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
、电流相量之间的关系。
。
,学会日光灯电路的连接。
。
二、实验原理简述
,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
和
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。
φ
R
-JxC
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。
由于则
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:
其中:
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。
K1
K2
K3
C1
C2
C3
日光灯的功率因数较低,(电容C=0时),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。
R
C1
C2
C3
K3
L
r
K1
K2
图1—3—3(a) 图1—3—3(b)
三、实验仪器设备
表1-3-1
序号
名称
型号规格
数量
备注
1
2
3
4
5
四、预习要求
“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
,参阅第二篇有关内容
、灯管电压、及镇流器电压之间存在着什么关系?
,而不用串联法?所并的电容值是否越大越好?
,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、µf/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