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1、实验17正弦稳态交流电路相量的研究实验十七 正弦稳态交流电路相量的研究 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. 掌握日光灯线路的接线。 3. 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. 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 I0和U0 2. 图17-1所示的RC串联电路，在正弦 稳态信号U的激励下，UR与UC保持有90O 的相位差，即当R阻值改变时，UR的相量 轨迹是一个半园。U、UC与UR三者形成一 个直角形的电压三角形，如图17-2所
2、示。 R值改变时，可改变角的大小，从而 图 17-1 达到移相的目的。 3. 光灯线路如图17-3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。 有关日光灯的工作原理请自行翻阅有关资料。 URISIRUjXcURUc三、实验设备 序号 5 1 6 2 7 3 8 4 名称 镇流器、启辉器 交流电压表 日光灯灯管交流电流表 电容器功率表 白炽灯及灯座自耦调压器 型号与规格 与30W灯管配用 0450V 30W 5A 1 F,2.2F,4.7F/500V 220V，15W 数量 各1 1 1 1 各1 1 13 1 备注 HE-16 屏内 HE-
3、16 HE-17 UUc220VLAC 图 17-2 图 17-3 9 电流插座 3 屏上 四、实验内容 经指导教师检查后，接通实验台电源， 将自耦调压器输出( 即U)调至220V。记录U、UR、1. 按图17-1 接线。R为220V、15W的白炽灯泡，电容器为4.7F/450V。 UC值，验证电压三角形关系。 测 量 值 计 算 值 U U=UU 22U UR UC U/U 2. 日光灯线路接线与测量。 *WAir,LLV 22 0 V 图17-4 利用HE-16实验箱中“30W日光灯实验器件”、屏上与30W日光灯管连通的插孔及相关器件，按图17-4接线。经指导教师检查后接通实验台电源，调节
4、自耦调压器的输出，使其输出电压缓慢增大，直到日光灯刚启辉点亮为止，记下三表的指示值。然后将电压调至220V，测量功率P， 电流I， 电压U，UL，UA等值，验证电压、电流相量关系。 测 量 数 值 启辉值 正常工作值 P(W) Cos I(A) 计算值 Cos U(V) UL(V) UA(V) r() 3. 并联电路电路功率因数的改善。 利用主屏上的电流插座，按图17-5组成实验线路。 图 17-5 经指导老师检查后，接通实验台电源，将自耦调压器的输出调至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支路的电流，改变电容值，进行三次重复测量。 i电容值 (F) 0
5、1 2.2 4.7 P(W) 测 量 数 值 COS U(V) I IL(A) IC(A) 计 算 值 I(A) Cos 五、实验注意事项 1. 本实验用交流市电220V，务必注意用电和人身安全。 2. 功率表要正确接入电路， 读数时要注意量程和实际读数的折算关系。 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。 六、预习思考题 1. 参阅课外资料，了解日光灯的启辉原理。 2. 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；或用一只启辉器去点亮多只同类型的日光灯，这是为什么？ 3. 为了提高电路的功率因数，常在感性负载上并联电容器， 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？ 4. 提高线路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 1. 完成数据表格中的计算，进行必要的误差分析。 2. 根据实验数据，分别绘出电压、电流相量图， 验证相量形式的基尔霍夫定律。 3. 讨论改善电路功率因数的意义和方法。 4. 装接日光灯线路的心得体会及其他。
