正弦稳态交流电路相量的研究

1、正弦稳态交流电路相量的研究 （1） 实验目的 研究正弦稳态交流电路中电压、电流相量之间的关系。 掌握RC、RL、LC、RLC串联电路的相量轨迹及其应用。 学习日光灯工作原理，掌握其线路的接线。 了解改善电路功率因数的意义并掌握其方法。 （2） 实验方法 由基尔霍夫电压、电流定律可知： (2-49)和 (2-50) 如图2-40所示的串联电路，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。 在日常的用电设备中，用电负载多为感性负载，其功率因数较低，通常可通过在负载

2、端并接电容器的方法来提高功率因数。原理是用电容器存储的电量来补偿感性负载的无功电流，使总电流减小，同时电源电压与总电流的相位差减小，从而提高了功率因数。电路如图2-41所示。 （3） 实验仪器 交流电压、电流表、功率表、功率因数表； 调压器； 日光灯镇流器、电容器4004； 30W日光灯；20220白炽灯。 （4） 实验内容 如图2-41所示的实验电路，调节调压器输出至220，验证电压三角形关系。数据填入表2-38。表2-38 日光灯实验数据测 量 值计 算 值U(V)UR(V)UC(V)U(UR, UC 组成RtD)DUDU/U图2-40 RC串联电路(a) (b)图2-41 日光灯测试电路

3、 日光灯安装与测量如图2-41所示的实验电路，调节自耦调压器的输出，使其输出电压缓慢增加，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U、UL、UA等值，验证电压、电流相量关系。数据填入表2-39。表2-39 日光灯实验数据测 量 数 值计 算 值P(W)I(A)U(V)UL(V)UA(V)cosjr(W)启 辉 值正常工作值 功率因数的改善我们通过并联电容器来提高功率因数。按图2-42组成实验线路。调节自耦调压器的输出至220，记录功率表，电压表，电流表的读数。改变电容值，进行三次重复测量。数据记入表2-40。 （5） 实验要点 功率表要正确接入电路

4、，读数时要注意量限和实际读数的折算关系。 线路接线正确，日光灯不能启辉时，应检查日光灯、启辉器是否有故障？ 测功率因数实验时，电流表可以用一个。 （6） 预习与解答 了解日光灯的工作原理，镇流器、启辉器的作用是什么？ 在日常生活中，当日光灯上缺少了启辉器时，人们常用一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；或用一只启辉器去点亮多只同类型的日光灯，这是为什么？ 为了提高电路的功率因数，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？ 说明用并联电容器来提高功率因数的原理与计算方法。表2-40 功率因数实验数据电容值测 量 数 值计 算 值(mF)P(W)U(V)I(A)IC(A)I(A)cosf图2-42功率因数测试电路 （7） 实验要求 对实验数据