電工電子學(xué)實驗二單向交流電路

1、專業(yè)： 姓名： 學(xué)號：_ _日期： 地點： 實驗報告課程名稱： 電工電子學(xué)實驗 指導(dǎo)老師： 實驗名稱： 單向交流電路 一、實驗?zāi)康?.學(xué)會使用交流儀表（電壓表、電流表、功率表）。2.掌握用交流儀表測量交流電路電壓、電流和功率的方法。3.了解電感性電路提高功率因數(shù)的方法和意義。二、主要儀器設(shè)備1.實驗電路板2.單相交流電源(220V)3.交流電壓表或萬用表4.交流電流表5.功率表6.電流插頭、插座三、實驗內(nèi)容1.交流功率測量及功率因素提高按圖2-6接好實驗電路。圖2-6(1)測量不接電容時日光燈支路的電流IRL和電源實際電壓U、鎮(zhèn)流器兩端電壓UL、日光燈管兩端電壓UR及電路功率P，記入表2-2。

2、計算：cosRL= P/ (U·IRL)= 0.46測量值計算值U/VUL/VUR/VIRL/AP/WcosRL2191721120.38038.370.46表2-2(2)測量并聯(lián)不同電容量時的總電流I和各支路電流IRL、IC及電路功率，記入表2-3。并聯(lián)電容C/F測量值計算值判斷電路性質(zhì)(由后文求得)I/AIC/AIRL/AP/Wcos0.470.3540.0400.38539.180.51電感性10.3220.0800.38439.660.56電感性1.470.2930.1150.38339.630.62電感性2.20.2570.1700.38740.520.72電感性3.20.

3、2190.2460.38740.770.85電感性4.40.1990.3290.38941.370.95電感性表2-3注：上表中的計算公式為cos= P/( I ·U)，其中U為表2-2中的U=219V。四、實驗總結(jié)1.根據(jù)表2-2中的測量數(shù)據(jù)按比例畫出日光燈支路的電壓、電流相量圖，并計算出電路參數(shù)R、RL、XL、L。如圖，由于IRL在數(shù)值上遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于各電壓的值，因而圖中只標(biāo)明了方向，無法按比例畫出。另外，此處IRL是按照UR的方向標(biāo)注的。(如若按照cosRL=0.46，得IRL與U的夾角RL=-63°，則IRL與UR的方向有少許差別，這會在后文的誤差分析中具體討論。)R=U

4、R/IRL=294.7 據(jù)圖得UL與IRL夾角為81°，則得：RL+jXL=Z=UL/IRL=26.9+169.9 j因而得：RL=26.9 XL=169.9 L= XL/2f=0.54 H2.根據(jù)表2-3的數(shù)據(jù)，按比例畫出并聯(lián)不同電容量后的電源電壓和各電流的相量圖，并判別相應(yīng)電路是電感性還是電容性。所得向量圖如下，其中由于電壓與電流數(shù)量級相差過多，電壓未按比例繪制長度。如圖，由于全部<0，因此所測電路都為電感性。并聯(lián)電容C/F測量值向量圖電路性質(zhì)I/AIC/AIRL/A0.470.3540.0400.385<0電感性10.3220.0800.384<0電感性1.4

5、70.2930.1150.383<0電感性2.20.2570.1700.387<0電感性3.20.2190.2460.387<0電感性4.40.1990.3290.389<0電感性3.討論電感性負(fù)載用并聯(lián)電容器的方法來提高功率因素的方法和意義。根據(jù)上面各圖所示，IRL在電容變化時基本保持不變，這是因為加在負(fù)載(包括電感和日光燈)兩端的電壓是恒定的，因此其內(nèi)部的電流不變，而當(dāng)并聯(lián)的電容改變時，只改變IC的相位，因而導(dǎo)致I的相位改變，可以看出，在<0時，隨著電容的增大越來越接近0，即I與U的方向趨于一致，因而cos趨向于1，功率因素提高。而當(dāng)=0時，系統(tǒng)為電阻性，功率

6、因素為1，功率利用率最高。而當(dāng)電容繼續(xù)增大時，>0且不斷增加，致使cos變小，功率因素減小，此時系統(tǒng)處于電容性。此次實驗由于實驗次數(shù)與數(shù)據(jù)尺度的限制，沒有出現(xiàn)電阻性和電容性的情況。綜上可得，提高功率因素的一般方法是，對于電感電路(日常使用電路通常為電感電路)，并聯(lián)適當(dāng)大小的電容器有利于功率因素的提高，其電容大小以使總電壓與總電流相位差接近0為宜。根據(jù)公式計算，當(dāng)，即并聯(lián)諧振時，功率因素達(dá)到最大(式中R表示負(fù)載和電感的等效電阻)。在現(xiàn)實生活生產(chǎn)中增大功率因素是有積極意義的，因為這樣可以更充分地利用電源所供給的功率，增大生產(chǎn)效率。由于日常所用電路大多為電感性的，因此并聯(lián)電容這種方法能夠得到廣

7、泛應(yīng)用，但在實際電路設(shè)計制造中，可能會由于多種因素的限制影響，不可能使得功率因素剛好為1，只能盡可能接近于1，這也體現(xiàn)了理論與實踐的差別。五、心得體會本次實驗涉及到交流電，是從前的電學(xué)實驗從未接觸過的，總體感覺有些復(fù)雜，但經(jīng)過仔細(xì)的實踐和分析，最終結(jié)果還是比較符合要求的。在這次實驗過程中，我們學(xué)習(xí)并使用了交流儀表，并掌握了測量交流電路中電流、電壓及功率的方法，了解、分析了電感性電路提高功率因數(shù)的方法及其意義。下面對本次實驗的誤差進(jìn)行分析。在不接電容時測得的數(shù)據(jù)中(表2-2)，通過功率和總電壓與電流的計算得到的cosRL=0.46，為一個計算值，如繼續(xù)算下去，可得RL=-63°，即為I

8、RL與U的夾角，然而根據(jù)分析可知，IRL應(yīng)與UR在向量圖中的方向相同，因此據(jù)此推算應(yīng)得UR與U的夾角也為63°；然而根據(jù)測量值，UR與U的夾角約為51°，與計算值有所差異。這種情況下，應(yīng)以測量值為準(zhǔn)，因為計算值為二次數(shù)據(jù)，并非直接所得，因此可信度不如測量值高。造成這種現(xiàn)象可能有多種原因：1.電路上或儀表內(nèi)有耗能元件，導(dǎo)致功率測量偏小，從而致使cosRL偏小。2.由于功率表電流插孔的問題，電路總線上的電流未完全流入功率表，而有部分“漏過”功率表直接進(jìn)入負(fù)載端，導(dǎo)致測得的功率偏小，進(jìn)而使cosRL偏小。3.由于這是電路首次接通后測得的數(shù)據(jù)，電路內(nèi)部及儀表內(nèi)部各元件可能還未達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，對測得的數(shù)據(jù)有所影響，造成偏差，這種情況下應(yīng)進(jìn)行多組平行實驗，以判斷是隨機誤差還是系統(tǒng)誤差。4.功率表或其他測量元件已損壞，這種情況發(fā)生的可能性較低，基本可以排除。另外，這次實驗不足的是，在更改并聯(lián)電容大小時，未能設(shè)計足夠多的組和恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)尺度，導(dǎo)致實驗結(jié)果處理時，所得全部電路都為電感性，沒