正弦稳态交流电路相量的研究含数据处理38664.pdf
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 i 0 和 U 0 2.如图 13-1 所示的 RC 串联电路,在正弦稳态信号U的激励下,RU与UC保持有 90的相位差,即当阻值改变时,UR的相量轨迹是一个半圆,U、UC与UR三者形成一个直角形的电压三角形。值改变时,可改变角的大小,从而达到移相的目的。电路基础实验报告 图 13-1 3.日光灯线路如图 13-2 所示,图中是日光灯管,是镇流器,是启辉器,是补偿电容器,用以改善电路的功率因数（cos值）。图 13-2 有关日光灯的工作原理请自行翻阅有关资料。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 0220V 1 2 三相自耦调压器 1 3 交流电压表 1 4 交流电流表 1 电路基础实验报告 5 功率因数表 1 DGJ-07 6 白炽灯组 15W/220V 2 DGJ-04 7 镇流器 与 30W 灯管配用 1 DGJ-04 8 电容器 1uf,f/450V DGJ-04 9 启辉器 与 30W 灯管配用 1 DGJ-04 10 日光灯灯管 30W 1 DGJ-04 11 电门插座 3 DGJ-04 四、实验内容 (1)用两只 15W/220V 的白炽灯泡和f/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)2 220 200 84 217 1 220 213 45 218 (2)日光灯线路接线与测量 电路基础实验报告 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,直到日光灯刚启辉点亮为止,记下三表的指示值。然后将电压调至 220,测量功率,电流,电压 U UULA,等值,验证电压、电流相量关系。P(W)cos I(A)U(V)UL(V)UA(V)启 辉 值 200 149 85 正常工作值 220 175 80 (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 电路基础实验报告 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(?F)P(W)U(V)I(A)IL(A)IC(A)cos I(A)cos?1 220 220 220 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.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 电路基础实验报告 夫定律。电压相量图如下：U=UA+UC 满足基尔霍夫定律 KVL 电流相量图如下：I=IC+IL 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。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）并联电容，提高功率因数。I UA U U U IC IL IC I
