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

2、预热灯丝K1，K2，管内充有稀薄氩气和少量水银，管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

3、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

4、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

5、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U6

6、2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

7、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

8、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.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