实训-单相交流电路课件

1、实训-单相交流电路电路与电子技术实训-单相交流电路电路与电子技术二、实训内容 （1）感性电路功率因数的提高。 （2）正弦交流电路功率的测量。 单相交流电路一、实训目的 通过本章实训学习，加深理解正弦交流电路的基本原理和基本特性。掌握用功率表、电压表、电流表等仪表测量交流电路参数的方法。掌握单相交流电路的实验技能。二、实训内容 单相交流电路一、实训目的1.1.2 实训重点(1) 掌握正弦交流电路的基本原理和基本特性。(2) 掌握正弦交流电路实验技能。(3) 掌握用功率表、电压表、电流表测量交流电路参数的方法。1.1 实训概要1.1.1 实训总体要求 (1) 深入地理解正弦交流电路的基本原理和基本

2、特性。(2) 掌握用功率表、电压表、电流表等仪表测量交流电路参数的方法。(3) 掌握单相交流电路的实验技能。1.1.2 实训重点1.1 实训概要1.1.1 实训总1.1.3 实训知识准备(1) 认真复习正弦交流电的基本原理和基本特性。(2) 掌握非正弦周期性信号的基本分析方法。(3) 掌握单相交流电路的实验方法。(4) 掌握功率表、电压表、电流表的原理和结构。1.1.4 实训考核标准(1) 是否掌握正弦交流电路的基本特性和基本分析方法。(2) 是否掌握正弦交流电路中的实验方法。(3) 是否掌握用功率表、电压表、电流表测量交流电路参数的实验技能。1.1.3 实训知识准备1.1.4 实训考核标准1

3、.2.1 案例题目 正弦交流电路参数的测量1.2 实训案例操作分析1.2.2 实训目的(1) 深入理解正弦交流电路的基本特性和基本分析方法。(2) 掌握使用电压表、电流表、功率表测量交流电路的方法。(3) 掌握正弦交流电路的实验研究方法。(4) 掌握仪器仪表的使用技能。 1.2.1 案例题目1.2 实训案例操作分析1.2.2 1.2.3 实训原理阻抗的模 |Z|= U / I ； 功率因数 cos = P / UI ；等效电阻 R= P / I2 = |Z| cos ；等效电抗 X= |Z | sin 。(1) 在交流电路中，测量负载等值参数的方法很多，可用欧姆表、电感或电桥直接测得，也可用交

4、流电压表、交流电流表和功率表分别测出U、I、P三个量后，再通过计算得出，这种测量方法称为三表法，它是测量交流电路等值参数的基本方法。其关系式为：1.2.3 实训原理阻抗的模 |Z|= U / I ；(2) 无源一端口网络的等值参数的测量 同样采取上述方法，分别测出U、I、P三个量后再进行计算，但算出的X值是等值容性，还是等值感性，需用下述方法来确定： L 功率因数表测量法 接功率因数表（功率因数表的接法与功率表相同）直接测出，超前为容性，滞后为感性。 L 示波器观察法 用示波器直接观察电压和电流波形的相位超前或滞后来确定。(2) 无源一端口网络的等值参数的测量(3) 仪表内阻对测量结果影响的测

5、量 上述交流参数的测量、计算是在忽略仪表内阻的情况下得出的。当三块表都接入测量电路时，三块表的内阻对测量结果会有影响。为分析比较，实验可采用电流表外接和电压表外接两种接线方式进行。(4) 实验采用边监视电流边调压的方法 为了确保人身、设备安全，整个实验操作应采用电压从零起调，监视电流达到给定值后，再进行电压测量的方法。所以每次测试前后，调压器都要保证从0起调，并退回0位。(3) 仪表内阻对测量结果影响的测量(4) 实验采用边监视电1.2.4 实训仪器和设备序号名 称型 号规 格数量备 注1多路稳压电源YB1731或SS17911直流032V2单相调压器0-250V0.5KVA，2A13指针万用

6、表MF-47或500型14数字万用表UT-52或DT-990915交流电流表T51型0.5级1T77型6交流电压表T51型0.5级1T77型7单相电度表T51型0.5级1T77型8数字电感电容表LC-6043型1L：1MH-2OH C：1PF-200F9仪表专用线4仪表配带10连接导线0.5-1mm红、绿、黄、兰绝缘导线表1.1 仪器仪表及元器件一览表1.2.4 实训仪器和设备序号名 称型 号规 1.2.5 实训内容和步骤 用三表法分别测量R、L、C三个元件的等值参数：(1) 用交流电压表、交流电流表和功率表分别测出U、I、P三个量后，再通过计算得出，这种测量方法称为三表法，它是测量交流电路等

7、值参数的基本方法。R、L、C电路的等值参数通常用三表法进行测量。 (2) 测量分别采用图4-1和图4-2所示电流表外接的两种不同电路，将电流表接线，检查无误后，进行测试，并算出电路参数。1.2.5 实训内容和步骤 用三表法分别测量R、L、C三图4-1图4-2 (2) 测量分别采用图4-1和图4-2所示电流表外接的两种不同电路，将电流表接线，检查无误后，进行测试，并算出电路参数。VV图4-1图4-2 (2) 测量分别采用图4-1和图4-2所示(3) 然后再按图4-3和图4-4所示电压表外接两种不同电路，将电压表接线，检查无误后，进行测试，并算出电路各参数。 图4-4V图4-3V(3) 然后再按图

8、4-3和图4-4所示电压表外接两种不同电路(4) 为了确保人身、设备的安全，整个实验操作采用边监视电流边调电压的方法进行，保证电压从零起调，并监视电流，当电流达到给定值后，再测量电压。所以每次测试前后，调压器都要保证从0起调，并退回0位。(5) 直接测量法，分别用万用表欧姆档、数字电感电容表等，直接测量R、L、C电路等值参数U、I、P值，并将测量结果记录下来，以便进行研究比较。(4) 为了确保人身、设备的安全，整个实验操作采用边监视电流(1) 测量交流电路参数的方法有哪几种？ 如何用三表法测量电路参数U、I、P值？(2) 功率表的工作原理是什么？ 如何正确接线、读数及测量？(3) 如何用示波器

9、观察交流电路的电流与电压波形？(4) 为什么调压器的输入、输出端不能接错？ 为什么使用后要及时退回到0位？(5) 电压表、电流表的工作原理是什么？ 如何正确接线、读数及测量？ 1.2.6 实训思考题(1) 测量交流电路参数的方法有哪几种？1.2.6 实训(1) 正确选择仪表量程，电流表量程要大于或等于计算电流的最大值；电压表量程要大于或等于计算电压的最大值，而且电流表与功率表电流量程要一致，电压表与功率表电压量程要一致。 (2) 电容的电压不能超过允许值，电阻的功率不能超过允许值，否则极易损坏元器件。(3) 调压器输入端与输出端要认真连接，绝对不能接反，以确保实验安全。(4) 正确使用调压器，

10、要始终保证调压器从0起调，用后退回0位。(5) 改接电路，一定要在断电情况下进行。用电感、电容表直接测量电感、电容值时，更要注意断电和对储能器件放电后进行。(6) 进行测试操作时，为了防止触电，要保证不接触带电部分，只接触绝缘部分。 1.2.7 注意事项(1) 正确选择仪表量程，电流表量程要大于或等于计算电流的最(1) 实训名称：正弦交流电路参数的测量。(2) 实训目的：请参阅1.2.2小节。(3) 实训原理：简单说明原理，并附上实验电路图或实验原理图，请参阅1.2.3小节。(4) 实训仪器仪表和元器件： 列表写明仪器仪表的名称、型号、规格、数量等，请参阅1.2.4小节中的表1.1。 1.2.

11、8 实训报告要求(1) 实训名称：正弦交流电路参数的测量。1.2.8 实训(5) 实训内容和步骤： 根据实验数据计算各被测元件参数值，并比较电压表内接与外接两种方法测试结果是否相同，分析产生误差的原因。 画出电流表、电压表、功率表三表法测量交流参数时，采用电压表外接与电流表外接的实际电路图。 分别画出微分电路、积分电路输出波形，并指出随着电阻R值的不同，波形有何变化。请参阅1.2.5小节。(6) 思考题：通过实训全过程，结合教材，对1.2.6实训思考题，进行回答。(7) 注意事项：请参阅1.2.7小节。 (5) 实训内容和步骤：1.3.1 实训目的 (1) 通过实验加深对感性电路的理解，研究提

12、高感性负载功率因数的方法。(2) 掌握日光灯工作的基本原理和电路接线方法。(3) 验证感性电路电流相量的关系。(4) 熟练掌握电工仪器仪表的使用技能。 1.3 实训项目一 感性电路功率因数的提高1.3.1 实训目的 1.3 实训项目一(1) 日光灯是一种感性负载，它是由灯管A、镇流器L（带铁芯电感线圈）和启辉器S组成，可以把它看成是一个等值电感L和一个等值电阻R串联而成的电路，如图4-5所示。 图4-51.3.2 实训原理(1) 日光灯是一种感性负载，它是由灯管A、镇流器L（带铁芯 (2) 接通电源后，启辉器内发生辉光放电，双金属片受热弯曲，触点接通，将灯丝预热，使它发射电子。启辉器接通后，辉

13、光放电停止，双金属片冷却，又把触点断开，这时，镇流器感应出高电压加在灯管两端使日光灯管放电，产生大量紫外线，被灯管内壁的荧光粉吸收后，幅射出可见光，日光灯就开始正常工作。图4-5 (2) 接通电源后，启辉器内发生辉光放电，双金属片受热(3) 启辉器相当一只自动开关，既能自动接通电路，加热灯丝；也能自动断开电路，使镇流器产生高压，将灯管击穿放电。(4) 镇流器的作用除了感应高压使灯管放电外，在日光灯正常工作时，起限制电流的作用，镇流器的名称也由此而来。由于电路中串联着镇流器，它是一个电感量较大的线圈，因而整个电路的功率因数不高。(5) 为了提高功率因数，通常在日光灯接电源两端并联一个电容器。实验

14、时，可并联一个可变电容器，当电容的容量逐渐增加时，电容支路电流Ic也随之增大，因Ic超前电压90，可以抵消电流IG的一部分无功分量IGL，结果总电流I逐渐减小。但如果电容器C增加过多（过补偿），ICS IGL，总电流又将增大，I3 I2 。 (3) 启辉器相当一只自动开关，既能自动接通电路，加热灯丝；1.3.3 实训仪器和设备序号名 称型 号规 格数量备 注1交流稳压电源220V0.5 KVA，2A12功率表T51型0.5级1T77型3指针万用表MF-471或500型4数字万用表UT-52或DT-990915交流电流表T51型0.5级1T77型6交流电压表T51型0.5级1T77型7日光灯20

15、W220V1全套8可变电容器450VC：0-10F或可变电容箱9数字电感电容表LC-6043型1L：1MH-2OH C：1PF-200F10电流表插座111连接导线0.5-1mm红、绿、黄、兰绝缘导线表1.2 仪器仪表及元器件一览表 1.3.3 实训仪器和设备序号名 称型 号规 (1) 日光灯电路是一个复杂的非线性电路，原因有二，其一是灯管在交流电压接近零时熄灭，使电流间隙中断，其二是镇流器为非线性电感。日光灯管功率及镇流器所消耗功率都随温度而变，在不同环境温度中，功率会有所变化，此外，电容器在交流电路中有一定的介质损耗。(2) 将日光灯及可变电容器按图4-6所示电路连接。在各支路串联接入电流

16、表插座，再将功率表接入线路，按图接线，检查无误后，接通电源，电压增加至220V。 1.3.4 实训内容和步骤(1) 日光灯电路是一个复杂的非线性电路，原因有二，其一是灯(2) 将日光灯及可变电容器按图4-6所示电路连接。在各支路串联接入电流表插座，再将功率表接入线路，按图4-6接线，检查无误后，接通电源，电压增加至220V。 图4-6(2) 将日光灯及可变电容器按图4-6所示电路连接。在各支路(3) 改变可变电容器的电容值，先使C=0，测日光灯单元（灯管，镇流器）二端的电压及电源电压，读取此时灯管电流IG及功率表读数P。(4) 逐渐增加电容C的数值，测量各支路的电流和总电流。电容不要超过6F，

17、否则电容电流过大。(5) 完成实验数据测试后，将实验结果填入表1.3内，并根据实验结果绘出总电流I = F（C）的曲线 (3) 改变可变电容器的电容值，先使C=0，测日光灯单元（灯表1.3 实验结果 电容（f）总电压U（V）UL（V）UA（V）总电流I（mA）IC（mA）IG（mA）功率P（W）00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.05.56.0表1.3 实验结果 电容总电压UL（V）UA（V）总电流 (1)日光灯启动电压，一般在180V左右。日光灯启动时，电流较大（约0.6A），日光灯工作电流约0.37A，注意仪表量限选择。 (2)功率表的同名端应按标准接法连结，否则在

18、模拟式功率表中，表的指针将发生反向偏转，而数字式功率表则无显示。 (3)如果使用功率与功率因数的组合仪表时，则电流部分的量限在起动时为4A,正常工作时为0.4A。 (4) 测量时，要注意电压极性，电流的方向，并标出、号。 (5) 在填写实验记录时，电路名称要与各点的标号对应。 (1) 如何用三表法测量交流电路参数U、I、P值？(2) 日光灯的工作原理是什么？如何正确接线？(3) 如何提高日光灯的功率因数？1.3.5 实训思考题1.3.6 注意事项 (1)日光灯启动电压，一般在180V左右。日光灯启动时，(1) 实训名称：感性电路功率因数的提高。(2) 实训目的：请参阅1.3.1小节。(3) 实

19、训原理：简单说明原理，并附上实验电路图或实验原理图，请参阅1.3.2小节。(4) 实训仪器仪表和元器件：列表写明仪器仪表的名称、型号、规格、数量等，请参阅1.3.3中表4-2 。(5) 实训内容和步骤： 记录实验数据，根据实验数据做出COS=f(c),I=f(c)的曲线。 计算不同情况下的功率因数，说明功率因数变化的原因。 分析计算功率因数最大时的电容值。 请参阅1.3.4小节。(6) 思考题：通过实训全过程，结合教材，对1.3.5实训思考题，进行回答。(7) 注意事项：请参阅1.3.6小节。1.3.7 实训报告要求(1) 实训名称：感性电路功率因数的提高。1.3.7 (1) 深入理解正弦交流

20、电路的特性以及与电流、电压和功率之间的关系。 (2) 掌握用电压表、电流表和功率表测量正弦交流电路技术参数的方法。 (3) 掌握功率表的基本原理和使用技术。1.4 实训项目二 *正弦交流电路功率的测量1.4.1 实训目的 (1) 深入理解正弦交流电路的特性以及与电流、电压和功率(1) 在交流电路中，测量负载等值参数的方法很多，通常是用交流电压表、交流电流表和功率表分别测出U、I、P三个量后，再通过计算得出。这种测量方法称为“三表法”，它是测量交流电路等值参数的基本方法。1.4.2 实训原理(2) 在交流电路一端口网络中，一般用功率表W测量Z的功率P，用电压表，电流表分别测量Z的电压与电流，如图

21、4-7所示。(3) 如果Z的阻抗为感性，则有： 阻抗的模 |Z|= U / I 功率因数 cos = P / UI (4) 由上式可计算出等值参数为： 等效电阻 R= P / I2 = |Z| cos 等效电抗 X= |Z | sin(5) 如果Z是容性阻抗，则其等值参数为： R=|Z| cos C=1/Xc=1/|Z|sin(1) 在交流电路中，测量负载等值参数的方法很多，通常是用交图4-7AVW 在交流电路一端口网络中，一般用功率表W测量Z的功率P，用电压表，电流表分别测量Z的电压与电流，如图4-7所示。图4-7AVW 在交流电路一端口网络中，一般用功率表W测1.3.3 实训仪器和设备序号

22、名 称型 号规 格数量备 注1交流稳压电源220V0.5 KVA，2A12功率表T51型0.5级1或T77型3指针万用表MF-471或500型4数字万用表UT-52或DT-990915交流电流表T51型0.5级1T77型6交流电压表T51型0.5级1T77型7电阻箱20W220V1全套8可变电容器450VC：0-100F或可变电容箱9单相调压器 0-250V0.5KVA，2A110电感线圈0.5KVA，5A11mL-10L11变频电源 0-250V0.5KVA，5A10-1KH12连接导线0.5-1mm红、绿、黄、兰绝缘导线表1.4 仪器仪表及元器件一览表 1.3.3 实训仪器和设备序号名 称

23、型 号规 (1) 按图4-7所示电路接线，在图4-7中，阻抗网络Z采用图4-8结构，如图4-8所示。电容C=10f，可用电容箱电容， T为单相变压器036V，副边输入端（具有L和RL）R用电阻箱。 图4-8(2) 按图接好线，将功率表同名端连在一起，电流量限可选0.4A，电压量选50V，正弦功率电抗（F=100Hz）输出电压逐渐增加至18V左右，增加过程中，随时观察电流表、电压表和功率表的变化，显示值不要超过功率表量限。 1.4.4 实训内容和步骤(1) 按图4-7所示电路接线，在图4-7中，阻抗网络Z采用(3) 将直接测量值、中间计算量、网络等效参数等实验数据填入表4.5内。直接测量值中间计算量网络等效参数U(V)I(A)P(W)Z()CosR()L或C表4.5 实验数据 (3) 将直接测量值、中间计算量、网络等效参数等实验数据填(1)什么是三表法？ 如何用三表法测量电路等效参数U、I、P值？(2)功率表的工