文档介绍：实验三交流电路的研究
一、实验目的
1、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;
2、学****用交流数字仪表测量交流电路的电压、电流和功率;
3、学会用交流数字仪表测定交流电路参数的方法;
4、加深对阻抗、阻抗角及相位差等概念的理解。
5、研究提高感性负载功率因数的方法和意义;
二、实验原理
1、交流电路的电压、电流和功率的测量
正弦交流电路中各个元件的参数值,可以用交流电压表、交流电流表及功率表,分别测量出元件两端的电压U,流过该元件的电流I和它所消耗的功率P,然后通过计算得到所求的各值,这种方法称为三表法,是用来测量50Hz交流电路参数的基本方法。计算的基本公式为:
电阻元件的电阻:或
电感元件的感抗,电感
电容元件的容抗,电容
串联电路复阻抗的模,阻抗角
其中:等效电阻 ,等效电抗
在R、L、C串联电路中,各元件电压之间存在相位差,电源电压应等于各元件电压的相量和,而不能用它们的有效值直接相加。
图3-1
电路功率用功率表测量,功率表(又称为瓦特表)是一种电动式仪表,其中电流线圈与负载串联,(具有两个电流线圈,可串联或并联,以便得到两个电流量程),而电压线圈与电源并联,电流线圈和电压线圈的同名端(标有*号端)必须连在一起,如图3-1所示。本实验使用数字式功率表,连接方法与电动式功率表相同,电压、电流量程分别选500V和3A。
2、提高感性负载功率因数的研究
供电系统由电源(发电机或变压器)通过输电线路向负载供电。负载通常有电阻负载,如白炽灯、电阻加热器等,也有电感性负载,如电动机、变压器、线圈等,一般情况下,这两种负载会同时存在。由于电感性负载有较大的感抗,因而功率因数较低。
若电源向负载传送的功率,当功率P和供电电压U一定时,功率因数越低,线路电流I就越大,从而增加了线路电压降和线路功率损耗,若线路总电阻为,则线路电压降和线路功率损耗分别为和;另外,负载的功率因数越低,表明无功功率就越大,电源就必须用较大的容量和负载电感进行能量交换,电源向负载提供有功功率的能力就必然下降,从而降低了电源容量的利用率。因而,从提高供电系统的经济效益和供电质量,必须采取措施提高电感性负载的功率因数。
通常提高电感性负载功率因数的方法是在负载两端并联适当数量的电容器,使负载的总无功功率Q=QL-QC减小,在传送的有功率功率P不变时,使得功率因数提高,线路电流减小。当并联电容器的QC=QL时,总无功功率Q=0,此时功率因数=1,线路电流I最小。若继续并联电容器,将导致功率因数下降,线路电流增大,这种现象称为过补偿。
负载功率因数可以用三表法测量电源电压U、负载电流I和功率P,用公式计算。
本实验的电感性负载用铁心线圈,(日光灯镇流器)电源用220V交流电经自耦调压器调压供电。
、电流表、功率表(在控制屏)
(输出可调的交流电压)
—17(或EEL—52、EEL—55或MEEL—001、MEEL—02)—30W镇流器,630V/,电流插头,40W/220V白炽灯,30W日光灯
日光灯电路如图3-2所示,功率表的连接方法见图3-1,交流电源经自耦调压器调压后向负载日光灯供电。将电压U调到2