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实验 3单相交流电路的研究一、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 2-11. 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 2-1 所示的 RC 串联电路,在正弦稳态信号 U 的激励下,U R 与 UC 保持有 90 的相位差,即当 图 2-2R 阻值改变时,U R 的相量轨迹是一个半园。U、U C 与 UR 三者形成一个直角形的电压三角形,如图 2-2 所示。R 值改变时,可改变 角的大小,从而达到移相的目的。3. 日光灯线路如图 2-3 所示,图中 A 是日光灯管,L 是镇流器, S 是启辉器, 图 2-3C 是补偿电容器,用以改善电路的功率因数(cos 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 四、实验内容1. 按图 2-1 接线。 R 为 220V、15W 的白炽灯泡,电容器为 4.7F/450V。 序号 名称 型号与规格 数量 备注1 交流电压表 0450V 1 D332 交流电流表 5A 1 D323 功率表 1 D344 自耦调压器 1 DG015 镇流器、启辉器 与 40W 灯管配用 各 1 DG096 日光灯灯管 40W 1 屏内7 电容器 1F,2.2F,4.7F/500V各 1 DG098 白炽灯及灯座 220V,15W 13 DG089 电流插座 3 DG0920VLSAC图 17-3U RjXc UcURIURUUcI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、U R、U C 值,验证电压三角形关系。2. 日光灯线路接线与测量。图 2-4按图 2-4 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,U L,U A 等值,验证电压、电流相量关系。测 量 数 值 计算值P(W) Cos I(A) U(V) UL(V) UA(V) r() Cos启辉值正常工作值3. 并联电路电路功率因数的改善。按图 2-5 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。测 量 值 计 算 值U(V)UR(V)UC(V)U(与 UR, UC 组成Rt)(U= )2U=UU(V)U/U(%)VWA* *20V i Lr,Liic 图 2-5电容值 测 量 数 值 计 算 值(F) P(W) COS U(V) I(A) IL(A) IC(A) I(A) Cos012.24.7六、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(DG09 实验挂箱上有短接按钮,可用它代替启辉器做一下试验。 )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。
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