正弦穩(wěn)態(tài)交流電路相量研究及功率因數(shù)提高

實(shí)驗(yàn)六正弦穩(wěn)態(tài)交流電路相量研究及功率因數(shù)提高實(shí)驗(yàn)六正弦穩(wěn)態(tài)交流電路相量研究及功率因數(shù)提高2學(xué)時一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、研究正弦穩(wěn)態(tài)交流電路中電壓、電流相量之間的關(guān)系。2、掌握日光燈線路的接線。3、理解改善電路功率因數(shù)的意義并掌握其方法。二、原理說明1、在單相正弦交流電路中，用交流電流表測得各支路的電流值，用交流電壓表測得回路各元件兩端的電壓值，它們之間的關(guān)系滿足相量形式的基爾霍夫定律，即ΣI=0和ΣU=02、圖（一）所示的RC串聯(lián)電路，在正弦穩(wěn)態(tài)信號U激勵下，UR與UC保持有90°的相位差，即當(dāng)R阻值改變時，UR的相量軌跡是一個半園。U、UC與UR三者形成一個直角形的電壓三角形，如圖（二）所示。R值改變時，可改變φ角的大小，從而達(dá)到移相的目的。3、日光燈線路如圖（三）所示，圖中A是日光燈管，L是鎮(zhèn)流器，S是啟輝器，C是補(bǔ)償電容器，用以改善電路的功率因數(shù)（cosφ值）。有關(guān)日光燈的工作原理請自行翻閱有關(guān)資料。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備表（一）序號名稱型號與規(guī)格數(shù)量備注1交流電壓表0～450V12交流電流表0～5A13功率表14自耦調(diào)壓器15鎮(zhèn)流器、啟輝器與30W燈管配用各1HE-166日光燈燈管30W1屏內(nèi)7電容器1μF、2.2μF、4.7μF/500V各1HE-168白熾燈及燈座220V、15W1～3HE-179電流插座3屏上四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、按圖（一）接線。R為220V、15W的白熾燈泡，電容器為4.7μF/500V。經(jīng)指導(dǎo)指導(dǎo)教師檢查后，接通實(shí)驗(yàn)臺電源，將自耦調(diào)壓器輸出（即U）調(diào)至220V。記錄U、UR、UC值，驗(yàn)證電壓三角形關(guān)系。表（二）測量值計算值U（V）UR（V）UC（V）U′（與UR、UC組成Rt⊿）()⊿U=U′-U（V）⊿U/U（%）2、日光燈線路接線與測量。利用HE-16實(shí)驗(yàn)箱中“30W日光燈實(shí)驗(yàn)器件”、屏上與30W日光燈管連通的插孔及相關(guān)器件，按圖（四）接線。經(jīng)指導(dǎo)教師檢查后接通實(shí)驗(yàn)臺電源，調(diào)節(jié)自耦調(diào)壓器的輸出，使其輸出電壓緩慢增大，直到日光燈剛啟輝點(diǎn)亮為止，記下三表的指示值。然后將電壓調(diào)至220V，測量功率P，電流I，電壓U、UL、UA等值，驗(yàn)證電壓、電流相量關(guān)系。表（三）測量數(shù)值計算值P（W）cosφI（A）U（V）UL（V）UA（V）r（Ω）cosφ啟輝值正常工作值3、并聯(lián)電路-電路功率因數(shù)的改善。利用主屏上的電流插座，按圖（五）組成實(shí)驗(yàn)線路。經(jīng)指導(dǎo)教師檢查后，接通實(shí)驗(yàn)臺電源，自耦調(diào)壓器的輸出調(diào)至220V，記錄功率表，電壓表讀數(shù)。通過一只電流表和三個電流插座分別測得三條支路的電流，改變電容值，進(jìn)行三次重復(fù)測量。表（四）電容值測量數(shù)值計算值（μF）P（W）cosφU（V）I（A）IL（A）IC（A）I′（A）cosφ012.24.7五、實(shí)驗(yàn)注意事項1、本實(shí)驗(yàn)用交流市電220V，務(wù)必注意用電和人身安全。2、功率表要正確接入電路，讀數(shù)時要注意量程和實(shí)際讀數(shù)的折算關(guān)系。3、線路接線正確，日光燈不能啟輝時，應(yīng)檢查啟輝及其接觸是否良好。六、預(yù)習(xí)思考題1、參閱課外資料，了解日光燈的啟輝原理。2、在日常生活中，當(dāng)日光燈上缺少了啟輝器時，人們常用一根導(dǎo)線將啟輝器的兩端短接一下，然后迅速斷開，使日光燈點(diǎn)亮；或用一只啟輝器去點(diǎn)亮多只同類型的日光燈，這是為什么？（HE-16實(shí)驗(yàn)箱上有短接按鈕，可用它代替啟輝器做一下實(shí)驗(yàn)。）3、為了提高電路的功率因數(shù)，常在感性負(fù)載上并聯(lián)電容器，此時增加了一條電流支路，試問電路的總電流是增大還是減小，此時感性元件上的電流和功率是否改變？4、提高線路功率因數(shù)為什么只采用并聯(lián)電容器法，而不用串聯(lián)法？所并的電容器是否越大越好？七、實(shí)驗(yàn)報告1、完成數(shù)據(jù)