正弦稳态交流电路相量的研究实验报告

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一、实验目标之青柳念文创作

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. 懂得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,它们之间的关系知足相量形式的基尔 霍夫定律,即.图4-1RC 串联电路

2. 图4-1所示的RC 号U 的激励下,U R 与U C 坚持有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 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φ角的大小,从而达到 移相的目标.

图4-2相量图

3. 日光灯线路如图4-3所示,图中 A 是日光灯管,L 是镇流器, S 是启辉器,C 是抵偿电容器,用以改善电路的功率因数(cos φ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

三、仪表设备及所选用组件箱

R

jXc

Uc

U R I

U R

U

U c

I

φ

四、实验内容

1. 按图4μF/450V. 经指导教员检查后,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.

表4-1 验证电压三角形关系

2. 日光灯线路接线与丈量.

图4-4

(1)按图4-4接线.

(2)经指导教员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,丈量功率P,电流I,电压U,U L,U A等值,验证电压、电流相量关系.

表4-2 日光灯线路

测 量 值 P(W) Cosφ I(A) U(V) U L (V) U A (V) 启辉值 正常工作值

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)经指导教师检查后,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,停止三次重复丈量.也可以直接串入3块交流电流表丈量三条支路的电流.数据记入表4-3中.

表4-3 并联电路──电路功率因数的改善

五.实验数据的处理

1.完成数据表格中的计算,停止需要的误差分析. 误差分析: 仪表切确度; 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

电容值 测 量 数 值 (μF) P(W) COSφ U(V) I (A ) I L (A) I C (A) 0 1

形式的基尔霍夫定律.

电压相量图如下:

电流相量图如下:

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克不及充分操纵,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 j),

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

关的情况下停止,严禁带电操纵.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

路的杰出操纵习惯.

ii.布线要合理安插,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.

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