有多种方法。根据我们测量的数据，电感两端电压U除以电流I即为其感抗r，因为我们测量的数据都是有效值，可以直接利用求得感抗；另外，我们还可以利用日光灯等其他元件的相关数据间接计算感抗r。我们测量了总电压和日光灯两端电压，利用相量

2、发即可求得电感两端电压，然后再除以电流球感抗r。但是在这样方法中我们必须注意到，我们是把日关灯转化成理想的线性元件来处理的，即日光灯的电压和电流必须符合正弦变化规律，这样才能通过转化求得感抗r。但是，这种转化是否合理呢？想知道这种转化是否合理，我们必须探究日光灯是否是线性元件，其电压、电流值随时间是否成正弦规律变化。日光灯两端的电压由于气体放电已经不再是正弦波，不能用相量法分析。我们可以用双踪示波器观察一只日光灯电路的波形，灯管两端的电压明显畸形，不再是正弦波，而是呈现一个方形波。[1]因此，我们可以下结论：日光灯是非

3、线性元件，把它转化成理想的线性元件是不甚合理的。2.感抗r和功率因数的测量我们实验测得的数据[2]如下表所示:变量P/WＣＯＳΦI/AU/VUL/VUA/V启辉值25.900.570.25170130105正常工作值36.000.470.35220175100由数据可知，我们计算r和功率因数有多种方法。计算r方法一：电感两端UL除以I，因为都是有效值，可以直接相除，得到启辉时的r为520欧姆；方法二：因为电压U、UL、UA符合电压三角形的相量关系，因此我们可以由U、UA求得UL的值，为133.7，然后再除以I，求出r为

4、535欧姆，略大于520欧姆。第一种方法我们直接利用测得的两个数据进行计算，而第二种方法中我们先由两个数据算的UL，然后再进行计算，比第一种多了一步，使得结果的计算过程更加复杂。因此，第一种方法计算的结果应该更加准确。计算功率因数的方法一：用有用功率P直接除以视在功率S，即UL可得启辉时的功率因数为0.61；方法二：因为电压U、UL、UA符合电压三角形的相量关系，因此我们可以由UL、UA求得U的值，为167，然后再用P除以视在功率UL可得启辉时的功率因数,0.62。分析误差方法同感抗r：第一种方法我们直接利用测得的三个

5、数据进行计算，而第二种方法中我们先由两个数据算的U，然后再进行计算，比第一种多了一步，使得结果的计算过程更加复杂。因此，第一种方法计算的结果应该更加准确。1.设计实验减小误差计算r值和功率因数时减小误差有两种方法。方法一：既然日光灯不是线性元件，不能用相量法分析，那么我们就用一个线性元件来替换它，比如电阻。然后再按以前的步骤实验和测量数据，计算r值。方法二：虽然灯管两端的电压不是按正弦规律变化的，不能用相量图来计算功率因数，但是我们可以用功率表测量灯管的有功功率。[3]步骤：如下：一、用电压表和电流表分别测量U、I，计

6、算视在功率S。2、用功率表分别测量总有功功率P和日光灯有功功率P1，由此计算电路的功率因数。【参考文献】[1]赵汝俭，日光灯电路功率因数的测量方法，河北理科教学研究,2003,02.[2]秦宗峰，董则民，正弦稳态交流电路相量实验问题研究，现代商贸工业，2011,02.[3]高微，朱英，日光灯电路非线性分析，大庆石油学院学报，2008,04.