正弦穩(wěn)態(tài)交流電路相量的研究

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1、電路基礎實驗報告實驗十三正弦穩(wěn)態(tài)交流電路相量的研究專業(yè)學號姓名實驗日期一、實驗目的1.研究正弦穩(wěn)態(tài)交流電路中電壓、電流相量之間的關系2.掌握日光燈線路的接線。3.理解改善電路功率因數(shù)的意義并掌握其方法。二、原理說明1.在單相正弦交流電路中,用交流電流表則得各支中的電流值,用交流電壓表測得回路各元件兩端的電壓值,它們之間的關系滿足相量形式的基爾霍夫定律,即和2.如圖13-1所示的RC串聯(lián)電路,在正弦穩(wěn)態(tài)信號的激勵下,與保持有90°的相位差,即當阻值Ｒ改變時,的相量軌跡是一個半圓,、與三者形成一個直角形的電壓三角形。Ｒ值改變時,可改變φ

2、角的大小,從而達到移相的目的。圖13-13.日光燈線路如圖13-2所示,圖中Ａ是日光燈管,Ｌ是鎮(zhèn)流器,Ｓ是啟輝器,Ｃ是補償電容器,用以改善電路的功率因數(shù)（cosφ值）。圖13-2有關日光燈的工作原理請自行翻閱有關資料。電路基礎實驗報告三、實驗設備序號名稱型號與規(guī)格數(shù)量備注1單相交流電源0~220V12三相自耦調壓器13交流電壓表14交流電流表15功率因數(shù)表1DGJ-076白熾燈組15W/220V2DGJ-047鎮(zhèn)流器與30W燈管配用1DGJ-048電容器1uf,2.2uf,4.7μf/450VDGJ-049啟輝器與30W燈管配用1DGJ-041

3、0日光燈燈管30W1DGJ-0411電門插座3DGJ-04四、實驗內(nèi)容(1)用兩只15W/220V的白熾燈泡和4.7μf/450V電容器組成加圖13-1所示的實驗電路,經(jīng)指導老師檢查后，接通市電220V電源，將自藕調壓器輸出調至220V。記錄U、UR、UC值,驗證電壓三角形關系。白熾燈盞數(shù)測量值計算值U(V)UR(V)UC(V)U’(V)φ22202008421722.812202134521811.9(2)日光燈線路接線與測量圖13-3按圖13-3組成線路,經(jīng)指導教師檢查后按下閉合按鈕開關,調節(jié)自耦調壓器的輸出,使其輸出電壓緩慢增大,直到日

4、光燈剛啟輝點亮為止電路基礎實驗報告,記下三表的指示值。然后將電壓調至220Ｖ,測量功率Ｐ,電流Ｉ,電壓等值,驗證電壓、電流相量關系。P(W)cosφI(A)U(V)UL(V)UA(V)啟輝值29.90.530.2820014985正常工作值36.50.450.3522017580(3)并聯(lián)電路——電路功率因數(shù)的改善按圖13-4組成實驗線路圖13-4經(jīng)指導老師檢查后,按下綠色按鈕開關調節(jié)自耦調壓器的輸出調至220V,記錄功率表,電壓表讀數(shù),通過一只電流表和三個電流取樣插座分別測得三條支路的電流,改變電容值,進行三次重復測量。電容值測量數(shù)值計算值(

5、mF)P(W)U(V)I(A)IL(A)IC(A)cosφI’(A)cosf135.52200.300.360.0650.520.160.532.236.32200.240.380.150.690.1650.694.736.52200.170.390.330.920.1660.97五、實驗注意事項1.本實驗用交流市電220V，務必注意用電和人身安全。2.在接通電源前，應將自藕調壓器手柄置在零位上。3.功率表要正確接入電路,讀數(shù)時要注意量程和實際讀數(shù)的折算關系。4..線路接線正確,日光燈不能啟輝時,應檢查啟輝器及其接觸是否良好。七、實驗報告1.

6、完成數(shù)據(jù)表格中的計算,進行必要的誤差分析。誤差分析：1、儀表精確度；2、讀數(shù)時存在誤差2.根據(jù)實驗數(shù)據(jù),分別繪出電壓、電流相量圖,驗證相量形式的基爾霍夫定律。電路基礎實驗報告電壓相量圖如下：UUCφUAIU=UA+UC滿足基爾霍夫定律KVL電流相量圖如下：ICφIUICILI=IC+IL滿足基爾霍夫定律KCL3.討論改善電路功率因數(shù)的意義和方法。意義：功率因數(shù)低會導致設備不能充分利用，電流到了額定值，但功率容量還有。而且當輸出相同的有功功率時，線路上電流大，I=P/(Ucosj)，線路壓降損耗大。方法：（1）高壓傳輸。（2）改進自身設備。（3）并

7、聯(lián)電容，提高功率因數(shù)。4（1）.當開關接通的時候，電源電壓立即通過鎮(zhèn)流器和燈管燈絲加到啟輝器的兩極。220伏的電壓立即使啟輝器的惰性氣體電離，產(chǎn)生輝光放電。輝光放電的熱量使雙金屬片受熱膨脹，兩極接觸。電流通過鎮(zhèn)流器、啟輝器觸極和兩端燈絲構成通路。燈絲很快被電流加熱，發(fā)射出大量電子。這時，由于啟輝器兩極閉合，兩極間電壓為零，輝光放電消失，管內(nèi)溫度降低；雙金屬片自動復位，兩極斷開。在兩極斷開的瞬間，電路電流突然切斷，鎮(zhèn)流器產(chǎn)生很大的自感電動勢，與電源電壓疊加后作用于管兩端。燈絲受熱時發(fā)射出來的大量電子，在燈管兩端高電壓作用下，以極大的速度由低電勢端向高

8、電勢端運動。在加速運動的過程中，碰撞管內(nèi)氬氣分子，使之迅速電離。氬氣電離生熱，熱量使水銀產(chǎn)生蒸氣，隨之水銀蒸氣也被電離，并