单相交流调功电路实验
单相交流电路及功率因数的提高实验报告
实验二 单相交流电路及功率因数的提高一、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. 了解日光灯电路的特点，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. 交流电路中电压、电流相量之间的关系 在单相正弦交流电路中，各支路电流和回路中各元件两端的电压满足相量形式的基尔霍夫定律，即：ΣI ＝0和ΣU＝0 图1所示的RC 串联电路，在正弦稳态信号U 的激励下，电阻上的端电压R U 与电路中的电流I 同相位，当R 的阻值改变时，R U 和C U 的大小会随之改变，但相位差总是保持90°，R U 的相量轨迹是一个半圆，电压U 、C U 与R U 三者之间形成一个直角三角形。
即U =RU +C U ，相位角φ＝acr tg (Uc / U R ) 改变电阻R 时，可改变φ角的大小，故RC 串联电路具有移相的作用。
图1 RC 串联交流电路及电压相量2. 交流电路的功率因数交流电路的功率因数定义为有功功率与视在功率之比，即：cos φ＝P / S 其中φ为电路的总电压与总电流之间的相位差。
交流电路的负载多为感性（如日光灯、电动机、变压器等），电感与外界交换能量本身需要一定的无功功率，因此功率因数比较低(cos φ＜0.5)。
从供电方面来看，在同一电压下输送给负载一定的有功功率时，所需电流就较大；若将功率因数提高 (如cos φ＝1 )，所需电流就可小些。
这样即可提高供电设备的利用率，又可减少线路的能量损失。
所以，功率因数的大小关系到电源设备及输电线路能否得到充分利用。
为了提高交流电路的功率因数，可在感性负载两端并联适当的电容Ｃ，如图2所示。
并联电容Ｃ以后，对于原电路所加的电压和负载参数均未改变，但由于c I的出现，电路的总电流I 减小了，总电压与总电流之间的相位差φ减小，即功率因数cos φ得到提高。
2 交流电路的功率因数及改善3. 日光灯电路及功率因数的提高日光灯电路由灯管R、镇流器L和启辉器S组成，C是补偿电容器，用以改善电路的功率因数，如图3所示。
单相交流电路实验报告
单相交流电路实验报告单相交流电路实验报告摘要：本实验主要通过搭建单相交流电路，观察和分析电路中电流、电压和功率的变化规律，以及不同元件对电路的影响。
实验结果表明，交流电路中的电流和电压呈正弦变化，且相位差为90度。
不同电阻和电感的接入会对电路的电流和功率产生不同的影响。
1. 引言单相交流电路是电工学中的基础知识之一，了解交流电路的特性对于电路设计和故障排除都具有重要意义。
本实验通过搭建单相交流电路，以观察和分析电路中的电流、电压和功率的变化规律。
2. 实验目的- 了解单相交流电路的基本原理和特性；- 掌握测量交流电路中电流和电压的方法；- 分析不同元件对电路中电流和功率的影响。
3. 实验装置- 交流电源；- 电阻箱；- 电感；- 电压表；- 电流表；- 示波器。
4. 实验步骤4.1 搭建基本的单相交流电路，包括电源、电阻和电感。
4.2 调节交流电源的电压，使其保持在合适的范围内。
4.3 使用电压表和电流表分别测量电路中的电压和电流。
4.4 使用示波器观察电路中电压和电流的波形，并记录相关数据。
4.5 更换不同电阻和电感，观察电路中电流和功率的变化。
5. 实验结果与分析在实验过程中，我们观察到电路中的电流和电压均呈正弦变化的波形。
根据实验数据，我们可以计算出电流和电压的频率、幅值和相位差。
实验结果表明，电流和电压之间的相位差约为90度，符合理论的预期。
此外，我们还发现不同电阻和电感的接入会对电路中的电流和功率产生不同的影响。
当电阻增加时，电路中的电流减小，功率也相应减小。
而当电感增加时，电路中的电流增加，功率也相应增加。
这与电阻和电感对电流的阻碍和促进作用相吻合。
6. 结论通过本次实验，我们深入了解了单相交流电路的特性和变化规律。
我们通过测量和分析电流、电压和功率的变化，得出了电流和电压之间相位差为90度的结论，并且验证了电阻和电感对电路中电流和功率的影响。
7. 实验总结本实验通过搭建单相交流电路，观察和分析电路中的电流、电压和功率的变化规律，加深了对交流电路的理解。
单相交流调压电路仿真实验报告
单相交流调压电路仿真实验报告一、实验目的本实验旨在通过仿真模拟，深入理解单相交流调压电路的工作原理和性能特点，掌握其电压调节原理和操作方法，提高对电力电子技术的理解和应用能力。
二、实验原理单相交流调压电路是通过控制开关器件的通断，调节输入交流电压的幅值和相位，以达到调节输出电压的目的。
根据控制方式的不同，单相交流调压电路可以分为斩波调压和相控调压两种。
本实验采用斩波调压方式。
斩波调压是通过控制开关器件的通断时间，调节输出电压的幅值。
当开关器件导通时，输出电压为输入电压；当开关器件关断时，输出电压为0。
通过调节开关器件的通断时间，可以改变输出电压的平均值，从而实现调节输出电压幅值的目的。
三、实验设备本实验使用MATLAB/Simulink软件进行仿真模拟，实验设备包括计算机、MATLAB/Simulink软件、电源模块、电阻器、电感器和开关器件等。
四、实验步骤1. 打开MATLAB/Simulink软件，新建一个仿真模型；2. 搭建单相交流调压电路的仿真模型，包括电源模块、电阻器、电感器、开关器件等；3. 设置仿真参数，如仿真时间、采样时间等；4. 启动仿真，观察并记录仿真结果；5. 分析仿真结果，包括输出电压的波形、相位、幅值等；6. 调整开关器件的通断时间，观察输出电压的变化，并分析斩波调压原理；7. 整理实验数据和波形，撰写实验报告。
五、实验结果与分析通过仿真模拟，我们得到了单相交流调压电路在不同开关器件通断时间下的输出电压波形。
从实验结果可以看出，当开关器件导通时间越长，输出电压的幅值就越高；当开关器件关断时间越长，输出电压的幅值就越低。
这个结果表明斩波调压原理是可行的。
此外，我们还观察了输出电压的相位变化。
当开关器件导通时，输出电压与输入电压同相位；当开关器件关断时，输出电压为0。
这说明斩波调压方式不会改变输出电压的相位。
六、结论与总结通过本次单相交流调压电路的仿真实验，我们深入了解了斩波调压电路的工作原理和性能特点，掌握了其电压调节方法和操作技巧。
单相交流调压电路实验
实验三单相交流调压电路实验(1)一、实验目的(1)加深理解单相交流调压电路的工作原理。
(2)加深理解单相交流调压电路带电感性负载对脉冲及移相范围的要求。
(3)了解KC05晶闸管移相触发器的原理和应用。
二、实验所需挂件及附件三、实验线路及原理本实验采用KCO5晶闸管集成移相触发器。
该触发器适用于双向晶闸管或两个反向并联晶闸管电路的交流相位控制，具有锯齿波线性好、移相范围宽、控制方式简单、易于集中控制、有失交保护、输出电流大等优点。
单相晶闸管交流调压器的主电路由两个反向并联的晶闸管组成，如图3-13所示。
图中电阻R用D42三相可调电阻，将两个900Ω接成并联接法，晶闸管则利用DJK02上的反桥元件，交流电压、电流表由DJK01控制屏上得到，电抗器L d从DJK02上得到，用700mH。
图 3-13 单相交流调压主电路原理图四、实验内容(1)KC05集成移相触发电路的调试。
(2)单相交流调压电路带电阻性负载。
(3)单相交流调压电路带电阻电感性负载。
五、预习要求(1)阅读电力电子技术教材中有关交流调压的内容，掌握交流调压的工作原理。
(2)学习本教材1-3节中有关单相交流调压触发电路的内容，了解KCO5晶闸管触发芯片的工作原理及在单相交流调压电路中的应用。
六、思考题(1)交流调压在带电感性负载时可能会出现什么现象?为什么?如何解决?(2)交流调压有哪些控制方式? 有哪些应用场合?七、实验方法(l)KCO5集成晶闸管移相触发电路调试将DJK01电源控制屏的电源选择开关打到“直流调速”侧使输出线电压为200V ，用两根导线将200V 交流电压接到DJK03的“外接220V ”端，按下“启动”按钮，打开DJK03电源开关，用示波器观察“1”～“5”端及脉冲输出的波形。
调节电位器RP1，观察锯齿波斜率是否变化，调节RP2，观察输出脉冲的移相范围如何变化，移相能否达到170°，记录上述过程中观察到的各点电压波形。
单相交流电路及功率因数的提高实验报告
实验二 单相交流电路及功率因数的提高一、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. 了解日光灯电路的特点，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. 交流电路中电压、电流相量之间的关系 在单相正弦交流电路中，各支路电流和回路中各元件两端的电压满足相量形式的基尔霍夫定律，即：ΣI ＝0和ΣU＝0 图1所示的RC 串联电路，在正弦稳态信号U 的激励下，电阻上的端电压R U 与电路中的电流I 同相位，当R 的阻值改变时，R U 和C U 的大小会随之改变，但相位差总是保持90°，R U 的相量轨迹是一个半圆，电压U 、C U 与R U 三者之间形成一个直角三角形。
即U =RU +C U ，相位角φ＝acr tg (Uc / U R ) 改变电阻R 时，可改变φ角的大小，故RC 串联电路具有移相的作用。
图1 RC 串联交流电路及电压相量2. 交流电路的功率因数交流电路的功率因数定义为有功功率与视在功率之比，即：cos φ＝P / S 其中φ为电路的总电压与总电流之间的相位差。
交流电路的负载多为感性（如日光灯、电动机、变压器等），电感与外界交换能量本身需要一定的无功功率，因此功率因数比较低(cos φ＜0.5)。
从供电方面来看，在同一电压下输送给负载一定的有功功率时，所需电流就较大；若将功率因数提高 (如cos φ＝1 )，所需电流就可小些。
这样即可提高供电设备的利用率，又可减少线路的能量损失。
所以，功率因数的大小关系到电源设备及输电线路能否得到充分利用。
为了提高交流电路的功率因数，可在感性负载两端并联适当的电容Ｃ，如图2所示。
并联电容Ｃ以后，对于原电路所加的电压和负载参数均未改变，但由于c I的出现，电路的总电流I 减小了，总电压与总电流之间的相位差φ减小，即功率因数cos φ得到提高。
2 交流电路的功率因数及改善3. 日光灯电路及功率因数的提高日光灯电路由灯管R、镇流器L和启辉器S组成，C是补偿电容器，用以改善电路的功率因数，如图3所示。
电力电子技术实验五之单相交流调压电路
-15V
FBS(速度变换器)
1
RP
2
DZS(零速封锁器)
3
1
封锁
RP 4 2S2
解除
3
&1
+15V
-15V
MCL-33
+15V
0V
-15V
低压直流 电源输入
同步电源观察孔 脉冲观察孔
脉冲断
脉冲通
12345 6
Uct
+15V
Ub
移相控制电压
偏移电压
脉冲放大
Ublf
Ublr
控制
MCL-33挂件右上部触发脉冲通断开关 全部按起（脉冲通状态）。
MCL-31 低压控制电路及仪表
G(给定)
+15V RP1 RP1
RP2 -15V RP2
S1
S2
S1
正给定 -+
给定
S2
负给定 0V
V
+15V
低 压 电 源
给定电压显示
-15V
FBS(速度变换器)
1
RP
2
DZS(零速封锁器)
3
1
封锁
RP 4 2S2
解除
3
&1
+15V
-15V
MCL-33
+15V
0V
G(给定)
+15V RP1 RP1
RP2 -15V RP2
S1
S2
S1
正给定 -+
给定
S2
负给定 0V
V
+15度变换器)
1
RP
2
DZS(零速封锁器)
3
单相和三相交流调压电路实验
实验三单相和三相交流调压电路实验一、实验目的(1)．加深理解交流调压电路的工作原理。
(2)．加深理解单相交流调压感性负载时对移相范围要求。
(2)．加深理解三相交流调压阻性负载时的工作情况。
二、实验设备及仪器(１)．计算机(２)．MATLAB软件三、注意事项（1）在单相电阻电感负载时，当α<ϕ时，若脉冲宽度不够会使负载电流出现直流分量。
（2）三相电路中，触发脉冲要选择双脉冲。
（3）仿真时间不宜太长，一般几个电源周期即可（4）晶闸管器件选择“普通晶闸管”，而不是详细模型的晶闸管。
（5）电气仿真时，一定要有“powergui”模块在仿真界面中才可以仿真成功。
四、实验步骤(１) 单相交流调压器带电阻性负载电路原理图如下图所示图1交流调压电路电阻性负载原理图基本参数为：交流电源：220V，50Hz电阻负载：10欧姆α=，120°，150°时负载侧电压、电流要求：搭建仿真电路，分别输出60波形及电源侧电压波形，并显示负载电压的有效值。
记录波形并分析触发角的移相范围。
步骤1：搭建主电路(a)搭建如图2所示主电路仿真中模型的提取路径是：交流电源：simpowersystem\Electrical sources\AC Voltage Source晶闸管： simpowersystem\Power Electronics\thyristor电阻： simpowersystem\Elements\series RLC Branch(b)设置参数根据已知条件设置电源和负载参数，晶闸管可用默认参数。
图2电阻负载主电路部分步骤二：搭建触发电路（a）触发电路利用脉冲发生器实现，如图3所示图3 脉冲触发电路触发脉冲提取路径为： simulink\Sources\Pulse Genetator(b)设置参数脉冲类型：Time based时间：Use simulation time脉冲幅值：1.0脉冲宽度：5脉冲周期：（自己思考）脉冲延时：（单位：秒；触发角不同，延时不同。
实验三 单相交流电路
实验三 单相交流电路——日光灯功率因数的提高一、实验目的1、了解日光灯结构和工作原理。
2、学习提高功率因数的方法，了解提高功率因数的意义。
3、熟悉功率表的使用。
二、实验原理图3-1 日光灯电路 图3-2 日光灯等效电路日光灯结构如图3-1所示，由灯管、启辉器和镇流器（带铁芯的电感线圈）组成。
开关闭合时，日光灯管不导电，全部电压加在启辉器两触片之间，使启辉器中氖气击穿，产生气体放电，此放电产生的一定热量使双金属片受热膨胀与固定片接通，于是有电流通过日光灯管的灯丝和镇流器。
短时间后双金属片冷却收缩与固定片断开，电路中的电流突然减小；根据电磁感应定律，这时镇流器两端产生一定的感应电动势，使日光灯管两端电压产生400至500V 高压，灯管内气体电离放电，产生紫外线，涂在灯管内壁上的荧光粉吸收后辐射出了可见光。
日光灯点燃后，灯管两端的电压降为100V 左右，这时由于镇流器的限流作用，灯管中电流不会过大。
同时并联在灯管两端的启辉器，也因电压降低而不能放电，其触片保持断开状态。
由此可知，启辉器相当于一个自动开关，能自动接通和断开电路；镇流器除感应高压使灯管放电外，在日光灯正常工作时，起限流作用。
日光灯正常工作后，启辉器断开，灯管相当于一电阻R ，镇流器可等效为电阻R L 和电感L 的串联，所以整个电路可等效为一R 、L 串联电路，相当于一个感性负载，其电路模型如图3-2所示。
其中，镇流器是个电感量较大的线圈，所以整个电路功率因数不高。
若日关灯电路作为负载接入图3-3所示电路中（◎表示电流测量专用插口），则可采用在日光灯两端并联电容的方法来提高整个电路的功率因数。
其原理如图3-4所示，当未接电容时（C=0），电路总电流记为0I ，此时电路总电流即为流经日关灯电路电流LR I I =0；当并联接入电容C （C=C 1）后，电路总电流1I 减小（1I <0I ），且01cos cos ϕϕ>，总电路功率因素提高；当C 电容量增加过多时（称为过补偿），则总电流又将增大（2I >0I ），且02cos cos ϕϕ<。
单相交流调压电路实验报告
大学电力电子技术课程设计总结报告题目：单相交流调压电路学生姓名：系别：专业年级：指导教师：年月日一、实验目的与要求(1)加深理解单相交流调压电路的工作原理。
(2)掌握单相交流调压电路的调试步骤和方法。
(3)熟悉单相交流调压电路各点的电压波形。
(4) 掌握直流电动机调压调速方法电力电子技术是专业技术基础课，做课程设计是为了让我们运用学过的电路原理的知识，独立进行查找资料、选择方案、设计电路、撰写报告、制作电路等，进一步加深对变流电路基本原理的理解，提高运用基本技能的能力，为今后的学习和工作打下良好的基础，同时也锻炼了自己的实践能力。
二、实验设备及仪器1、DT01B 电源控制屏2、DT09 转速显示3、DT15 交流电压表4、DT14 直流电流表5、DT20 电阻（900欧）6、DT04 电阻（3000欧）7、DT02 220V直流稳压电源8、DDS12单相交流调压电路触发器9、DD202 晶闸管、二极管、续流二极管、电感 10、导线若干 11、双踪示波器三、实验线路及原理1、主电路的设计所谓交流调压就是将两个晶闸管反并联后串联在交流电路中，在每半个周波内通过控制晶闸管开通相位，可以方便的调节输出电压的有效值。
交流调压电路广泛用于灯光控制及异步电动机的软启动，也用于异步电动机调速。
此外，在高电压小电流或低电压大电流之流电源中，也常采用交流调压电路调节变压器一次电压。
本次课程设计主要是研究单相交流调压电路的设计。
由于交流调压电路的工作情况与负载的性质有很大的关系，因此下面就反电势电阻负载予以重点讨论。
①电阻负载图1、图2分别为电阻负载单相交流调压电路图及其波形。
图中的晶闸管VT1和VT2也可以用一个双向晶闸管代替。
在交流电源U2的正半周和负半周，分别对VT1和VT2的移相控制角进行控制就可以调节输出电压正、负半周α起始时刻（α=0），均为电压过零时刻。
在tωα=时，对VT1施加触发脉冲，当VT1正向偏置而导通时，负载电压波形与电源电压波形相同；在tωπ=时，电源电压过零，因电阻性负载，电流也为零，VT1自然关断。
单相交流调压电路实验报告
单相交流调压电路实验报告单相交流调压电路实验报告引言：在现代电力系统中，交流电压的调整和稳定对于各种电气设备的正常运行至关重要。
为了实现对交流电压的调节，单相交流调压电路应运而生。
本文将介绍一次单相交流调压电路的实验过程和结果。
实验目的：本次实验的目的是通过搭建单相交流调压电路，掌握调压电路的工作原理和调压效果，并通过实验数据分析，对调压电路的性能进行评估。
实验装置：1. 交流电源：提供实验所需的交流电源，频率为50Hz，电压为220V。
2. 变压器：将输入的220V交流电压转换为所需的输出电压。
3. 整流电路：将交流电压转换为直流电压。
4. 滤波电路：对整流后的直流电压进行滤波处理，使其更加稳定。
5. 调压电路：通过调节电路中的元件，实现对输出电压的调节。
实验步骤：1. 按照实验装置的接线图，将交流电源、变压器、整流电路、滤波电路和调压电路依次连接。
2. 打开交流电源，调节变压器的输出电压，使其达到所需的实验电压。
3. 通过示波器观察输出电压的波形，并记录下波形的峰值、峰-峰值和有效值。
4. 调节调压电路中的元件，观察输出电压的变化，并记录下调节前后的输出电压值。
5. 重复步骤4，记录不同调节状态下的输出电压值，以评估调压电路的性能。
实验结果：通过实验，我们得到了以下结果：1. 输出电压的波形为直流电压，具有较小的纹波。
2. 调节电路中的元件可以实现对输出电压的连续调节，并且调节范围较大。
3. 调节电路的调压效果良好，输出电压的稳定性较高。
实验分析：根据实验结果，我们可以得出以下分析：1. 变压器的作用是将输入的220V交流电压转换为所需的输出电压。
通过调节变压器的输出电压，可以实现对输出电压的初步调节。
2. 整流电路的作用是将交流电压转换为直流电压。
通过整流电路的滤波处理，可以使输出电压的纹波较小。
3. 调压电路的作用是通过调节电路中的元件，实现对输出电压的进一步调节。
通过实验数据的记录和分析，我们可以评估调压电路的性能，并对其进行优化和改进。
单相交流电路及功率因数的提高实验报告
实验二 单相交流电路及功率因数的提高一、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. 了解日光灯电路的特点，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. 交流电路中电压、电流相量之间的关系 在单相正弦交流电路中，各支路电流和回路中各元件两端的电压满足相量形式的基尔霍夫定律，即：ΣI ＝0和ΣU＝0 图1所示的RC 串联电路，在正弦稳态信号U 的激励下，电阻上的端电压R U 与电路中的电流I 同相位，当R 的阻值改变时，R U 和C U 的大小会随之改变，但相位差总是保持90°，R U 的相量轨迹是一个半圆，电压U 、C U 与R U 三者之间形成一个直角三角形。
即U =RU +C U ，相位角φ＝acr tg (Uc / U R ) 改变电阻R 时，可改变φ角的大小，故RC 串联电路具有移相的作用。
图1 RC 串联交流电路及电压相量2. 交流电路的功率因数交流电路的功率因数定义为有功功率与视在功率之比，即：cos φ＝P / S 其中φ为电路的总电压与总电流之间的相位差。
交流电路的负载多为感性（如日光灯、电动机、变压器等），电感与外界交换能量本身需要一定的无功功率，因此功率因数比较低(cos φ＜0.5)。
从供电方面来看，在同一电压下输送给负载一定的有功功率时，所需电流就较大；若将功率因数提高 (如cos φ＝1 )，所需电流就可小些。
这样即可提高供电设备的利用率，又可减少线路的能量损失。
所以，功率因数的大小关系到电源设备及输电线路能否得到充分利用。
为了提高交流电路的功率因数，可在感性负载两端并联适当的电容Ｃ，如图2所示。
并联电容Ｃ以后，对于原电路所加的电压和负载参数均未改变，但由于c I的出现，电路的总电流I 减小了，总电压与总电流之间的相位差φ减小，即功率因数cos φ得到提高。
2 交流电路的功率因数及改善3. 日光灯电路及功率因数的提高日光灯电路由灯管R、镇流器L和启辉器S组成，C是补偿电容器，用以改善电路的功率因数，如图3所示。
实验四-单相交流调压电路仿真
实验四 单相交流调压电路仿真一 电路模型1 带电阻负载的仿真模型2 带电感性负载时的电路仿真模型二 电路的参数设置1 带电阻负载的① 交流电压源的参数设置 ：交流峰值电压为100V ,频率为50hz 。
② 晶闸管的参数设置 ：F e C R V H L R s s f on n 9250,500,8.0,0,100-=Ω===Ω=③ 负载的参数设置：inf ,0,50==Ω=C H L R脉冲发生器的参数设置：o 0=α时，pulse 设置为0，pulse1设置为0.01，o 60=α时，pulse 设置为0.02/6,pulse1设置为0.02/6+0.012 带电阻电感负载① 交流电压源的参数设置 ：交流峰值电压为100V ,频率为50hz 。
② 晶闸管的参数设置 ：F e C R V H L R s s f on n 9250,500,8.0,0,100-=Ω===Ω=③ 负载的参数设置：inf ,01.0,50==Ω=C H L R脉冲发生器的参数设置：o 0=α时，pulse 设置为0，pulse1设置为0.01，o 60=α时，pulse 设置为0.02/6,pulse1设置为0.02/6+0.013 打开仿真/参数窗，选择ode23tb 算法，将误差设置为1e-3，开始仿真时间设置为0.1.三实验的仿真波形如下：其中第一行为流过晶闸管的电流，第二行为晶闸管的电压，第三行为负载电压，第四行为触发信号。
1 电阻负载o0=α时的波形2 电阻负载o60α时的波形=3 电阻电感负载o0=α时的波形4 电阻电感负载o 60=α时的四 实验结果分析由于电阻负载比较容易分析，下面我将分析电阻负载。
按照理论知识有效值παπαπ-+=2sin 211U U o ，下面我们将分析交流调压电路的有效值。
有效值的电路图如下：当o 0=α时，其理论有效值为V U 7.701=当o 60=α时，理论上有效值应为V U U o o 4.6332120sin 2121002sin 211=+=-+=ππαπαπ 通过电路的计算子模块，可以得到下面结果：与理论结果比较符合。
单相交流电路及功率因数的提高实验报告
实验二 单相交流电路及功率因数的提高一、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. 了解日光灯电路的特点，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. 交流电路中电压、电流相量之间的关系 在单相正弦交流电路中，各支路电流和回路中各元件两端的电压满足相量形式的基尔霍夫定律，即：ΣI ＝0和ΣU＝0 图1所示的RC 串联电路，在正弦稳态信号U 的激励下，电阻上的端电压R U 与电路中的电流I 同相位，当R 的阻值改变时，R U 和C U 的大小会随之改变，但相位差总是保持90°，R U 的相量轨迹是一个半圆，电压U 、C U 与R U 三者之间形成一个直角三角形。
即U =RU +C U ，相位角φ＝acr tg (Uc / U R ) 改变电阻R 时，可改变φ角的大小，故RC 串联电路具有移相的作用。
图1 RC 串联交流电路及电压相量2. 交流电路的功率因数交流电路的功率因数定义为有功功率与视在功率之比，即：cos φ＝P / S 其中φ为电路的总电压与总电流之间的相位差。
交流电路的负载多为感性（如日光灯、电动机、变压器等），电感与外界交换能量本身需要一定的无功功率，因此功率因数比较低(cos φ＜0.5)。
从供电方面来看，在同一电压下输送给负载一定的有功功率时，所需电流就较大；若将功率因数提高 (如cos φ＝1 )，所需电流就可小些。
这样即可提高供电设备的利用率，又可减少线路的能量损失。
所以，功率因数的大小关系到电源设备及输电线路能否得到充分利用。
为了提高交流电路的功率因数，可在感性负载两端并联适当的电容Ｃ，如图2所示。
并联电容Ｃ以后，对于原电路所加的电压和负载参数均未改变，但由于c I的出现，电路的总电流I 减小了，总电压与总电流之间的相位差φ减小，即功率因数cos φ得到提高。
2 交流电路的功率因数及改善3. 日光灯电路及功率因数的提高日光灯电路由灯管R、镇流器L和启辉器S组成，C是补偿电容器，用以改善电路的功率因数，如图3所示。
单相交流电路及功率因数的提高实验报告
单相交流电路及功率因数的提高实验报告
一、实验目的
1.了解单相交流电路在给定的电阻、电感和电容时受到的控制力。
2.学习单相交流电路的功率因数的改变。
3.分析单相交流电路中功率因数的变化及其原因，并根据实验结果，
对单相交流电路的负载要求作出最佳选择。
二、实验原理
单相交流电路的功率因数是指电路中有效功率与视在功率的比值，它
反映了负载是否合理，以及负载电流是否垂直于电压的方向。
低功率因数
表示负载电流和电压之间存在偏移，因此，提高单相交流电路的功率因数
是有必要的。
三、实验方法
1、实验环境：在实验室，所用仪器有电场实验台、示波器、电流表、电压表以及一台开关等，环境安静，空气清新，能够使实验结果准确。
2、仪器配置：将电场实验台架设在实验室的台面上。
将开关及电阻、电感、电容连接在实验电路上，并将示波器和电流表、电压表依次连接在
电路中。
3、数据采集：分别调节电阻、电感、电容的值，测量一次电流和电压。
单相交流调压电路实验
实验一 单相交流调压电路实验一．实验目的：1．加深理解单相交流调压电路的工作原理；2．加深理解单相交流调压电路带电感性负载对脉冲及移相范围的要求。
二．实验内容：1．单相调压电路带电阻性负载实验；2．单相交流调压电路带电阻电感性负载实验。
三．实验过程：1、电阻性负载实验：按图1-1接好线路（蓝色为电源电压波形，黄色为负载电压波形，红色为负载电流波形）晶闸管脉冲触发角度： 绘制波形：结论： 2、带电阻电感性负载实验：按图1-2接好线路分别取脉冲触发角大于，等于和小于功率因数角φ三种情况。
当选R1和L 时，φ=48o 当选R2和L 时，φ=20o 当选R3和L 时，φ=18o图1-1图1-2绘制波形：结论：实验二功率场效应晶体管（MOSFET）特性与驱动电路研究一．实验目的：1．熟悉MOSFET主要参数的测量方法；2．掌握MOSFET对驱动电路的要求；3．掌握一个实用驱动电路的工作原理与调试方法。
二．实验内容：1．MOSFET静态特性及主要参数测试：=GS（th）跨导gm=绘制转移特性曲线（2=on绘制输出特征曲线2．驱动电路研究：(1)快速光耦输入、输出延时时间测试；波形记录:延迟时间(2)驱动电路的输入、输出延时时间的测试; 波形记录:延迟时间3．动态特性测试：（1）电阻负载MOSFET开关特性测试；波形记录:开关时间:（2）电阻、电感负载MOSFET开关特性测试；波形记录:开关时间:（3）RCD缓冲电路对MOSFET开关特性的影响测试；波形记录:开关时间:（4）栅极反压电路对MOSFET开关特性的影响测试；波形记录:开关时间:（5）不同栅极电阻对MOSFET开关特性的影响测试。
波形记录:开关时间:实验三绝缘栅双极型晶体管（IGBT）特性与驱动电路研究一．实验目的：1．熟悉IGBT主要参数的测量方法；2．掌握混合集成驱动电路EXB840的工作原理与调试方法。
二．实验内容：1．MOSFET静态特性及主要参数测量：（1）开启阀值电压V ge（th）测量；=ge（th跨导gm=（3）导通电阻R on的测量。
单相交流电路及功率因数的提高实验报告
1 实验二单相交流电路及功率因数的提高一、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. 了解日光灯电路的特点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. 交流电路中电压、电流相量之间的关系在单相正弦交流电路中各支路电流和回路中各元件两端的电压满足相量形式的基尔霍夫定律即∑I0和∑U0 图1所示的RC串联电路在正弦稳态信号U的激励下电阻上的端电压RU与电路械牡缌鱅同相位当R的阻值改变时RU和CU的大小会随之改变但相位差总是保持90°RU的相量轨迹是一个半圆电压U、CU与RU三者之间形成一个直角三角形。
即URUCU相位角φacr tg Uc / UR 改变电阻R时可改变φ角的大小故RC串联电路具有移相的作用。
图1 RC串联交流电路及电压相量2. 交流电路的功率因数交流电路的功率因数定义为有功功率与视在功率之比即cosφP / S 其中φ为电路的总电压与总电流之间的相位差。
交流电路的负载多为感性如日光灯、电动机、变压器等电感与外界交换能量本身需要一定的无功功率因此功率因数比较低cosφ0.5。
从供电方面来看在同一电压下输送给负载一定的有功功率时所需电流就较大若将功率因数提高如cosφ1 所需电流就可小些。
这样即可提高供电设备的利用率又可减少线路的能量损失。
所以功率因数的大小关系到电源设备及输电线路能否得到充分利用。
为了提高交流电路的功率因数可在感性负载两端并联适当的电容如图2所示。
并联电容以后对于原电路所加的电压和负载参数均未改变但由于cI的出现电路的总电流I 减小了总电压与总电流之间的相位差φ减小即功率因数cosφ得到提高。
2 2 交流电路的功率因数及改善3. 日光灯电路及功率因数的提高日光灯电路由灯管R、镇流器L和启辉器S组成C是补偿电容器用以改善电路的功率因数如图3所示。
其工作原理如下当接通220V交流电源时电源电压通过镇流器施加于启辉器两电极上使极间气体导电可动电极双金属片与固定电极接触。
单相交流调功电路实验
实验十四 单相交流调功电路实验一、实验目的熟悉调功电路的基本工作原理与特点。
二、实验所需挂件及附件 序号 型 号 备 注1 DJK01 电源控制屏2 DJK22 单相交流调压/调功电路3 双踪示波器 自备 4万用表自备三、实验线路及原理单相交流调功电路方框图如图3-20所示。
图3-20单相交流调功电路方框图交流调功电路的主电路和交流调压电路的形式基本相同，只是控制的方式不同，它不是采用移相控制而采用通断控制方式。
交流调压是在交流电源的半个周期内作移相控制，交流调功是以交流电的周期为单位控制晶闸管的通断,即负载与交流电源接通几个周波，再断开几个周波，通过改变接通周波数和断开周波数的比值来调节负载所消耗的平均功率。
如图3-21所示，这种电路常用于电炉的温度控制，因为像电炉这样的控制对象，其时间常数往往很大，没有必要对交流电源的各个周期进行频繁的控制。
只要大致以周波数为单位控制负载所消耗的平均功率，故称之为交流调功电路。
图3-21交流调功电路典型波形图采用周波控制方式，使得负载电压电流的波形都是正弦波，不会对电网电压电流造成通常意义的谐波污染。
此外由于在BCR 导通期间，负载上的电压保持为电源电压，因此若将此控制方式用于手电钻在低速下对玻璃或塑性材料进行钻孔，将非常有利。
图3-22是一个应用的实验线路，选用灯泡作为实验负载，从灯泡亮、暗时段的变化，可了解交流调功电路的原理与特征。
实验线路中双向晶闸管的触发信号由555组成振荡器，LO ADBCR TLC336A1A2gu 脉宽可调矩形波信号发生器产生一个占空比可调的触发脉冲，并通过模拟门形成可靠的触发信号，其频率要低于市电的频率，并可在一定的范围内调节。
详细的电路原理及电路参数见图3-22。
四、实验内容交流调功电路的测试。
五、思考题(1)交流调压与交流调功电路的电路结构是否相同，控制方式有什么不同？(2)说明这两种交流控制方式的特点，并例举它们的应用。
单相交流电路研究实验报告
单相交流电路研究实验报告一、实验目的本次实验的目的是利用实验测试单相交流电路的基本参数，例如电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数等等。
此外，还需要学习并理解单相电路的工作原理、电路模型以及其它相关知识。
二、实验器材1. 万用表2. 电阻器3. 桥式整流电路板4. 模拟电表5. 计算机6. 示波器三、实验原理1. 单相交流电路单相交流电路是指由单个电源供电的电路，电压随时间的变化呈现正弦波形，频率为50Hz。
单相交流电路由交流电源、负载、开关、保险丝、插头插座等组成。
其基本电路如下所示：2. 电路参数单相交流电路的电路参数包括下列几个方面：(1). 电压单相交流电路中的电压是指正弦波形电压，即交流电压。
(2). 电流单相交流电路中的电流是指通过负载的电流。
(3). 有功功率在单相交流电路中，有功功率是指电路中产生有用功率的功率。
(4). 无功功率在单相交流电路中，无功功率是指电路中产生反馈(no-feedback)功率的功率。
(5). 视在功率在单相交流电路中，视在功率是指电路中的总功率，它等于有功功率加上无功功率。
(6). 功率因数功率因数是指有功功率与视在功率之比。
(7). 电阻电阻是指电路中任何两点间的电位差与通过该点的电流关系的比值。
单位为欧姆(Ω)。
四、实验过程1. 连接电路将电源线连接到电路板，并通过桥式整流电路板来正弦变换为直流电压，然后将其连接到测试电路上。
在这个过程中，需要使用多用途表来测量电路的电压、电流、电阻等数据。
2. 调试电路对电路进行调试，使其达到合适的工作状态，以便进行测试。
3. 测量电路参数测量电路的电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率以及功率因数。
四、实验结果经过测试，我们得到了单相交流电路的基本参数，结果如下：1. 电压：220V2. 电流：0.5A3. 有功功率：50W4. 无功功率：10W5. 视在功率：54W6. 功率因数：0.937. 电阻：440Ω五、实验结论通过实验，我们了解了单相交流电路的基本工作原理，学习了电路模型和其它相关知识，更加深入地理解了电路的基本参数，例如电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率以及功率因数等等。
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创新性实验
姓名刘太阳
班级自动化2013级2班
学号201301100221
单相交流调功电路实验
一、实验目的
熟悉调功电路的基本工作原理与特点。
二、实验所需挂件及附件
三、实验线路及原理
单相交流调功电路方框图如图所示。
单相交流调功电路方框图
把两个晶闸管反并联后串联在交流电路中，通过对晶闸管的控制就可以控制交流输出。
这种电路不改变交流电的频率，称为交流电力控制电路。
交流调功电路的主电路和交流调压电路的形式基本相同，只是控制的方式不同。
他不是采用移相控制而采用通断控制方式。
交流调功电路不是在每个交流电源周期都通过触发延迟角对输出电压波形进行控制。
而是以交流电的周期为单位控制晶闸管的通断,即负载与交流电源接通几个周波，再断开几个周波，通过改变接通周波数和断开周波数的比值来调节负载所消耗的平均功率。
如图所示，这种电路常用于电炉的温度控制，因为像电炉这样的控制对象，其时间常数往往很大，没有必要对交流电源的各个周期进行频繁的控制。
只要大致以周波数为单位控制负载所消耗的平均功率，故称之为交流调功电路。
BCR 36
单相交流调功主电路
采用周波控制方式，使得负载电压电流的波形都是正弦波，不会对电网电压电流造成通常意义的谐波污染。
此外由于在BCR导通期间，负载上的电压保持为电源电压，因此若将此控制方式用于手电钻在低速下对玻璃或塑性材料进行钻孔，将非常有利。
交流调功电路典型波形图
实验线路，选用灯泡作为实验负载，从灯泡亮、暗时段的变化，可了解交流调功电路的原理与特征。
实验线路中双向晶闸管的触发信号由555组成振荡器，产生一个占空比可调的触发脉冲，并通过模拟门形成可靠的触发信号，其频率要低于市电的频率，并可在一定的范
围内调节。
四、实验内容
交流调功电路的测试。
五、思考题
(1)交流调压与交流调功电路的电路结构是否相同，控制方式有什么不同？
(2)说明这两种交流控制方式的特点，并例举它们的应用。
交流调压与交流调功电路的电路结构是否相同，控制方式有什么不同，说明这两种交流控制方式的特点，并例举它们的应用。
交流调压电路和交流调功电路的电路形式完全相同，二者的区别在于控制方式不同。
交流调压电路是在交流电源的每个周期对输出电压波形进行控制。
而交流调功电路是将负载与交流电源接通几个周波，再断开几个周波，通过改变接通周波数与断开周波数的比值来调节负载所消耗的平均功率。
交流调压电路广泛用于灯光控制（如调光台灯和舞台灯光控制）及异步电动机的软起动，也用于异步电动机调速。
在供用电系统中，还常用于对无功功率的连续调节。
此外，在高电压小电流或低电压大电流直流电源中，也常采用交流调压电路
调节变压器一次电压，如采用晶闸管相控整流电路，高电压小电流可控直流电源就需要很多晶闸管串联。
同样低电压大电流直流电源需要很多晶闸管并联，这都是十分不合理的。
采用交流调压电路在变压器一次侧调压，其电压值电流值都不太大也不太小，在变压器二次侧只要用二极管整流就可以了。
这样的电路体积小成本低，已与设计制造。
交流调功电路常用于电炉温度这样时间常数很大的控制对象。
由于控制对象的时间常数大，没有必要对交流电源的每个周期进行频繁控制。
六、实验方法
将DJK01电源控制屏的电源选择开关打到“直流调速”侧,使输出线电压为200V，用两根导线将200V交流电压接到DJK22的“Ui”电源输入端，按下“启动”按钮。
打开交流调功电路的电源开关，用万用表测量555的电源电压，是否接近10V。
用示波器观测555输出端“3”的波形及4066输出(即BCR触发信号)波形是否正常。
当触发电路波形正常后关闭电源，接入负载（220V、15W灯泡）。
开启交流调功电路的电源开关，调节“周波控制”电位器，观察灯泡亮暗或闪烁的变化规律。
调节“周波控制”电位器，用示波器分别观测BCR的触发信号、BCR两端以及灯泡两端的波形，并记录。
实验仿真电路图
七、实验仿真波形
从上至下依次555输出波形cd4066输出波形，负载灯泡两端波形，BCR两端波形
八、注意事项
(1)双踪示波器有两个探头，可同时测量两路信号，但这两探头的地线都与示波器的外壳相连，所以两个探头的地线不能同时接在同一电路的不同电位的两个点上，否则这两点会通过示波器外壳发生电气短路。
为此，为了保证测量的顺利进行，可将其中一根探头的地线取下或外包绝缘，只使用其中一路的地线，这样从根本上解决了这个问题。
当需要同时观察两个信号时，必须在被测电路上找到这两个信号的公共点，将探头的地线接于此处，探头各接至被测信号，只有这样才能在示波器上同时观察到两个信号，而不发生意外。
(2)调功电路的触发控制电路，其低压直流电源是通过交流电源电容降压，而不是通过降压变压器隔离，因此在实验时不要用手直接触模线路的低压部分，以免触电。
九．实验故障检测
选用灯泡作为实验负载，从灯泡亮、暗时段的变化，可了解交流调功电路的原理与特征。
线路中双向晶闸管的触发信号由555组成振荡器，产生一个占空比可调的触发脉冲，并通过模拟门形成可靠的触发信号，其频率要低于市电的频率，并可在一定的范围内调节。
将DJK01电源控制屏的电源选择开关打到“直流调速”侧，是输出线电压为220V，用两根导线将220V交流电压接到DJK22的“Ui”电源输入端，按下“启动”按钮。
打开交流调功电路的电源开关，用万用表测量555的电源电压，是否接近10V，之后，用示波器观测555输出端“3”的波形及4066的输出（即BCR触发信号）波形是否正常。
当触发电路波形正常后关闭电源，接入负载（220V、15W 灯泡），并开启交流调功电路的电源开关，调节“周波控制”电位器，观察灯泡亮暗或闪烁的变化规律。
在由原555集成触发电路的基础上，又增加了4066芯片，可产生三相六路互差60°的双窄脉冲或三相六路后沿固定、前沿可调的宽脉冲链，供触发晶闸管使用。
4066的引脚功能具体如下：每个封装内部有4个独立的模拟开关，每个模拟开关有输入、输出、控制三个端子，其中输入端和输出端可互换。
当控制端加高电平时，开关导通；当控制端加低电平时开关截止。
模拟开关导通时，导通电阻为几十欧姆；模拟开关截止时，呈现很高的阻抗，可以看成为开路。
模拟开关可传输数字信号和模拟信号，可传输的模拟信号的上限频率为40MHz。
各开关间的串扰很小，典型值为－50dB。
再就是用到了双向可控硅BCR（Z0409MF）取代由两个单向可控硅SCR反并联的结构形式，并利用RC充放电电路和双向触发二极管DB3的特点，在每半个周波内，通过对双向可控硅的通断进行移相触发控制，可以方便地调节输出电压的有效值。
正负半周控制角α的起始时刻均为电源电压的过零时刻,且正负半周的控制角相等,可见负载两端的电压波形只是电源电压波形的一部分。
在电阻性负载下,负载电流和负载电压的波形相同，α角的移相范围为0≤α≤π, α=0时,相
当于可控硅一直导通, 输入电压为最大值，U
0=U
i
灯最亮；随着α的增大，U
逐渐
降低，灯的亮度也由亮变暗,直至α=π时，U
=0,灯熄灭。
此外α=0时，功率因数cosφ=1，随着α的增大，输入电流滞后于电压且发生畸变，cosφ也逐渐降低。