正弦穩(wěn)態(tài)交流電路相量的研究

1、正弦穩(wěn)態(tài)交流電路相量的研究 （1） 實驗?zāi)康?研究正弦穩(wěn)態(tài)交流電路中電壓、電流相量之間的關(guān)系。 掌握RC、RL、LC、RLC串聯(lián)電路的相量軌跡及其應(yīng)用。 學(xué)習(xí)日光燈工作原理，掌握其線路的接線。 了解改善電路功率因數(shù)的意義并掌握其方法。 （2） 實驗方法 由基爾霍夫電壓、電流定律可知： (2-49)和 (2-50) 如圖2-40所示的串聯(lián)電路，在正弦穩(wěn)態(tài)信號的激勵下，與保持有 90°的相位差，即當(dāng)阻值改變時，的相量軌跡是一個半圓，,與三者形成一個直角形的電壓三角形。值改變時，可改變角的大小，從而達(dá)到移相的目的。 在日常的用電設(shè)備中，用電負(fù)載多為感性負(fù)載，其功率因數(shù)較低，通?？赏ㄟ^在負(fù)載

2、端并接電容器的方法來提高功率因數(shù)。原理是用電容器存儲的電量來補償感性負(fù)載的無功電流，使總電流減小，同時電源電壓與總電流的相位差減小，從而提高了功率因數(shù)。電路如圖2-41所示。 （3） 實驗儀器 交流電壓、電流表、功率表、功率因數(shù)表； 調(diào)壓器； 日光燈鎮(zhèn)流器、電容器4004； 30W日光燈；20220白熾燈。 （4） 實驗內(nèi)容 如圖2-41所示的實驗電路，調(diào)節(jié)調(diào)壓器輸出至220，驗證電壓三角形關(guān)系。數(shù)據(jù)填入表2-38。表2-38 日光燈實驗數(shù)據(jù)測 量 值計 算 值U(V)UR(V)UC(V)U(UR, UC 組成RtD)DUDU/U圖2-40 RC串聯(lián)電路(a) (b)圖2-41 日光燈測試電路

3、 日光燈安裝與測量如圖2-41所示的實驗電路，調(diào)節(jié)自耦調(diào)壓器的輸出，使其輸出電壓緩慢增加，直到日光燈剛啟輝點亮為止，記下三表的指示值。然后將電壓調(diào)至220，測量功率，電流，電壓U、UL、UA等值，驗證電壓、電流相量關(guān)系。數(shù)據(jù)填入表2-39。表2-39 日光燈實驗數(shù)據(jù)測 量 數(shù) 值計 算 值P(W)I(A)U(V)UL(V)UA(V)cosjr(W)啟 輝 值正常工作值 功率因數(shù)的改善我們通過并聯(lián)電容器來提高功率因數(shù)。按圖2-42組成實驗線路。調(diào)節(jié)自耦調(diào)壓器的輸出至220，記錄功率表，電壓表，電流表的讀數(shù)。改變電容值，進(jìn)行三次重復(fù)測量。數(shù)據(jù)記入表2-40。 （5） 實驗要點 功率表要正確接入電路

4、，讀數(shù)時要注意量限和實際讀數(shù)的折算關(guān)系。 線路接線正確，日光燈不能啟輝時，應(yīng)檢查日光燈、啟輝器是否有故障？ 測功率因數(shù)實驗時，電流表可以用一個。 （6） 預(yù)習(xí)與解答 了解日光燈的工作原理，鎮(zhèn)流器、啟輝器的作用是什么？ 在日常生活中，當(dāng)日光燈上缺少了啟輝器時，人們常用一導(dǎo)線將啟輝器的兩端短接一下，然后迅速斷開，使日光燈點亮；或用一只啟輝器去點亮多只同類型的日光燈，這是為什么？ 為了提高電路的功率因數(shù)，常在感性負(fù)載上并聯(lián)電容器，此時增加了一條電流支路，試問電路的總電流是增大還是減小，此時感性元件上的電流和功率是否改變？ 說明用并聯(lián)電容器來提高功率因數(shù)的原理與計算方法。表2-40 功率因數(shù)實驗數(shù)據(jù)電容值測 量 數(shù) 值計 算 值(mF)P(W)U(V)I(A)IC(A)I(A)cosf圖2-42功率因數(shù)測試電路 （7） 實驗要求 對實驗數(shù)據(jù)