实验一 正弦稳态交流电路相量的研究

1、电工电子实验示范中心1实验一实验一. .日光灯电路与功率因数的提高日光灯电路与功率因数的提高电工电子实验示范中心2一一 实验目的实验目的1. 研究正弦交流电路中电压、电流相量之间研究正弦交流电路中电压、电流相量之间的关系。的关系。2. 掌握电抗镇流式日光灯线路的接线及其工掌握电抗镇流式日光灯线路的接线及其工作原理。作原理。3. 理解改善负载电路功率因数的意义，掌握理解改善负载电路功率因数的意义，掌握提高日光灯电路功率因数的方法。提高日光灯电路功率因数的方法。4.了解在交流电路中串联电容的移相或升压了解在交流电路中串联电容的移相或升压的作用。的作用。电工电子实验示范中心3二二 实验原理实验原理1

2、.相量形式的基尔霍夫定律适用于正弦交流电路：相量形式的基尔霍夫定律适用于正弦交流电路： 节点的各支路电流节点的各支路电流相量和为零相量和为零，即，即 0 0。闭合闭合回路的各段电路电压回路的各段电路电压相量和为零相量和为零，即，即 0 0。2.负载电路的负载电路的功率因数功率因数coscos, ,反映负载对电源的利反映负载对电源的利用程度。用程度。 的的意义：电压与电流的相位差，阻抗的辐角。意义：电压与电流的相位差，阻抗的辐角。 视在功率视在功率S=US=UI I 有功功率有功功率P=UP=UI I coscos 负载电路的负载电路的功率因数低，会降低电源的利用率，功率因数低，会降低电源的利用

3、率，还会因电流增大而加大输电线路的损耗。还会因电流增大而加大输电线路的损耗。3.造成日光灯造成日光灯功率因数低原因，是电路中的电抗镇功率因数低原因，是电路中的电抗镇流器电流的相位落后于电压。流器电流的相位落后于电压。电工电子实验示范中心4二二 实验原理实验原理4. .提高日光灯功率因数的要求：提高日光灯功率因数的要求： 1 1）接入电容性负载；）接入电容性负载；2 2）不改变日光灯工作电压。）不改变日光灯工作电压。5. .接入串联电容对负载电路的影响接入串联电容对负载电路的影响 1 1）电阻负载串联电容能使总阻抗增大，电流下降，）电阻负载串联电容能使总阻抗增大，电流下降，负载端电压下降，有移相

4、作用；负载端电压下降，有移相作用； 2 2）电感性负载串联适当的电容使总阻抗减小，电）电感性负载串联适当的电容使总阻抗减小，电流增大，负载端电压上升流增大，负载端电压上升电压偕振；电压偕振；6.电感性负载接入电感性负载接入并联并联适当的适当的电容电容使总阻抗增大，使总阻抗增大，总电流减小，电感性负载支路电流不变总电流减小，电感性负载支路电流不变，负载端负载端电压不变。满足提高日光灯功率因数的要求。电压不变。满足提高日光灯功率因数的要求。电工电子实验示范中心5Sa.电路图电路图RRLL LRLRCLRb.等效电路图等效电路图 d. 电流相量图电流相量图cLR220vVLVRC CC CCLRc.

5、 电压相量图电压相量图 图图-1日光灯实验电路原理与相量图日光灯实验电路原理与相量图电工电子实验示范中心6三三 实验内容实验内容负载电路串联电容实验负载电路串联电容实验1.1.电阻负载串联电容实验电阻负载串联电容实验 取取40W/220V40W/220V白炽灯与电容串联，计算器件阻抗，接入白炽灯与电容串联，计算器件阻抗，接入220V220V电源，测量相关电压，计算移相角，记录在表电源，测量相关电压，计算移相角，记录在表5-15-1中中2.2.电感负载串联电容实验电感负载串联电容实验 首先将互感器中首先将互感器中36V36V线圈接入线圈接入36V36V电源测量其电流电源测量其电流ILNILN，计

6、算电抗计算电抗XLXL，取，取4.7uf/500v4.7uf/500v的电容与互感器中的电容与互感器中36V36V电感线电感线圈串联，计算相关阻抗，选取的实验电压圈串联，计算相关阻抗，选取的实验电压U U，应满足：，应满足： I ILNLNI=U/Z I=U/Z 且且I IX XC CU UCNCN 再将实验电源电压下调到再将实验电源电压下调到50V50V，接通电压互感器，接通电压互感器36V36V线圈线圈与与4.7F/450V4.7F/450V电容的串联电路，分别测量记录电容的串联电路，分别测量记录U U、ULUL、UCUC值，计算电路的升压比值，计算电路的升压比UcUc/U/U，数据填入表

7、，数据填入表5-25-2中中 特别提示特别提示：电感负载串联电容实验，电路的总阻抗会下降，电感负载串联电容实验，电路的总阻抗会下降，属于电压谐振性质，要防止器件过电压过电流！属于电压谐振性质，要防止器件过电压过电流！电工电子实验示范中心7三三 实验内容实验内容负载电路串联电容实验负载电路串联电容实验表表5-1电阻负载串联电容实电阻负载串联电容实 验验记录表记录表表表5-2 5-2 电感与电容串联实验记录表记录表电感与电容串联实验记录表记录表串联器件 计算阻抗 （）测量序次电压测量值 （V）计算值UURUC移相角Z= XC+ RZ12204.7u电容XC240W灯泡R3串联器件 计算阻抗 （）测

8、量序次电压测量值 （V）升压比UC/UUURUCZ= XC+ RZ1504.7uF电容XC236V线圈XL3电工电子实验示范中心8三三 实验内容实验内容日光灯电路并联电容实验日光灯电路并联电容实验3. 日光灯线路接线与电路参数测量日光灯线路接线与电路参数测量 按图按图1-3接线，调节自耦接线，调节自耦调压器的输出调压器的输出, ,逐步提高逐步提高电压，直到日光灯启辉点亮，记录电压，直到日光灯启辉点亮，记录日光灯日光灯起动电压起动电压UQUQ。将电压调至。将电压调至220V，测量功率，测量功率P， 电流电流， 电压电压U，UL，UR 和和功率因数功率因数COS等值，并计算等值，并计算视在功视在功

9、率率S S。4.改善日光灯功率因数的实验改善日光灯功率因数的实验-并联电容并联电容 在日光灯电路上并联可调电容在日光灯电路上并联可调电容,提高功率因数的提高功率因数的测量。可用电流表通过电流插座分别测量三条支路测量。可用电流表通过电流插座分别测量三条支路的电流。改变并联电容值，分别测量相应的的电流。改变并联电容值，分别测量相应的各支路各支路电流电流，功率因数，功率因数COS . 记录在表记录在表5-4中。中。电工电子实验示范中心9注意注意:当电容取当电容取0值时，应将电容移去，不可将直接电容值时，应将电容移去，不可将直接电容短接短接-会样造成电源短路的会样造成电源短路的!WSRALCIICIL

10、R图图- 2 提高日光灯电路功率因数实验电路图提高日光灯电路功率因数实验电路图RL220V220V三三 实验内容实验内容日光灯电路并联电容实验日光灯电路并联电容实验电工电子实验示范中心10三三 实验内容实验内容日光灯电路并联电容实验日光灯电路并联电容实验 根据实验数据根据实验数据,验证电流相量关系并计算相应的验证电流相量关系并计算相应的视在功率视在功率S.分析电路功率因数提高的原因。分析电路功率因数提高的原因。说明：电子镇流器式日光灯的工作原理可另查有关资料。说明：电子镇流器式日光灯的工作原理可另查有关资料。并联并联C（uf）U (V)UL (V)UR (V)P (W) COS I(A)ILR

11、(A)I(A) 计算S（）01.02.23.24.75.7 表表5-3 提高功率因数的实验记录表提高功率因数的实验记录表 UQ= V电工电子实验示范中心11四四 实验注意事项实验注意事项1.1.本实验用本实验用220V220V电源，务必注意用电和人身安全。严格按电源，务必注意用电和人身安全。严格按照照先断电，后接线（拆线），经检查，再通电先断电，后接线（拆线），经检查，再通电安全安全操作规范操作。操作规范操作。2.2.电感负载串联电容实验，电路的总阻抗会下降，属于电电感负载串联电容实验，电路的总阻抗会下降，属于电压谐振性质，要防止器件过电压过电流！压谐振性质，要防止器件过电压过电流！3. 3.

12、 功率表要按并联接入电压线圈、串联接入电流线圈的正功率表要按并联接入电压线圈、串联接入电流线圈的正确接法接入电路。确接法接入电路。4. 4. 线路接线正确，日光灯不能启辉时，线路接线正确，日光灯不能启辉时， 应检查启辉器及日应检查启辉器及日光灯管座其是否接触良好。光灯管座其是否接触良好。5.5.并联电容值取并联电容值取0 0值时，只要断开电容的联线即可，千万不值时，只要断开电容的联线即可，千万不能两联线短路，这会造成电源短路的！能两联线短路，这会造成电源短路的！电工电子实验示范中心12五、实验报告五、实验报告1.1.完成数据表格中的计算，进行必要的误差完成数据表格中的计算，进行必要的误差分析。分析。2.2.根据实验数据，绘制日光灯实验的电压相根据实验数据，绘制日光灯实验的电压相量图量图, ,电流相