动院电工学实验指导

实验四 戴 维 南 定 理（自拟）

一、实验目的

1、验证戴维南定理

2、学习线性含源网络等效电源参数的测定方法

二、实验原理

1、戴维南定理指出： 任何一个有源二端网络均可等效为一个实际的电压源，该等效电源的电压等于有源二端网络的开路电压U oc ，内阻R 0等于原二端网络除源后的等效电阻。

图 4-1戴维南等效电路

2、等效电阻的测量方法：

（1）、用万用表直接测量无源网络的等效电阻。

（2）、分别测量有源网络的开路电压和短路电流，则等效电阻为

SC OC

I U R =

0。

（3）、外加电压法：在除源后的网络端口外加电源电压Us ，测量从电压正极流入端口的电流I ，则等效电阻为

I U R S

=

三、实验内容及方法

1、在实验挂件GDS — 06 上搭建一个含源二端网络与一个负载R L 相连构成的完整电路。

2、改变R L 值 ，测定与之相连的有源二端网络的伏安特性，注意取开路及短路两点。

3、测试负载开路时二端网络的戴维南等效电路参数。

4、根据第3步的结果，搭建戴维南等效电路，调节负载电阻R L 重复步骤2

5、将第2与第4步的实验数据，得出验证结论。

四、实验预习要求

1、预习戴维南定理。

2、绘制一验证戴维南定理的实验电路。

3、确定实验所用电源电压数值，选定各电阻值。并对电路进行计算，以对实验所用仪表的量程有个预测。

4、选定至少两种测试R 0的方法，供实验用。

五、仪器及设备

六、实验报告

1、说明戴维南定理的验证结论。

备注：戴维南电路设计注意事项：

1、注意信号源的使用。考虑电压源的最大输出电压（30V）、最大输出电流（1.5A）。

2、注意元器件的选用。需注意电阻元件的阻值，以及最大功率。

3、设计完的电路应进行相应的理论计算。

4、实验室可提供的元器件电阻（6W) 220 Ω300Ω510Ω1KΩ

可调电阻（二路）(4W) 0～9999Ω

实验八 日光灯电路及功率因数的提高

一、实验目的

1、测试日光灯电路的工作参数，加深对交流电路的认识

2、通过实验了解功率因数提高的意义

3、掌握功率因数表的使用

二、实验原理

1、在工业生产与生活用电的大多数负载如变压器、电动机、日光灯等都是感性负载，其自然功率因数都较低。这对电网的运行是不利的。

从图6—1可知：

当负载功率因素低时，在维持负载有功功率不变的前提下所需电源容量大,如图 6 –1 说明电源效率低，又因为S=UI ，在同样的有功功率下，电流大，从而线路的功率及电压损也大，降低了输电效率及电压质量。因此，要设法提高负载的功率因数。

1）日光灯电路

日光灯电路由灯管R D 、镇流器L 、启动器S 组成。如图6-2。当接通电后，启动器内发生辉光放电，双金属片受热弯曲，触点接通，将灯丝预热使它发射电子，启动器接通后辉光放电停止，双金属片冷却，又把触点断开，这时镇流器感应出高电压加在灯管两端使灯管放电，产生大量紫外线，灯管内壁的荧光粉吸收后辐射出可见的光，日光灯就开始工作。镇流器的作用除了感应高压使灯管放电外，在日光灯正常工作时，起限流的作用。由于电路中串联着镇流器，它是一个电感量较大的线圈，因而整个电路呈感性，功率因数约在0.5左右。

a.)功率因数的提高

感性负载通过并联电容的方法可以提高功率因数。从并联电容后电路的相量图看(图6-3)，由于电容支路的容性电流Ic 超前U 900补偿了原负载支路中的电流IL 的无功电流分量，使电路总电流减小，从而提高了电路的功率因数。改变电容C ，可使总电流的变化轨迹落在直线MN 上。但如果电容量增加过多，负载将会变为容性的，总电流又将增大，所以并联电容应有个适当的数值。

S P =ϕcos Q

φ P S 图6-1 图6-2

b ．测量日光灯电路的功率因数表接线如图6-4，其电流回路引出线应与负载串联，其电压回路引出线则应与负载并联。其中标有*号端，称为同名端，接线时应将这两端连在一起。

三、实验内容及方法

1、根据图6-4线路接线 。

2、合上电源，调节GDS-01 输出电压从0V 到220V,观察日光灯的启辉过程。

3、改变电容值，先使C=0，用交流电压表测量总电压U 、用交流电流表测总电流IO ，流过灯管支路的电流IL 及电容支路电流IC ，并用功率因数表测量功率因数。

4、将电容按0.5μF 的等级逐渐加大，记录下每个电容值下所测的U 、I O 、I L 、I C 及 cos φ，于表中。一直做到7μF 。

5、绘出I= f(c) 的曲线。

四、实验注意事项

图6-3

图6-4

I C

1、电源屏GDS-01的电源调节开关应该选择在单相调节的位置，输出电压从0开始调起，一直到日光灯点亮。

2、注意功率因数表的接线，电压线圈与电流线圈的公共端必须接在一起。

3、在电容回路串联一大容量开关。在更改电容值时，首先由此开关切断电路，以防瞬间的大电流损坏电容上的小容量开关。

4、每次更改电容值时，先将各电流、电压表切换到最大档，防止冲击电流过大，产生误报警。（注意：具体读数时，应选择合适的量程）

5、尽量不使用电流插座，以防插头插进拔出时所引起瞬间的大电流造成测量表计的误报警。

6、用交流电压表、交流电流表时要注意量程选择。

7、实验时必须将电源屏上双向开关扳向“实验”位置，当扳向“照明”位置时实验装置内部已将220V 电源接在日光灯上。

8、功率因数表接线时两个同名端应接在一起。

9、接线时必须保证电源处于断开位置，实验过程中如需改接线同样需断开电源。

10、接日光灯回路时必须保证灯管与整流器串联。（保护灯管）

五、仪器及设备

六、实验报告

1、根据实验参数求出日光灯额定工作时的参数： r 、L、R D、灯管功率、镇流器功率、电路总功率。

2、根据实验参数作出cos =f( c ) ,I=f( c) 曲线的变化范围，并根据并联电路相量图，解释该曲线的变化规律，说明I极值出现在 cos = ？处。

3、作出日光灯电路额定工作时的电压相量图。