正弦稳态交流电路相量的研究实验报告..docx

正弦稳态交流电路相量的研究实验报告. 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。 图4-1 RC 串联电路 2. 图4-1所示的RC 串联电路，在正弦稳态信 号U 的激励下，U R 与U C 保持有90o的相位差，即当R 阻值改变时，U R 的相量轨迹是一个半园。U 、U C 与 U R 三者形成一个直角形的电压三角形，如图4-2所 示。R 值改变时，可改变角的大小，从而达到 移相的目的。 3. 日光灯线路如图4-3所示，图中 A 器，C 是补偿电容器，用以改善电路的功率因数（cos 值）。有关日光灯的工作 原理请自行翻阅有关资料。 图4-3 日光灯线路 四、实验内容 1. 按图4-1接线。R 为220V 、15W 的白炽灯泡，电容器为4.7F/450V 。 Uc U R U U c 经指导教师检查后，接通实验台电源，将自耦调压器输出(即U)调至220V 。记录U 、U R 、U C 值，验证电压三角形关系。 2. 日光灯线路接线与测量。 图4-4 （1）按图4-4接线。 （2）经指导教师检查后接通实验台电源，调节自耦调压器的输出，使其输出电压缓慢增大，直到日光灯刚刚启辉点亮为止，记下三表的指示值。 （3）将电压调至220V ，测量功率P ，电流I ，电压U ，U L ，U A 等值，验证电压、电流相量关系。 3. 并联电路电路功率因数的改善。 图4-5 （1）按图4-5组成实验线路。 （2）经指导老师检查后，接通实验台电源，将自耦调压器的输出调至220V ， 记录功率表、电压表读数。 （3）通过一只电流表和三个电流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。也可以直接串入3块交流电流表测量三条支路的电流。数据记入表4-3中。 五实验数据的处理 1.完成数据表格中的计算,进行必要的误差分析。 误差分析： 仪表精确度； 读数时存在误差 ; 电路温度升高，电阻变大 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。 电压相量图如下： U=U A +U C 满足基尔霍夫定律KVL 电流相量图如下： I=I C +I L 满足基尔霍夫定律KCL 3.讨论改善电路功率因数的意义和方法。 I U A 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/(U cos )， 线路压降损耗大。 方法： i.高压传输。 ii.改进自身设备。 iii.并联电容，提高功率因数。 4,装接日光灯线路的心得体会及其他 i.接线、拆线或改接电路时都必须在首先断开电源开关的情况下进行， 严禁带电操作。应养成先接实验电路后接通电源，实验完毕先断开 电源后拆实验电路的良好操作习惯。 ii.布线要合理安排，走线要清楚，便于接线和检查。 iii.实验时，尤其是刚闭合电源，设备刚投入工作，要随时注意设备的运行情况。