电工仪表与实验技术指导部分答案

实验八 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 图8-1

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 ΣI＝0和ΣU＝0 。

2. 图8-1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 图8-2

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8-2所示。R值改变时，可改 变φ角的大小，从而达到移相的目的。

3. 日光灯线路如图8-3所示，图中 A

是日光灯管，L 是镇流器， S是启辉器， 图8-3

C 是补偿电容器，用以改善电路的功率因数（cosφ值）。有关日光灯的工作原理请自行翻阅有关资料。 三、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 ０～5A 1 3 功率表 1 （DGJ-07） 4 自耦调压器 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8-1 接线。R为220V、15W的白炽灯泡，电容器为4.7μF/450V。 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、UC值，验证电压三角形关系。 测 量 值 计 算 值 图

U’（与UR，UC组成Rt△） U（V） UR（V） UC（V） （U’=

△U=U’－U（V） △U/U（%） 2.

日光灯线路接线与测量。

）

图8-4

按图8-4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 P(W) Cosφ I(A) 计算值 Cosφ U(V) UL(V) UA(V) r(Ω) 正常工作值 3. 并联电路──电路功率因数的改善。按图8-5组成实验线路。

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。数据记入下页表中。 五、实验注意事项

1. 本实验用交流市电220V，务必注意用电和人身安全。 2. 功率表要正确接入电路。

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。

图8-5

电容值 (μF) 0 1 2.2 4.7 P(W) 测 量 数 值 COSφ U(V) I（A） IL(A) IC(A) 计 算 值 I’(A) Cosφ

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（DGJ-04实验挂箱上有短接按钮，可用它代替启辉器做试验。）；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. 为了改善电路的功率因数，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。

实验九 选频网络特性测试

一、实验目的

1. 熟悉文氏电桥电路的结构特点及其应用。

2. 学会用交流毫伏表和示波器测定文氏桥电路的幅频特性和相频特性。