电工电子技术 课件 项目二 正弦交流电路

任务一：简单的家庭照明电路设计任务导学简要阐述家庭照明电路的控制特点?家庭照明电路中所用到的电气元器件有哪些?各起什么作用?如何使用这些元器件?元器件上面的参数表示什么意思?

任务导学家庭照明电路中有一个开关控制一盏灯的，比如餐厅灯；也有一个开关可控制一组灯的，比如客厅的筒灯，灯带；也有一盏灯可由两个开关同时控制的，比如卧室的单开双控等。家庭照明电路中有电源、开关、灯、导线、空气自动开关等，电源起到激励的作用，是能量的来源；导线为电流流通的路径；开关起到控制回路状态的作用；灯是负载，为用电设备，将电能转化为光和热能；空气自动开关起到保护和总回路的通断作用。普通家庭照明电源一般都是交流220V供电的，这些用电设备上的参数大致有额定电压UN，额定功率PN，额定电流IN，频率（50HZ），光源类型（LED光源），材质等参数。任务导学电气元件和电气设备长期安全工作时所允许的最大电流、电压和功率分别称为额定电流、额定电压和额定功率。电气元件和电气设备在额定功率下的工作状态称为额定工作状态，也称为满载。低于额定功率的工作状态称为轻载，高于额定功率的状态称为超载或过载。电气元件和电气设备在超载状态下很容易被烧坏，因此实际中采用相应的措施来防止过载现象的发生。电源设备的额定功率标志着电源的供电能力，是长期运行时允许的上限值，电源输出的功率由外电路决定，并不一定等于电源的额定功率。任务情境家庭照明电路中有些灯是单控的，如厨房灯，也有些灯是双控的，如走廊灯和卧室灯；根据使用要求设计家庭照明电路，分析各元器件在电路中所起的作用绘制电路模型，简述其工作过程。任务实施如图２-１所示，现有一个２２０Ｖ的单相交流电源、一个单相电能表、一个低压断路器、一个双控开关、一个荧光灯、导线若干，根据所给元器件设计由双控开关控制荧光灯亮灭的电路，要求该电路能计算用电量。１)图２-２中ＡＣ２２０Ｖ电源中ＡＣ的含义是什么?２２０Ｖ指的是什么值?符号Ｌ和Ｎ各表示什么?完成表２-１。图2-2交流电源示意图名称AC220VLN含义

表2-1交流电源参数的含义２)正弦交流电参数的表示方式有哪些?分别包含哪些要素?完成表２-２(以正弦交流电压为例)。表示方式表达式包含要素瞬时值表示法

相量表示法

表2-2正弦交流电量的表示法及其要素３)假设图２-２中的交流电源的初相角为０°，用瞬时值表示法和相量表示法写出该交流电源的表达式(见表２-３)。表示方式表达式瞬时值表示法

相量表示法表2-3２２０Ｖ正弦交流电源的表示法交流电源示意图４)图２-３为双控开关的内部接线端子示意图，实际使用中如何进行接线?哪个端子相当于ＣＯＭ端?Ｌ、Ｌ１、Ｌ２三个端子共有几种组合状态?图2-3单刀双控开关接线端子示意图５)图２-４为单相电能表示意图，电能表的作用是什么?在线路中四个端子如何接线?电能表的参数有哪些?各参数的含义是什么?完成表２-４。电能表的作用

电能表读数（KW·h）的含义

电能表端子1、2、3、4的接法

电能表参数的含义参数220V20（40）A50HZ300r/KWh含义

表2-4电能表相关信息表6）请根据图2-1将各元器件的功用填入表2-5中。名称AC220V交流电源电能表断路器双控开关荧光灯功用

表2-5双控开关控制荧光灯电路中各元器件的功用图2-1家用照明电路元器件图7）根据图２-１所给的元器件设计家庭照明电路，要求用双控开关控制荧光灯的亮和灭，并用单相电流表测其使用的电能，在图２-１中用导线正确连接各元器件，注意横平竖直的布线方式。图2-5单刀双控开关控制荧光灯的接线示意图8）荧光灯中的灯管和整流器用理想化的元器件模型来等效，填入表２-６，将荧光灯的电路模型绘制在图２-５中。名称荧光灯整流器理想化的电路元件

表2-6荧光灯中灯管和整流器的等效元件图2-6荧光灯电路的模型9）简述荧光灯亮灭控制电路的工作过程。知识链接一、正弦交流电的三要素二、同频率正弦电量之间的相位差三、复数和复数的运算四、正弦电量的相量表示法五、单相电能表

六、双控开关六、荧光灯

一、正弦交流电的三要素电工电子技术

黄燕华正弦交流电的三要素正弦交流电量随时间按照正弦规律变化。ψi0tiImT正弦交流电量正、负半周的确定。Ri先假定正弦交流电量的参考方向一.正弦交流电量的三要素如i、u、e等。瞬时值用小写字母表示ψi0tiImTRiImωψi正弦交流电量的瞬时值表示式i=Imsin（ωt+ψi）正弦交流电量的三要素ψi0tiT用大写字母加下标m表示Im（一）最大值峰值、振幅值如Im、Um、Em等。表示数值大小的特征。ψi0tiIm（二）周期、频率和角频率频率：用小写字母f表示，单位是赫兹（Hz）。角频率：正弦交流电量变化一周期对应变化了2π弧度，角频率ω就是单位时间内变化的角度(电角度),单位是rad/s。T表示正弦交流电量随时间变化快慢的特征量。周期：用大写字母

T表示，单位是秒（s）。电角度和电角频率工频交流电：f=50Hz、T

=0.02s

ω=100πrad／s=314rad／s单位：弧度每秒（rad／s）0tiT2πT／23T／23ππωt正弦交流电量波形图的横坐标轴(时间轴)既可用时间(t)标注,也可用电角度(ωt)标注。(三)初相位i=Imsin（ωt+ψi）相位正弦电量在任意瞬时的电角度(ωt+ψi)称为相位角,简称相位。相位表示正弦电量随时间变化的进程，决定了该瞬时正弦电量的状态(数值正负、大小和变化趋势)。i(t1)=Im

sin（ωt1

+ψi）数值变化趋势是增加(di／dt＞0)Im0ωtiΨi例如t=t1时,对应波形A点ωt1+ΨiAt1i(t1)正弦电流瞬时值i(t1)＞0是正值

对应A点在纵轴上的截距0ωtiIm在计时起点t=0时,正弦电量所对应的电角度ψi称为初相角又称初相位。正弦量的零点i（0）初相角ψiψi初相角是ψiΨi＞0i(0)

=Imsinψii(0)＞0初相角ψi决定了正弦电量在计时起点t=0时的状态(正、负值、大小和变化趋势）。数值变化趋势是增加正弦电量的相位(ωt+ψi),即任意瞬时状态均与初相角ψi有关,故初相角ψi

是正弦电量的三要素之一。初相角ψi与计时起点（t=0）的选取有关，选取的计时起点不同，初相角ψi不同。ωtψi0ii（0）Ψi＜0i(0)＜0

Ψi=0i(0)=0i=Im

sinωtωt0i参考正弦量ωtiψi0i（0）2π+ψi?初相角的选取主值范围解：据瞬时值表示式最大值Um=190.52V角频率ω=314rad／s频率初相角ψu=60°例题正弦电压u=190.52sin(314t+60°)V，

试求

最大值、频率和初相角。190.52u／Vωt060°二、同频率正弦电量之间的相位差电工电子技术

黄燕华二.同频率正弦电量之间的相位差相位差表示同频率正弦电量随时间变化的先后顺序。两个同频率正弦电量的相位之差称为相位差，用φ表示。例如u=Umsin（ωt+ψu）i=Imsin（ωt+ψi）φ=（ωt+ψu）--（ωt+ψi）=ψu--ψi同频率正弦电量随时间变化的进程不一致、有先有后。0ωtφψiψuui0ωtφψiψuui0ωtφψuψiui两个同频率正弦电量之间的相位差φ就等于它们的初相之差。相位差有以下几种情况（1）ψu＞ψi相位差

φ=ψu--ψi

＞0u超前于i或i滞后于u。（2）ψu＜ψi相位差

φ=ψu--ψi

＜0i超前于u或u滞后于i。ψu=ψi0ωtuiψuφ0ωtψiui（3）ψu=ψi相位差φ=ψu--ψi

=0u与i同相位。（4）相位差φ=ψu--ψi

=±πu与i反相。选择计时起点不同，两个同频率正弦电量的初相不同，但它们之间的相位差不变。即两个同频率正弦电量之间的相位差与计时起点无关。三、复数和复数的运算电工电子技术

黄燕华复数和复数的运算(一)复数的表示形式复数由实部和虚部组成A=a+jba实部b虚部虚数单位在复数平面上复数A与一个确定的点相对应→与一个确定的矢量相对应,称为复数矢量。+jA（a、b）ab0+1φA=a+jb矢量的模辐角+jA（a、b）ab0+1φ实部虚部复数的直角坐标形式+jA（a、b）ab0+1φ复数的三角函数形式复数的指数形式复数的极坐标形式例题请写出其极坐标形式，并在复数平面上画出复数矢量A。已知复数A的代数形式A的模+1+j0+8－6A36.87°复数A

的矢量图解A的幅角A的极坐标形式a=10×cos150°=--8.66b=10×sin150°=5B的直角坐标形式B=－8.66+j5+1+j0复数B的矢量图B+5－8.66150°例题请写出其直角坐标形式，在复数平面上画出复数矢量B。B的实部B的虚部复数的运算1.加、减运算A=A1±A2=（a1±

a2）+j（b1±

b2）两个复数用直角坐标形式进行：实部和虚部分别相加或相减。两个复数2.乘、除运算乘法运算：用极坐标形式进行，模相乘、幅角相加。除法运算:用极坐标形式进行，模相除、幅角相减。j旋转90°的算子+j=0+j=1∠90°任意复数A乘以+j，其模不变，幅角增加90°，即对应矢量逆时针方向旋转90°。A+1+j0+jA复数A乘以+jj旋转90°的算子--j=0--j=1∠--90°任意复数A乘以--j，其模不变，幅角减小90°，即对应矢量顺时针方向旋转90°。A+1+j0--jA复数A乘以--j四、正弦电量的相量表示法电工电子技术

黄燕华正弦电量的表示方法波形图表示形式u=Umsin（ωt+ψu）i=Imsin（ωt+ψi）0ωtφψiψuui瞬时值表示式(一)相量仍以正弦电压为例u=Umsin(ωt+ψu)在线性交流电路中，各正弦电量的频率相同，即频率f为已知。因此，求解未知正弦电量，只需确定其最大值（有效值）和初相即可。正弦电量的最大值和初相可以用直角坐标平面上的一个静止的矢量表示。0ωti0XYu（0）ψuUmu（0）Umψu0XY0ωtiUmψu该矢量的模等于正弦电压的最大值Um矢量与横轴的夹角正弦电压的初相角ψu该矢量在纵轴的投影就等于t=0时,正弦电压的数值u(0)=UmsinψuUmψuu（0）u（0）正弦电量的相量表示法就是用复数表示正弦电量。正弦电量（最大值和初相）→复数→矢量u（0）0XY0ωtiUmu（0）ψuψuUmt=0时,对应矢量的复数表示式由于在实用中大多使用正弦电量有效值表示其大小,故取复数的模等于正弦电量的有效值相量：表示正弦电量有效值和初相的复数。相量正弦电流i=Imsin（ωt+ψi）正弦电动势e

=Emsin（ωt+ψe）相量相量图相量图：相量在复数平面上的几何图形表示。在同一相量图中各相量所代表的正弦电量的频率必须是相同的。代表不同频率正弦电量的相量不能画在同一相量图中。45°0+1+j已知相量已知相量60°五、单相电能表电工电子技术

黄燕华单相电能表电度表又称电能表，火表，千瓦小时表。单相电能表是一种用于测量单相电能的装置，采用机械式或电子式测量原理。一般是民用，接220V的设备。计量单位是千瓦时，即1千瓦负荷工作1小时所消耗电能。主要结构是由电压线圈、电流线圈、转盘、转轴、制动磁铁、齿轮、计度器等组成。电能表是利用电压和电流线圈在铝盘上产生的涡流与交变磁通相互作用产生电磁力，使铝盘转动，同时引入制动力矩，使铝盘转速与负载功率成正比，通过轴向齿轮传动，由计度器积算出转盘转数而测定出电能。单相机械式电度表实物图、单相机械式电能表仿真软件中示意图单相电子式电能表实物图、单相电子式电能表仿真软件中示意图家用单相电表接线方法：四个接线柱，从左到右分别接火线进线、火线出线、零线进线、零线出线，例如：从左往右分别是端子1、2、3、4。端子1、2接火线，一般1进2出。端子3、4接零线，一般3进4出。如图所示。图单相电能表接线示意图六、双控开关电工电子技术

黄燕华双控开关SPDT：全称是SinglePoleDoubleThrow，中文名称为单刀双掷开关，也称单刀双控开关。图形符号如图所示，有三个接线端，分别是L、L1、L2，当将L、L2接入回路中时，若触头在L、L2之间则回路接通，当触头在L、L1之间是回路断开。在家庭照明电路中使用的单刀双控开关在仿真软件中的实物图（正反面）和内部接线方式和参数如图所示。单刀双控开关图形符号

单刀双控开关实物图、反面示意图、内部接线方法图六、荧光灯电工电子技术

黄燕华荧光灯荧光灯又名日光灯，由于它的发光效率比普通的白炽灯要高出3倍以上，寿命则是白炽灯的2〜3倍，是最经济的照明灯具之一。同时它发出的光具有光色柔和、接近自然光等优点。荧光灯是一种低压汞放电灯具，通常由灯管、镇流器和启辉器等组成。灯管是一根直径为15〜38mm的玻璃管，管内充有低压水银蒸气，管的内壁上涂有一层荧光粉，灯管的两端各有一根灯丝，其构造如图所示。

荧光灯灯管构造和工作原理启辉器是一个小玻璃泡被抽成真空后，充以氖气。内部装有一个固定的静触片和一个用双金属片做成的U形动触片，静触片和动触片之间有0.5mm左右的间隙。静触片和动触片通过各自的引线接出，构造如图所示。镇流器是一个缠绕在硅钢片铁心上的电感线圈，有两个作用。第一，与启辉器配合，在通电启动瞬间产生高电压使灯管放电；第二，荧光灯启动后正常工作时，镇流器与灯管串联起分压、限流作用。启辉器构造普通荧光灯的接线如图所示。荧光灯外接交流电源，闭合开关QS，此时，由于电源电压较低，不能使灯管内的水银原子电离放电，所以灯管是不导电的。致使镇流器、灯丝和启辉器串联，接在电源端，电源电压全部加在启辉器两个触片之间的狭窄间隙内，造成玻璃泡中的氖气辉光放电，使动触片受热。由于构成动触片的两种金属膨胀系数不一样，使动触片膨胀伸展，并与静触片接触，将整个电路接通。于是，电流流过灯丝，为灯丝加热，并使其发射电子。动、静触片接触后，启辉器内的辉光放电终止，动触片冷却缩回，动、静触片分离，断开电路。此时，镇流器线圈中的电流突然中断，产生非常大的自感电动势(为800-1500V),并与电源电压叠加，加在灯管的两端，这样高的电压足以使灯管内的水银蒸气电离，产生孤光放电，灯管被点燃发光。灯管正常工作后，只需较低的电压即可维持管内气体放电，此时镇流器起分压、限流作用。也正是由于灯管电压较低，已不能再使启辉器产生放电，动、静触片保持分离状态，并等待下次启动时再用。荧光灯接线在对荧光灯电路进行分析计算时，可近似将灯管用电阻元件R表示，镇流器用电感元件L和电阻RL的串联组合表示，荧光灯电路模型如图所示。由于荧光灯电路是感性电路，为了提高功率因数，应与其并联一个容量合适的电容器。荧光灯电路模型任务实施如图２-１所示，现有一个２２０Ｖ的单相交流电源、一个单相电能表、一个低压断路器、一个双控开关、一个荧光灯、导线若干，根据所给元器件设计由双控开关控制荧光灯亮灭的电路，要求该电路能计算用电量。１)图２-２中ＡＣ２２０Ｖ电源中ＡＣ的含义是什么?２２０Ｖ指的是什么值?符号Ｌ和Ｎ各表示什么?完成表２-１。图2-2交流电源示意图名称AC220VLN含义

表2-1交流电源参数的含义名称AC220VLN含义交流电源工作电压220V（有效值）相线（火线）零线（中性线）２)正弦交流电参数的表示方式有哪些?分别包含哪些要素?完成表２-２(以正弦交流电压为例)。表示方式表达式包含要素瞬时值表示法

相量表示法

表2-2正弦交流电量的表示法及其要素表示方式表达式包含要素瞬时值表示正弦交流电量的相量表示形式

３)假设图２-２中的交流电源的初相角为０°，用瞬时值表示法和相量表示法写出该交流电源的表达式(见表２-３)。表示方式表达式瞬时值表示法

相量表示法表2-3２２０Ｖ正弦交流电源的表示法交流电源示意图表示方式表达式瞬时值表示因工频交流电的频率为50HZ，所以角频率ω=2πf=314rad/s220V正弦交流电源的相量表示形式４)图２-３为双控开关的内部接线端子示意图，实际使用中如何进行接线?哪个端子相当于ＣＯＭ端?Ｌ、Ｌ１、Ｌ２三个端子共有几种组合状态?图2-3单刀双控开关接线端子示意图在图2.3中的单刀双控开关中三个端子的L相当于COM端（公共端），任何状态下都是有一对触点闭合，一对触点断开，当我们按下开关的时候这两对触头的状态会改变，比如，L、L2这一对触头闭合时，L、L1这对触头一定是断开的，当我们切换开关时触头状态也是跟着切换的。因此L、L1、L2三个端子总共有两种状态，分别是①：L、L2触头闭合且L、L1触头断开；②：L、L2触头断开且L、L1触头闭合。单刀双控开关的接线端子示意图５)图２-４为单相电能表示意图，电能表的作用是什么?在线路中四个端子如何接线?电能表的参数有哪些?各参数的含义是什么?完成表２-４。电能表的作用

电能表读数（KW·h）的含义

电能表端子1、2、3、4的接法

电能表参数的含义参数220V20（40）A50HZ300r/KWh含义

表2-4电能表相关信息表电能表的作用电能表是用来测量电路中消耗电能的仪表，又称为电度表、火表、千瓦小时表。电度表读数含义KW·h是耗电计量参数，即：电量单位“度”电能表端子1、2、3、4接法端子1、2接火线，一般1进2出。端子3、4接零线，一般3进4出。电能表参数的含义参数220V20（40）A50HZ300r/KWh含义电能表的进线电压额定工作电流为20A，最大工作电流为40A适用的电源频率为50HZ用电设备每消耗1KWh的电能，电能表的转盘转过300转6）请根据图2-1将各元器件的功用填入表2-5中。名称AC220V交流电源电能表断路器双控开关荧光灯功用

表2-5双控开关控制荧光灯电路中各元器件的功用图2-1家用照明电路元器件图名称AC220V电源电能表断路器单刀双控开关荧光灯功用提供220V的交流电源计算消耗的电量通断和保护的作用控制灯的亮灭用电设备（负载）7）根据图２-１所给的元器件设计家庭照明电路，要求用双控开关控制荧光灯的亮和灭，并用单相电流表测其使用的电能，在图２-１中用导线正确连接各元器件，注意横平竖直的布线方式。图2-5单刀双控开关控制荧光灯的接线示意图8）荧光灯中的灯管和整流器用理想化的元器件模型来等效，填入表２-６，将荧光灯的电路模型绘制在图２-５中。名称荧光灯整流器理想化的电路元件

表2-6荧光灯中灯管和整流器的等效元件图2-6荧光灯电路的模型名称灯管整流器理想化的电路元件电阻R电阻RL和电感L的串联荧光灯电路的模型9）简述荧光灯亮灭控制电路的工作过程。当单刀双控开关S处于闭合位置时，回路接通，回路中有电流流过，荧光灯被点亮，当S处于断开位置时，回路断开，回路中没有电流流过，荧光灯处于灭的状态。谢谢！基于Multisim的家庭照明电路仿真分析电工电子技术

黄燕华任务导学如何计算荧光灯电路中的电流和电压，如何基于Ｍｕｌｔｉｓｉｍ仿真软件中对电流、电压的数值和相位进行测量?

任务导学电路中的电流和电压的计算同样的符合基尔霍夫定律，即KCL、KVL两个定律；同时，电路中的电参量为交流电量，元器件的性质除了电阻性的还有电感性和电容性的，则计算时需要将交流电量转换为相量的形式，应同时考虑大小和相位之间的关系；

在Multisim软件中使用博德图仪可以测量相位关系，使用万用表可以测量电压电流的数值。任务情境图2-21双控开关控制的荧光灯电路１)在图２-２１中标出电路中各未知电参数的符号和方向。标注双控开关控制荧光灯电路中电参量的符号和方向任务实施2）求解整流器的感抗XL，整流器的等效阻抗Z1。3）求解荧光灯电路的总阻抗Z。4）写荧光灯电路中各未知电参量的计算公式和计算结果，完成表2-7中。表2-7荧光灯电路中的参数的计算公式及计算结果5）说明如何提高荧光灯电路的功率因数。6）基于Multisim仿真软件测出

。在Multisim仿真软件中构建仿型，将仪器仪表安装正确，将测量结果与步骤４)中的计算结果进行对比，完成表２-８。表2-8荧光灯电路参数仿真测量结果17、请用Multisim软件测出PR、P、cosφ1，在Multisim软件中构建仿型，将仪器仪表安装正确，将测量结果与步骤４)中的计算结果进行对比，完成表２-9。表2-9荧光灯电路参数仿真测量结果2知识链接一、电阻元件的交流电路二、电感元件的交流电路三、电容元件的交流电路四、功率因数的提高

五、Multisim软件中虚拟仪器的使用

一、电阻元件的交流电路电工电子技术

黄燕华电阻元件的正弦交流电路(一)电压与电流的关系线性电阻元件:欧姆定律+--Ruiu=Umsin(ωt+ψu)电阻元件的端电压电流u=Umsin(ωt+ψu)电阻元件的端电压电流1.频率关系通过电阻元件的电流与端电压是同频率的正弦电量。2.数值关系有效值电流与端电压有效值之间具有欧姆定律的形式。3.相位关系电流与端电压同相位。Ψu=Ψi(二)欧姆定律的相量形式或0Ψu=ψiωtiuui+1Ψi=Ψu(三)功率1.瞬时功率p=uiu=Umsinωti=Imsinωt电压电流瞬时功率p≥0电阻是耗能元件。+--Ruiωt0piiuuωt01.瞬时功率p≥0电阻是耗能元件。ωt0piiuuωt02.平均功率

有功功率表示电阻元件的实际耗能效果。+--Rui例题已知R=100Ω、电压u=311sin（314t+30°）V解:电压相量电流相量电流

计算电流i和平均功率P。平均功率P=UI=220×2.2=484W二、电感元件的交流电路电工电子技术

黄燕华电感元件的正弦交流电路电感线圈(电感器)的应用限流、扼流整流电路中的滤波器。调谐与选频谐振电路。镇流器荧光灯电路。电抗器电焊机中改变电感量L，满足焊接工艺要求。电感元件

理想元件只表示电流建立磁场，储存磁场能这一物理（电磁）性质是储能元件1.线性电感元件电感元件是表示电流建立磁场,储存磁场能这一电磁现象的理想元件。φi磁链ψ=NΦψ=LiL是常数单位:亨(利)(H)电感元件的储能线性电感元件磁链ψ与电流i成正比。i++----euL2.电感元件的伏安关系电感元件的图形符号及有关电量的正方向。电磁感应定律线性电感元件ψ=Li根据KVL电感元件的伏安关系电感元件的电压与通过的电流对时间的变化率成正比。在直流电路中,电感元件相当于无阻导线。(二)在正弦交流电路中电感元件电压与电流的关系通过电感元件的正弦交流电流电感元件的端电压i=Imsinωt通过电感元件的正弦交流电流电感元件的端电压i=Imsinωt1.频率关系电感元件端电压与电流是同频率的正弦电量。2.数值关系Um=ωLImIm=Um／(ωL)有效值表示式感抗

XL=ωL

单位:欧(姆)引入感抗后,电感元件端电压与电流的有效值之间具有欧姆定律的形式。感抗XL=ωL=2πfL感抗XL与电流的频率f成正比在直流电路中XL=0。3.相位关系i=Imsinωt电流电压相位差

φ=ψu--ψi=90°电压超前电流90°90°ωt0ui90°相量表示式jXL复数感抗或(三)功率1.瞬时功率i++----euLi=Imsinωt电流电压瞬时功率p以二倍频按正弦规律交变。瞬时功率p的最大值是UI。p＜0电感释放磁场能,返还电源,电感中的磁场在消失。p＞0电感吸收电能,并转换为磁场能,储存在磁场中。ωtp0ωtuuii0电感元件不消耗电功率,是储能元件。2.平均功率3.无功功率衡量电感元件与电源进行能量交换的规模。取瞬时功率的最大值表示单位:乏(尔)(var)或仟乏(kvar)三、电容元件的交流电路电工电子技术

黄燕华电容元件的交流电路电容元件：表示电路中储存电荷、建立电场、储存电场能这一电磁现象的理想元件。电容储存电场能储存的电荷量q∝U+qC+--U－qq=CU线性电容元件电容单位：法拉(F)--+uCi电容元件的伏安特性电容电流(一)

在正弦交流电路中电容元件电压与电流的关系交流电压

u=Umsinωt(2)数值关系容抗(1)频率关系电流i与电压u是同频率的正弦电量。交流电压

u=Umsinωt电容电流最大值有效值引入容抗之后,电压有效值与电流有效值之间具有欧姆定律的形式。电容C一定,频率f越高,容抗XC越小。在直流电路中f=0，XC→∞，电容可视为开路。电容具有隔直流、通交流的作用。高频电流越容易通过。容抗容抗的单位是欧姆。（三）相位关系交流电压

u=Umsinωt交流电流

i=Imsin（ωt+90°）相位差

φ=ψu--ψi=-－---90°电容电压u滞后电流i90°0Ψi=90°ωtiiuu0Ψi=90°ωtiiuu相量表示式或复数容抗相量图I·U·(二)功率1.瞬时功率交流电压

u=Umsinωt交流电流

i=Imsin（ωt+90°）1.瞬时功率瞬时功率p以二倍频按正弦规律交变。瞬时的功率p的最大值是UI。ωtuuii0p0ωtp＜0电容释放电场能,返还电源,电容中的电场在消失。p＞0电容吸收电能,并转换为电场能,储存在电场中。电容不消耗电功率,是储能元件。ωtuuii0p0ωt2.平均功率3.无功功率衡量电容元件与电源进行能量交换的规模。取瞬时功率的最大值表示单位:乏(尔)(var)或仟乏(kvar)四、功率因数的提高电工电子技术

黄燕华提高功率因数的方法原则:不影响负载的正常工作。电感元件的无功功率与电容元件的无功功率相互补偿。R1+-I·U·jXLIRL·原理:减小电路的无功功率。补偿电容器C方法：与电感性负载并联一个容量合适的电容器。-jXCIC·C分解无功分量有功分量IX=IRLsinφ1IR=IRLcosφ1IX·IR·电路的功率因数λ1=cosφ1I·总电流IRL·=U·IRL·φ1感性负载支路电流IRL·工作原理+-I·U·jXLR1IRL·未并联电容IX·IC·与无功分量相位相反、相互补偿有效值I＜IRLU·总电流I·与电压的相位差角φ2＜

φ1补偿后的功率因数λ2=cosφ2＞λ1=cosφ1+-I·U·jXL-jXCR1IRL·IC·IC·并入电容后,电容支路电流IC·U·IRL·IX·IR·φ1总电流I·IRL·=IC·+I·IC·φ2φ2U·IRL·IC·IC·IX·IR·φ1I·把功率因数从λ1=cosφ1提高到λ2=cosφ2应该并联电容器的容量。电容支路的电流

IC

=U／XC

=UωC代入上式注意P=UIRLcosφ1=UIcos1φ2五、Multisim软件中虚拟仪器的使用

电工电子技术

黄燕华（1）功率表功率表用来测量电路的交流、直流功率，功率的大小是流过电路的电流和电压差的乘积，量纲为瓦特。所以，功率表有四个引线端：分别是电压的正极和负极，电流的正极和负极。功率表中有两组端子，左边两个端子为电压输入端子，与所要测试的电路并联；右边两个端子为电流输入端子，与所要测试的电路串联。功率表也能测量功率因素，功率因素是电压和电流相位差角的余弦值。功率表的图标、接线符号、面板如图2-36所示。功率表图标、接线符号、面板示意图（2）博德图仪博德图仪(BodePlotter)能产生一个频率范围很宽的扫描信号，用于测量电路幅频特性和相频特性。博德图仪图标、接线符号如图2-37，面板如图2-38所示。显示屏显示的是测量幅频特性曲线。博德图仪图标、接线符号注意：使用博德图仪测量幅频特性和相频特性曲线时，电路输入端必须接有信号源。若没有信号源，电路将不能仿真。但使用何种信号源并不会影响测量结果，如用函数函数发生器或用元器件库中的AC_POWER作为电路输入端信号源，效果一样。博德图仪面板测量模式1）Mode模式选择Magnitude幅频特性测量。幅频特性是指在一定频带内，两测试点间（如电路输入in，电路输出out两测试点）的幅度比率随频率变化的特性，如电压放大器，放大器电压增益在一定频带内并非一致。为了了解在一个频带内段内放大器各频率点的电压增益，就要对放大器进行电压增益的幅频特性的测量。将博德图仪与被测电路相连，用鼠标单击按钮，博德图仪显示屏上就会绘制出幅频特性曲线。Phase相频特性的测量。相频特性曲线，是指在一定的频带段内，两测试点间（如电路输入in，电路输出out两测试点）的相位差值，以度表示。与测量幅频特性一样，用鼠标单击

按钮，相频特性曲线就会绘制出来。2）测量方法将仪器输入端口正极与电路in的正极相连，将仪器输出端口正极与电路out正极相连。将仪器输入端口的负极与仪器输出端口的负极一并接地。如果测量是针对一个组件的，则将博德图仪正极分别接到组件输入in和输出out两端，负极一并接地。水平轴与垂直轴的设置1）基本设置当比值或增益有较大变化范围时，坐标轴一般设置为对数的方式，这时频率通常也用对数表示。当刻度由对数（log）形式变为线性（lin）形式时，可以不必重新仿真，如图2-39所示。2）Horizontal水平轴刻度水平轴（X轴）显示的是频率。它的刻度由横轴的初始值和最终值决定。当要分析的频率范围比较大时，使用对数刻度。设置水平轴初始值（I）和最终值（F）时，切记：一定要是使（I<F），Multisim不允许（I>F）的情况出现。博德图仪坐标轴的设置3）Vertical纵轴刻度纵轴（Y轴）的刻度和单位是由测量的内容决定的，见表2-10。测量电压增益时，纵轴显示的是电路输出电压与输入电压的比率，使用对数坐标时，单位是分贝。使用线性时，显示输出电压与输入电压的比率。当测量相频响应曲线时，纵轴刻度显示相位角的差值，单位为度。设置纵轴（Y轴）初始值（I）和最终值（F）时，也一定要是使（I<F），Multisim不允许（I>F）的情况出现。测量内容使用坐标最小初始值最大最终值幅频增益log-200dB200dB幅频增益lin010e+09相频lin-720°720°测量内容读数垂直游标使用前一般都在博得图仪屏幕的左边沿上，如图2-40所示。移动博得图仪的垂直游标到某一频率上，与该频率相对应增益或相位的差值将被显示出来，如图2-40。游标所在位置频率对应测量值１)在图２-２１中标出电路中各未知电参数的符号和方向。标注双控开关控制荧光灯电路中电参量的符号和方向任务实施标注双控开关控制荧光灯电路中电参量的符号和方向2）求解整流器的感抗XL，整流器的等效阻抗Z1。

因感抗XL=ωL=2πfL所以代入参数得XL=2×3.14×50×1.47=461.58Ω因整流器的等效阻抗Z1=RL+jXL所以代入参数得

Z1=RL+jXL=50+j461.58=464.28∠83.82°3）求解荧光灯电路的总阻抗Z。因荧光灯的等效模型为灯管的电阻R和整流器的串联，所以有：Z=R+RL+jXL代入数值得Z=250+50+461.58j=300+461.58j=550.51∠57°4）写荧光灯电路中各未知电参量的计算公式和计算结果，完成表2-7中。表2-7荧光灯电路中的参数的计算公式及计算结果荧光灯电路中的参数的计算公式及计算结果5）说明如何提高荧光灯电路的功率因数。提高供电系统的功率因数的方法是在电感性负载的两端并联一个容量数值合适的电容器C，根据公式可得补偿电容量C为：

6）基于Multisim仿真软件测出

。在Multisim仿真软件中构建仿型，将仪器仪表安装正确，将测量结果与步骤４)中的计算结果进行对比，完成表２-８。表2-8荧光灯电路参数仿真测量结果1（1）测量模长（有效值）和辐角的注意要点：测量电压时应将万用表或者电压表应并联在被测电路中，测量交流电时应该选择交流AC档；测量电流时应将万用表或者电流表串联在被测电路中，同理，测量交流电量时应该选择交流AC档。（2）请绘制电压电流（有效值）、相位角的仿真电路接线示意图。（2）请绘制电压电流（有效值）、相位角的仿真电路接线示意图。（2）请绘制电压电流（有效值）、相位角的仿真电路接线示意图。表2-8单刀双控开关控制的荧光灯电路测量电压、电流和相位角仿真参数（参考）7、请用Multisim软件测出PR、P、cosφ1，在Multisim软件中构建仿型，将仪器仪表安装正确，将测量结果与步骤４)中的计算结果进行对比，完成表2-9。表2-9荧光灯电路参数仿真测量结果2（1）测量功率和功率因数的注意要点：测量功率因数时，功率因数表有四个接线端，左侧两个接线端为电压输入端子要与被测元器件并联，右边两个接线端为电流输入端要与被测电路串联，功率因数为电压与电流相位差角的余弦值。单刀双控开关控制的荧光灯电路测量功率和功率因数仿真示意图表2-9单刀双控开关控制的荧光灯电路测量功率和功率因数参数（参考）谢谢！任务三、正弦电路中参数的分析、计算与仿真电工电子技术

黄燕华任务导学交流电路中电参数的计算与直流电路中电参数的计算有什么异同?

任务导学项目一中直流电路回路中电参量的计算是在电阻性的线性电路中，回路中不涉及相位的计算，在交流电路中电参量的计算则涉及到相位的计算，每个电参量除了有数值还有相位，所以要用相量的形式来表示。当然基本的KVL、KCL、欧姆定律同样是满足的。任务情境收音机的原理是把从天线接收到的高频信号经检波(解调)还原成音频信号，送到耳机变成音波。由于广播事业的发展，天空中有了很多不同频率的无线电波。为了选择所需要的广播，在接收天线后，有一个选择性电路，它的作用是把所需的信号(电台)挑选出来，并把不需要的信号“滤掉”，以免产生干扰，这就是收听广播时使用的选台按钮，计算广播电路中的各电参数，分析收音机实现选台功能的原理。任务实施收音机选频电路示意图１)串联谐振发生的条件是什么?改变可调电容器Ｃ的电容量，就能使电路对所需广播信号发生串联谐振，现要接收ｆ０＝８２６ｋＨｚ的广播信号，计算可调电容器的电容量Ｃ。２)什么是谐振的品质因数?为什么要引入谐振的品质因数?求出谐振电路的品质因数Ｑ。３)假设该频率信号的电压有效值Ｕ＝１４μＶ，计算电路中的电流Ｉ及电容器两端的电压ＵＣ。４)假设信号频率为ｆ＝８１８ｋＨｚ，计算其电容器的容抗和电路的电抗，计算电路中总阻抗Ｚ。５)假设信号频率为ｆ＝８１８ｋＨｚ，其电压有效值也是Ｕ＝１４μＶ，计算电路中的电流Ｉ′及电容器两端的电压Ｕ′Ｃ。６)在输入信号电压有效值相同时，比较谐振频率ｆ０＝８２６ｋＨｚ和非谐振频率ｆ＝８１８ｋＨｚ下电容器两端电压的数值关系。７)基于Ｍｕｌｔｉｓｉｍ仿真软件仿真以上电路中的电参数，并将仿真结果和计算结果填入表２-１１中(提示:用Ｍｕｌｔｉｓｉｍ仿真软件中的交流分析模块进行交流电路中电参数的分析)。知识链接一、RLC串联电路的分析与计算二、阻抗串联的正弦交流电路三、阻抗并联交流电路四、交流电路中的谐振

五、Multisim软件中的交流分析（ACSweep）

一、RLC串联电路的分析与计算电工电子技术

黄燕华一、RLC串联电路的分析与计算一.电阻、电感和电容元件串联交流电路RL电感线圈电路模型R--L串联交流电路。uLR----+--+--uLC++uCuRiR--L--C串联交流电路普遍适用的情况。(一)电压、电流关系电流i=Imsinωt各元件端电压uR=ImRsinωt=URmsinωtuC=ImXCsin（ωt--90°）=UCm

sin（ωt--90°）uL=ImXLsin（ωt+90°）=ULm

sin（ωt+90°）uLR----+--+--uLC++uCuRiR--L--C串联交流电路KVLu=uR+uL

+uC基尔霍夫定律的相量形式基尔霍夫定律的相量形式式中代入上式复数阻抗单位：欧姆----R+--+--++电压、电流关系或欧姆定律的相量形式。电路的时域模型与相量模型uLR----+--+--uLC++uCuRi----R+--+--++（二）复数阻抗1.复数阻抗的两种表示形式代数形式Z=R+jX与电路的参数对应实部--电阻R虚部--电抗

X=XL--XC极坐标形式阻抗模表示了电压与电流的数量关系。幅角φ=ψu--ψi表示了电压与电流的相位关系。阻抗角----R+--+--++2.阻抗三角形复数阻抗的两种表示形式可以进行互换极坐标形式→代数形式电阻电抗代数形式→极坐标形式阻抗模阻抗角阻抗三角形φRXφI·U·UR·UL·UC·φI·U·UR·UL·UC·当XL＞XC

,电抗X＞0,阻抗角φ＞0,

电压u超前于电流i。电感性电路。当XL＜XC

,电抗X＜0,阻抗角φ＜0,电流i超前于电压u

。电容性电路。根据电源频率和电路参数的不同，电压、电流的相位关系不同。3.电压与电流的相位关系阻抗角当XL=XC

,电抗X=0,阻抗角φ=0,电压u与电流i同相位。电路处于谐振状态。参考正弦量参考相量相量图的画法----R+--+--++（三）正弦交流电路的功率以RLC串联电路为例,所得结论普遍适用。电压u=Umsin(ωt+ψu)电流I=Imsin(ωt+ψi)p=ui=UIcosφ—UIcos(2ωt+ψu+ψi)φ=ψu--ψi(一)瞬时功率(二)平均功率P功率因数功率因数角--λ=cosφ平均功率(三)无功功率Q衡量电路中储能元件(L和C)与电源进行能量交换的规模。电感元件的无功功率QL和电容元件的无功功率QC是相互补偿的，电路与电源进行的能量交换是二者的差值。无功功率Q=UIsinφ(四)视在功率SS=UI单位:伏安（VA）千伏安（kVA）视在功率表示交流电源的发电能力，即可能发出的最大电功率。(五)功率三角形PSQφ单位:乏（Var）二、阻抗串联的正弦交流电路电工电子技术

黄燕华二、阻抗串联的交流电路荧光灯电路RLjXLU·I·--+R镇流器灯管+-U·I·Z+-+-+-+-U·U1·U2·Un·I·Z1Z2Zn不含源单口网络等效变换据KVL式中代入KVL式+-U·I·Z+-+-+-+-U·U1·U2·Un·I·Z1Z2Zn等效变换等效阻抗等于各个串联之阻抗和。三、阻抗并联交流电路电工电子技术

黄燕华三、并联交流电路+-U·I·Z+-U·I·I1·I2·Z1Z2(一)等效阻抗推广等效阻抗Z根据等效条件端口的伏安关系相同(二)并联阻抗的分流作用+-U·I·I1·I2·Z1Z2两个阻抗并联的等效阻抗同理四、交流电路中的谐振电工电子技术

黄燕华四、交流电路中的谐振----R+--+--++一.串联谐振电路的感抗、容抗和阻抗都是频率的函数。感抗容抗阻抗模阻抗角（一）串联谐振的条件电源电压幅值不变、频率变化，电路中电流、电压将发生变化，即响应是频率的函数。谐振谐振条件串联谐振角频率串联谐振频率当电路参数与频率满足特定关系时，XL=XC、阻抗角φ=0，电压与电流同相位，电路呈现纯电阻性。U·I·（二）串联谐振的特点（1）电压与电流同相位，阻抗角φ=0，串联电路呈现纯电阻性。U·I·ω＜ω0、XL＜XC、φ＜0，电压滞后于电流，串联电路呈现电容性。U·I·ω＞ω0、XL

＞XC、φ＞0，电压超前于电流，串联电路呈现电感性。U·I·（2）阻抗值最小Z=R+j（

XL

－XC

）=R（3）电源电压有效值保持不变，电流达最大值（4）可能产生过电压现象。UC·UL·UR·U·=I·谐振时XL=XC

，电感端电压与电容端电压相互补偿，即。电源电压等于电阻端电压，即。UL·UC·=－UR·U·=UC·UL·UR·U·=I·电源电压有效值U=UR=I0R电感电压有效值电容电压有效值如果谐振时XL=XC＞＞R，则UL=UC

＞＞U产生过电压现象品质因数谐振时电感或电容电压与电源电压之比Q是衡量谐振剧烈程度的物理量。二.并联谐振jXL+-I·U·-jXCRIRL·IC·电感线圈(R-L电路)与电容C并联。(一)谐振条件和谐振频率并联电路的等效阻抗电感线圈电阻R＜＜ωL,上式可简化为谐振条件和同相位,电路呈现纯电阻性。I·U·谐振角频率谐振频率并联电路的复阻抗应为正实数,上式中虚部等于零。谐振条件(二)并联谐振的特点(1)阻抗近似为最大值。Z达最大值(近似)(2)电源电压为定值U,谐振电流为最小值(近似)。上式中分母虚部为零

与同相位,电路呈现纯电阻性,等效为一个高电阻。I·U·L-C高阻谐振滤波器谐振频率为fN,对噪音信号发生谐振,呈现最大阻抗,噪音信号基本上降落在L-C并联电路两端,负载只接受有用信号eS。--RSeN++--eSfSfN负载有用信号噪音信号在电力系统中用做高频阻波器。应用举例CLfN高阻谐振滤波器(4)可能出现过电流现象。支路电流与近似反相，数值相等。IRL·IC·当1／（ω0C）≈ω0L＞＞R时，支路电流IRL≈IC＞＞I0（总电流）。jXL+-I·U·-jXCRIRL·IC·U·I·IC·IRL·φRL五、Multisim软件中的交流分析（ACSweep）电工电子技术

黄燕华五、Multisim软件中的交流分析（ACSweep）交流分析仪即频率响应分析，即用于分析电路的幅频特性和相频特性。在交流分析中，电路中所有的非线性元器件都用它们的线性小信号模型来处理。所以Multisim首先计算静态工作点以得到各非线性元器件的线性化小信号模型。其次，根据电路建立一个复变函数矩阵。要建立矩阵，所有直流电源需设为零，交流电源、电感、电容，则由他们的交流模型来代替，数字器件被视为高阻接地。在进行交流分析时，电路的输入信号将被忽略。最后，计算电路随频率变化的响应。如果对电路中某节点进行计算，结果会产生该节点电压幅值随频率变化的曲线（即幅频特性曲线），以及该节点电压相位随频率变化的曲线（即相频特性曲线），其结果与伯德图仪分析结果相同。单击菜单栏“Simulate”→“Analysisandsimulate”→“ACSweep”命令，弹出交流分析对话框，对话框包括四个选项，“Frequencyparameters”“Output”“Analysisoptions”

“Summary”。交流分析对话框“Frequencyparameters”选项卡“Frequencyparameters”选项卡的功能与设置，“Startfrequency(FSTART)”为起始频率；“Stopfrequency(FSTOP)”为终止频率；“Sweeptype”为扫描类型，其横坐标刻度形式有：十倍频（Decade）、线性（Linear）和二倍频程（Octave）三种，默认设置为Decade；“Numberofpointsperdecade”为显示点数；“Verticalscale”为纵坐标刻度，有对数（Logarithmic）、线性（Linear）、二倍频程（Octave）和分贝（Decibel）四种形式，默认设置为Logarithmic；“Resettodefault”为设置恢复为默认值。ACSweep交流分析中Frequencyparameters选项卡功能与设置Output选项卡Output选项卡如图2-53所示，主要用于选择要分析的节点。“Variablesincircuit”:在下拉列表框中选择要分析的变量。下拉列表框中有六个变量，分别是静态探针、电压和电流、电压、电流、元件/模型参数和所有变量。默认选项是所有变量。“Add”按钮和“Remove”按钮：在“Variablesincircuit”文本框中选中一个变量，单击“Add”按钮,就可以把该变量添加到“Selectedvariablesforanalysis”文本框内;反向移动变量,则单击“Remove”按钮。“Filterunselectedvariables…”按钮，单击该按钮，弹出如图2-53所示的过滤节点复选框，可以在“Variablesincircuit”下拉列表框中添加没有自动被选择的一些节点：内部节点、子模块和开路引脚。ACSweep交流分析中Output选项卡功能与设置过滤节点复选框Analysisoptions选项卡Analysisoptions选项卡如图2-55所示，主要用于选择仿真环境参数。ACSweep交流分析中Analysisoptions选项卡功能与设置Summary选项卡Summary选项卡，Summary选项卡主要用于对以上选择进行确认，确认无误后单击“Simulate”开始仿真。ACSweep交流分析中Summary选项卡功能与设置任务实施收音机选频电路示意图１)串联谐振发生的条件是什么?改变可调电容器Ｃ的电容量，就能使电路对所需广播信号发生串联谐振，现要接收ｆ０＝８２６ｋＨｚ的广播信号，计算可调电容器的电容量Ｃ。当电路参数和电源频率之间满足确定条件时，电路的感抗与容抗相等，XL=XC，阻抗角

，电压与电流同相位，电路呈现纯电阻性，这时电路就发生了谐振，发生在串联电路中的谐振现象称为串联谐振。发生串联谐振的条件是２)什么是谐振的品质因数?为什么要引入谐振的品质因数?求出谐振电路的品质因数Ｑ。为了定量描述过电压现象，引入了品质因数Q。Q等于谐振时电感或电容元件端电压的有效值与电源电压有效值之比。品质因数Q也是衡量电路中谐振剧烈程度的一个物理量。计算公式：３)假设该频率信号的电压有效值Ｕ＝１４μＶ，计算电路中的电流Ｉ及电容器两端的电压ＵＣ。因为在串联谐振回路中电源电压有效值：所以，４)假设信号频率为ｆ＝８１８ｋＨｚ，计算其电容器的容抗和电路的电抗，计算电路中总阻抗Ｚ。５)假设信号频率为ｆ＝８１８ｋＨｚ，其电压有效值也是Ｕ＝１４μＶ，计算电路中的电流Ｉ′及电容器两端的电压Ｕ′Ｃ。６)在输入信号电压有效值相同时，比较谐振频率ｆ０＝８２６ｋＨｚ和非谐振频率ｆ＝８１８ｋＨｚ下电容器两端电压的数值关系。７)基于Ｍｕｌｔｉｓｉｍ仿真软件仿真以上电路中的电参数，并将仿真结果和计算结果填入表２-１１中(提示:用Ｍｕｌｔｉｓｉｍ仿真软件中的交流分析模块进行交流电路中电参数的分析)。收音机电路仿真电路接线示意图收音机电路仿真幅频特性和相频特性曲线收音机电路仿真幅频特性和相频特性输出变量的数值谢谢！任务四、荧光灯电路的研究实验电工电子技术

黄燕华任务导学提高供电系统的功率因数是一个关系到充分发挥现有发电设备潜力、节约能源的重要问题，具有重要的经济意义，供电系统功率因数低是什么原因?怎么提高功率因数?

任务导学供电系统功率因数低的原因是电感性负载与电源之间存在无功功率的往返交换，这种无功功率的往返交换当然要占用一部分电流。因此，要提高供电系统的功率因数就是要减小负载与电源之间的无功功率交换。同时，既要提高功率因数，又不能影响负载的正常工作。电感元件与电容元件的无功功率是相互补偿的。因此，提高供电系统功率因数的方法就是在电感性负载的两端并联一个容量数值合适的电容器C，称为补偿电容。任务情境在正弦交流电路中，功率因数的高低关系到交流电源的输出功率和电力设备能否得到充分利用，为了提高交流电源的利用率。减少线路的能量损耗，可采取在感性负载两端并联适当容量的补偿电容，以改善电路的功率因数。简述荧光灯电路的工作原理，计算并联补偿电容器Ｃ之后电路中的各电参数，分析感性电路的功率因数ｃｏｓφ是否得到提高。任务实施任务目的1、了解荧光灯电路的工作原理2、学会使用交流数字仪表（电压表、电流表、功率表）和自耦调压器。3、学习用交流数字仪表测量交流电路的电压、电流和功率。4、加深对阻抗、阻抗角及相位差等概念的理解。实施设备一台型号为RTDG-3A的电工技术实验台、交流电压表、电流表和功率表、可调电容箱、开关、一个型号为RTDG-08的实验电路板，含有镇流器、启辉器、导线若干。实施步骤1、根据图2-57简述荧光灯电路的工作原理。图2-57荧光灯电路的结构示意图２)在图２-５８中画出荧光灯的等效电路模型。３)先断开实验台总供电电压开关，对照实验电路图２-５７接线(不接电容)。调节自耦调压器输出，使Ｕ＝２２０Ｖ，进行测试，将数据填入表２-１２。荧光灯电路的结构示意图４)按照图２-５７，并联电容Ｃ，使电源电压Ｕ＝２２０Ｖ不变，将所得测试结果填入表２-１３中。5、注意事项（1）实验中使用的是220V交流电，在进行荧光灯电路的接线操作时务必确保实验台的总供电电压开关分闸，严禁带电操作。（2）测电压、电流时一定要注意表的档位选择，测量类型、量程都要对应。（3）功率表电流线圈的电流、电压线圈的电压都不可超过所选的额定值，通常功率表不单独使用，要有电压表和电流表监测，使电压表和电流表的读数不超过功率表的电压电流量限。（4）自耦调压器输入输出端不可接反，在接通电源前应将手柄置于零位上，调节时使其输出电压从零开始逐渐升高。每次改接实验负载或实验完毕，都必须将其旋柄慢慢调回零位，再断电源，必须严格遵守这一安全操作规程。（5）各支路电流要接入电流插座。（6）注意安全，线路接好后，需经指导老师检查无误后再接通电源。（7）如果实验电路接线正确，接通工作电源后荧光灯不能正常点亮，可转动启辉器以使荧光灯点亮。（8）实验接线中、检查电路及实验结束后拆线时均应切断电源，确保断电操作。拆线时不要用力过猛，以防拔断导线，最好是轻轻旋拔。知识链接一、自耦调压器二、荧光灯电路功率因数的提高

一、自耦调压器电工电子技术

黄燕华一、自耦调压器一.自耦变压器常用的实验设备。特点输出电压可以根据需要连续、均匀的调节。结构只有一个绕组，绕组上有一个滑动抽头a。-+ΦmN1N2-+aN2N1++--a一、二次侧共用一个绕组，一、二次绕组既有磁的耦合，又有电的直接联系。N2N1++--a一次绕组加入电源电压U1→工作磁通Φm→一、二次绕组中产生E1、

E2空载时-+ΦmN1N2-+a略去绕组内部导线电阻等的影响，负载状态下可用于升压N2＞

N1安全操作正确接线外壳接地移动滑动端头a的位置,即可改变二次绕组的匝数N2,就能够连续调节输出电压U2。二、荧光灯电路功率因数的提高电工电子技术

黄燕华提高功率因数的方法原则:不影响负载的正常工作。电感元件的无功功率与电容元件的无功功率相互补偿。R1+-I·U·jXLIRL·原理:减小电路的无功功率。补偿电容器C方法：与电感性负载并联一个容量合适的电容器。-jXCIC·C分解无功分量有功分量IX