正弦稳态交流电路相量的研究含数据处理

实验十三 正弦稳态交流电路相量的研究

专业 学号 姓名 实验日期

一、实验目的

1.2.

3.理解改善电路功率因数的意义并掌握其方法。

1.在单相正弦交流电路中,用交流电流表则得各支中的电流值,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,

?i ?0

? ?0 ?U

?与U?C保持有90°的?的激励下,U2.如图13-1 所示的RC串联电路,在正弦稳态信号UR

?R的相量轨迹是一个半圆,U?C与U?R三者形成一个直角形?、U相位差,即当阻值Ｒ改变时,U

的电压三角形。Ｒ值改变时,可改变φ角的大小,

图 13-1

3.日光灯线路如图13-2 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（cosφ值）。

图 13-2

有关日光灯的工作原理请自行翻阅有关资料。

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

四、实验内容

(1)用两只15W /220V的白炽灯泡和4.7μf/450V电容器组成加图13-1所示的实验电路,经指导老师检查后，接通市电220V电源，将自藕调压器输出调至220V。记录U、UR、UC值 ,验证电压三角形关系。

白炽灯盏数 2 1 (2)

测量值 U(V) 220 220

UR(V) 200 213 UC(V) 84 45 计算值 U’(V) 217 218 φ 22.8 11.9 名称 单相交流电源 型号与规格 0~220V 15W/220V 与30W灯管配用 1uf,2.2uf, 4.7μf/450V 与30W灯管配用 30W 数量 1 1 1 1 1 2 1 1 1 3 备注 DGJ-07 DGJ-04 DGJ-04 DGJ-04 DGJ-04 DGJ-04 DGJ-04 三相自耦调压器 交流电压表 交流电流表 功率因数表 白炽灯组 镇流器 电容器 启辉器 日光灯灯管 电门插座

图 13-3

按图13-3组成线路,经指导教师检查后按下闭合按钮开关,调节自耦调压器的输出,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。 启 辉 值 正常工作值 P(W) 29.9 36.5 cosφ 0.53 0.45 I(A) 0.28 0.35

U(V) 200 220 UL(V) 149 175 UA(V) 85 80

(3)并联电路——按图13-4

图 13-4

经指导老师检查后,按下绿色按钮开关调节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取样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。

电容值 (?F) 1 2.2 4.7

P(W) 35.5 36.3 36.5 U(V) 220 220 220 测 量 数 值 I(A) 0.30 0.24 0.17 IL(A) 0.36 0.38 0.39 IC(A) 0.065 0.15 0.33 cosφ 0.52 0.69 0.92 计 算 值 I’(A) 0.16 0.165 0.166 cos? 0.53 0.69 0.97 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.在接通电源前，应将自藕调压器手柄置在零位上。 3.功率表要正确接入电路, 4..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。

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。

误差分析： 1、仪表精确度； 2、读数时存在误差

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。

电压相量图如下：

U

UC φ

UA I

U=UA+UC 满足基尔霍夫定律KVL 电流相量图如下：

IC

φ

I U

IC

IL I=IC+IL 满足基尔霍夫定律KCL

3.讨论改善电路功率因数的意义和方法。

意义：功率因数低会导致设备不能充分利用，电流到了额定值，但功率容量还有。而

且当输出相同的有功功率时，线路上电流大，I=P/(Ucos?)，线路压降损耗大。

方法：（1）高压传输。

（2）改进自身设备。

（3）并联电容，提高功率因数。