正弦穩(wěn)態(tài)交流電路相量的研究實驗報告.doc

一、實驗?zāi)康?研究正弦穩(wěn)態(tài)交流電路中電壓、電流相量之間的關(guān)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，用交流電流表測得各支路的電流值，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(guān)系滿足相量形式的基爾霍夫定律，即。 圖4-1 RC串聯(lián)電路2. 圖4-1所示的RC串聯(lián)電路，在正弦穩(wěn)態(tài)信號U的激勵下，UR與UC保持有90的相位差，即當(dāng) R阻值改變時，UR的相量軌跡是一個半園。U、UC與UR三者形成一個直角形的電壓三角形，如圖4-2所示。R值改變時，可改變角的大小，從而達(dá)到移相的目的。 圖4-2 相量圖3. 日光燈線路如圖4-3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)（cos值）。有關(guān)日光燈的工作原理請自行翻閱有關(guān)資料。 圖4-3 日光燈線路三、儀表設(shè)備及所選用組件箱序號名稱數(shù)量備注1電源控制屏（調(diào)壓器、日光燈管）1DG01或GDS-012交流電壓表1D36或GDS-113交流電流表1D35或GDS-124三相負(fù)載1DG08或GDS-06B5熒光燈、可變電容1DG09或GDS-096起輝器、鎮(zhèn)流器、電容、電門插座DG09或GDS-097功率表1D34或GDS-13四、實驗內(nèi)容1. 按圖4-1接線。R為220V、15W的白熾燈泡，電容器為4.7F/450V。 經(jīng)指導(dǎo)教師檢查后，接通實驗臺電源，將自耦調(diào)壓器輸出(即U)調(diào)至220V。記錄U、UR、UC值，驗證電壓三角形關(guān)系。表4-1 驗證電壓三角形關(guān)系測 量 值計 算 值U（V）UR（V）UC（V）U（與UR，UC組成Rt）（U=）U = UU（V）U/U（%）240.3234.151.4 239.6 0.62 0.262. 日光燈線路接線與測量。圖4-4（1）按圖4-4接線。（2）經(jīng)指導(dǎo)教師檢查后接通實驗臺電源，調(diào)節(jié)自耦調(diào)壓器的輸出，使其輸出電壓緩慢增大，直到日光燈剛剛啟輝點亮為止，記下三表的指示值。（3）將電壓調(diào)至220V，測量功率P，電流I，電壓U，UL，UA等值，驗證電壓、電流相量關(guān)系。表4-2 日光燈線路測 量 值P(W)CosI(A)U(V)UL(V)UA(V)啟輝值正常工作值48.80.540.393237.7184.7102.13. 并聯(lián)電路電路功率因數(shù)的改善。 圖4-5（1）按圖4-5組成實驗線路。（2）經(jīng)指導(dǎo)老師檢查后，接通實驗臺電源，將自耦調(diào)壓器的輸出調(diào)至220V，記錄功率表、電壓表讀數(shù)。（3）通過一只電流表和三個電流插座分別測得三條支路的電流，改變電容值，進(jìn)行三次重復(fù)測量。也可以直接串入3塊交流電流表測量三條支路的電流。數(shù)據(jù)記入表4-3中。表4-3 并聯(lián)電路電路功率因數(shù)的改善 電容值測 量 數(shù) 值(F)P(W)COSU(V)I（A）IL(A)IC(A)049.30.54237.60.390.480.10139.90.31238.40.460.550.062.260.00.55236.20.470.570.124.763.70.56236.80.690.780.11五實驗數(shù)據(jù)的處理1.完成數(shù)據(jù)表格中的計算,進(jìn)行必要的誤差分析。誤差分析： 儀表精確度； 讀數(shù)時存在誤差 ; 電路溫度升高，電阻變大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。電壓相量圖如下：UUCUAIU=UA+UC 滿足基爾霍夫定律KVL電流相量圖如下：ICIUICILI=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(dǎo)致設(shè)備不能充分利用，電流到了額定值，但功率容量還有。而且當(dāng)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：i. 高壓傳輸。ii. 改進(jìn)自身設(shè)備。iii. 并聯(lián)電容，提高功率因數(shù)。 4, 裝接日光燈線路的心得體會及其他i. 接線、拆線或改接電路時都必須在首先斷開電源開關(guān)的情況下進(jìn)行，嚴(yán)禁帶電操作。應(yīng)養(yǎng)成先接實驗電路后接通電源，實驗