正弦稳态交流电路相量的研究(含数据处理)

电路基础实验报告实验十三 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.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,即 和 2.如图13-1 所示的RC串联电路,在正弦稳态信号的激励下,与保持有90的相位差,即当阻值改变时,的相量轨迹是一个半圆,、与三者形成一个直角形的电压三角形。值改变时,可改变角的大小,从而达到移相的目的。图 13-13.日光灯线路如图13-2 所示,图中是日光灯管,是镇流器,是启辉器,是补偿电容器,用以改善电路的功率因数（cos值）。图 13-2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单相交流电源0220V12三相自耦调压器13交流电压表14交流电流表15功率因数表1DGJ-076白炽灯组15W/220V2DGJ-047镇流器与30W灯管配用1DGJ-048电容器1uf,2.2uf, 4.7f/450VDGJ-049启辉器与30W灯管配用 1DGJ-0410日光灯灯管30W1DGJ-0411电门插座3DGJ-04四、实验内容 (1)用两只15W /220V的白炽灯泡和4.7f/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 测量值 计算值U(V) UR(V) UC(V) U(V) 2 220 200 84 217 22.8 1 220 213 45 218 11.9(2)日光灯线路接线与测量图 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220,测量功率,电流,电压 等值,验证电压、电流相量关系。 P(W)cosI(A)U(V)UL(V)UA(V)启 辉 值 29.9 0.53 0.28 200 149 85正常工作值 36.5 0.45 0.35 220 175 80(3)并联电路电路功率因数的改善按图13-4组成实验线路图 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。电容值测 量 数 值计 算 值(mF)P(W)U(V)I(A)IL(A)IC(A)cosI(A)cosf 1 35.5 2200.30 0.36 0.065 0.52 0.16 0.53 2.2 36.3 220 0.24 0.38 0.15 0.69 0.165 0.69 4.7 36.5 220 0.17 0.39 0.33 0.92 0.166 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,读数时要注意量程和实际读数的折算关系。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：UUCUAIU=UA+UC 满足基尔霍夫定律KVL电流相量图如下：ICIUICILI=IC+IL 满足基尔霍夫定律KCL3.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/(Ucosj)，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。