正弦稳态电路交流电路相量的研究中为什么测量电流和计算

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正弦稳态交流电路相量的研究实验报告
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正弦稳态交流电路相量的研究.doc
文档介绍：
实验三正弦稳态交流电路相量的研究
一、实验目的
1.掌握正弦交流电路中电压、电流相量之间的关系。
2.掌握功率的概念及感性负载电路提高功率因数的方法。
3.了解日光灯电路的工作原理,学会日光灯电路的连接。
4.学会使用功率表。
二、实验原理简述
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,它们之间的关系应满足相量形式的基尔霍夫定律,即
实验电路为RC串联电路,如图1—3—1所示,在正弦稳态信号的激励下,则有:
、与相量图为一个直角电压三角形。当阻值改变时,与始终保持着 90°的相位差,所以的相量轨迹是一个半圆。如图1—3—2所示。从图中我们可知,改变C或R值可改变φ角的大小,从而达到移相的目的。
图1—3—1 图1—3—2
2、日光灯实验电路如图1—3—3(a)所示,(日光灯的工作原理参阅附录3)。日光灯点燃后的等效电路如图1—3—3(b)所示,其中灯管相当于纯电阻负载R,镇流器可用小电阻r和电感L串联来等效。
若用低功率因数表测得镇流器所消耗的功率,也就是等效电阻r所消耗的功率,又用电流表测得通过镇流器的电流
,则可求得镇流器的等效电阻r。
用万用表的电压档测得镇流器的端电压ULr,则镇流器的等效电感为:
日光灯灯管R所消耗的功率为,电路消耗的总功率为。只要测出电路的总功率P、总电流I和总电压U,就能求出电路的功率因数。
日光灯的功率因数较低,(电容C=0时)一般在0.6以下,且为感性电路,因此往往采用并联电容器来提高电路的功率因数,由于电容支路的电流ÌC超前于电压90°,抵消了一部分日光灯支路电流中的无功分量,使电路总电流减少,从而提高了电路的功率因数。当电容增加到一定值时,电容电流等于感性无功电流,总电流下降到最小值,此时,整个电路呈现纯电阻性。若再继续增加电容量,总电流I反而増大了,整个电路呈现电容性,功率因数反而降低。
图1—3—3(a) 图1—3—3(b)
三、实验仪器设备
四、预习要求
1.复习“电阻、电感与电容元件串联的交流电路”和“功率因数的提高”两章节的内容
2.了解功率表的原理和使用,参阅第二篇有关内容
3.了解日光灯电路的组成和工作原理
4.实验电路的总电压、灯管电压、及镇流器电压之间存在着什么关系?
5.提高日光灯电路的功率因数为什么只采用并联电容器法,而不用串联法?所并的电容值是否越大越好?
6.日光灯支路并联电容后,该支路的电流,和电路的总有功功率P是否改变?
五、实验步骤
RC串联电路电压三角形的测量
用两只220V、15W的白炽灯泡和4.7µf/450V电容器组成如图1—3—1所示的实验电路,将自耦调压器的输出电压调至220V。测量U、UR、UC值,记入表1—3—2中。
改变R阻值(用一只灯泡)重复(1)内容,验证UR相量
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