电路基础-实验2正弦稳态交流电路(操作实验).docVIP

实验二 正弦稳态交流电路相量的研究 实验目的 研究正弦稳态交流电路中电压、电流相量之间的关系。 掌握日光灯线路的接线。 理解改善电路功率因数的意义并掌握其方法。 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 ∑?=0和∑? =0. 图-1所示的RC串联电路，在正弦稳态信号?的激励下, ?R与?C保持有900的相位差，即当R阻值改变时，?R的相量轨迹是一个半圆。?、?R与?C三者形成一个直角形的电压三角形，如图-2所示。R值改变时，可改变角的大小，从而达到移相的目的。 图-1 图-2 日光灯线路如图-3所示，图中A是日光灯管，L是镇流器，S是启辉器，C是补偿电容器，用以改善电路的功率因数（值）。有关日光灯的工作原理请自行翻阅有关资料。 图-3 实验设备 序号 名称 型号与规格 数量 备注 1 交流电压表 0~500V 1 2 交流电流表 0~5V 1 3 功率表 1 DGJ-07 4 自藕调压器 1 5 镇流器、启辉器 与40W灯管配用 各1 DGJ-04 6 日光灯灯管 40W 1 屏内 7 电容器 1μF、2.2μF、4.7μF/500V 各1 DGJ-05 8 白炽灯及灯座 220V,15W 1~3 DGJ-04 9 电流插座 3 DGJ-04 四、实验内容 1、按图16-1接线。R为220V、15W的白炽灯，电容器为4.7Uf/450V。经指导教师检查后，接通实验电源，将自耦调压器输出（即U）调制220V。记录U、UR、UC 值，验证电压三角形关系。 测 量 值 计 算 值 U(V) UR(V) UC(V) U’(与UR，UC组成Rt△) （U’=） U=U’-U (V) △U/U (%) 2、日光灯线路接线与测量。 按图-4接线。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，使其输出电压缓缓增大， 直到日光灯刚启辉点亮为止，记下三表得指示值。然后将电压调节至220V，测量功率P，电流I，电压U，UL ，UA 等值，验证电压、电流向量关系。 图-4 测 量 数 值 计 算 值 P(W) I(A) U(V) UL(V) UA(V) r() 启辉值 正常工作值 3、并联电路——电路功率因数的改善。按图-5组成实验电路。 图-5 经指导老师检查后，接通实验台电源，将自耦调压器输出调制220V，记录功率表、电压表读数。通过一只电流表和三个电流插座分别测得三条之路的电流，改变电容值，进行三次重复测量。数据计入下页表中。 五、实验注意事项 1、本实验用交流市电220V，务必注意用电合人身安全。 2、功率表要真确接入电路。 3、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。 电容值 测量数值 计算值 μF P（w） U(V) I(A) IL(A) IC(A) I,(A) 0 1 2.2 4.7 六、预习思考题 参阅课外资料，了解日光灯的启辉原理。 在日常生活中，当日光灯上缺少了启辉器时，人们常用一根导线将启辉器的两端短接一下，然后迅速断开，使日光灯点亮（DGJ-04实验挂箱上有短接按钮，可用它代替启辉器做实验。）;或用一只启辉器去点亮多只同类型的日光灯，这使为什么？ 为了改善电路的功率因数，常在甘心负载上并联电容器，此时增加了一条电流支路，试问电路的总电流是增大还是减小，此时感性元件上的电流和功率是否改变？ 提高线路的功率因数为什么只采用并联电容器法，而不用串联法？所并的电容器是否越大越好？ 七、实验报告 完成数据表格中的计算，进行必要的误差分析。 根据实验数据，分别绘出电压、电流向量图，验证相量形式的基尔霍夫定律。 讨论改善电路功率因数的意义和方法。 电路基础 实验2 三相正弦交流电路 第 - 2 - 页 共 4 页