浙大电工电子学实验报告实验二单向交流电路

1、专业：姓名：湖戸j壇实验报告s地点：课程名称： 电匸电了学实验 指导老师： 实验名称：单向交流电路一、实验目的1. 学会使用交流仪表(电压表、电流表、功率表)。2掌握用交流仪表测量交流电路电压、电流和功率的方法。3.了解电感性电路提高功率因数的方法和意义。主要仪器设备1 实验电路板2. 单相交流电源(220v)3. 交流电压表或力用表4交流电流农5. 功率表6. 电流插头、插朋三、实验内容1. 交流功率测量及功率因素提高 按图26接好实验电路。ul测量不接电容时口光灯支路的电流irl和电源实际电压u、镇流器两端电压5、口光灯俗两端 电压ur及电路功率p,记入表22。计算:cos0rl=p/(u

2、 irl)=o.46测量值计算值u/vui/vur/viri/ap/wcos°rl2191721120.38038.370.46(2)测呆并联不同电容量时的总电流i和各支路电流irl、ic及电路功率，记入表23。并联电容c/pf测量值计算值判断电路性质 (由后文求得)i/aic/airl/ap/wcos00.470.3540.0400.38539.180.51电感性10.3220.0800.38439.660.56电感性1.470.2930.1150.38339.630.62电感性2.20.2570.1700.38740.520.72电感性3.20.2190.2460.38740.7

3、70.85电感性4.40.1990.3290.38941.370.95电感性表2-3注：上表中的计算公式为cos= p/( i u),其中u为表22中的u=219vo四、实验总结1.根据表2-2 的测量数据按比例画出h光灯支路的电压、电流相量图，并计算出电路参数r、rl、 xl、lo如图，由于irl在数值上远远小于各电压的值，因而图中只标明了方向，无法按比例画出。另外，此处irl是按照ur的方向标注的。(如若按照cos0rl=o.46,得irl与u的夹角处尸63° , 贝irl与ur的方向有少许差别，这会在后文的误差分析中具体讨论。)r=ur/irl=294.7 q据图得 与 irl

4、夹角为 81°，则得：rl+jxl=z=ul/lrl=26.9+l69.9 j因而得：rl=26.9 q xl= 169.9 q l= xl/2nf0.54 h2. 根据表23的数据，按比例画出并联不同电容量后的电源电压和各电流的相量图，并判别相应电路 是电感性还是电容性。所得向最图如下，其中由于电压与电流数量级相羌过多，电压未按比例绘制长度。如图，由于卩全部0,因此所测电路都为电感性。并联电容c/|if测量值向量图0电路性质i/aic/airl/a0.470.3540.0400.385<0电感性103220.0800.384irt二<0电感性1.470.2930.115

5、0.383<0电感性2.20.2570.1700.387<0电感性3.20.2190.2460.387<0电感性4.40990.3290.3891:<0电感性3. 讨论电感性负载用并联电容器的方法来提高功率因素的方法和意义。根据上面各图所示，irl在电容变化时基木保持不变，这是因为加在负载（包括电感和口光灯）两端 的电压是恒定的，因此其内部的电流不变，而当并联的电容改变时，只改变ic的相位，因而导致i的 相位改变，可以看出，在0<0吋，随着电容的增大卩越来越接近0,即i与u的方向趋于一致，因而 cos。趋向于1,功率因素提高。而当卩=0时，系统为电阻性，功率因素为

6、1,功率利用率最高。而当 电容继续增人时，卩>0且不断增加，致使cosy变小，功率因素减小，此时系统处于电容性。此次实验 由于实验次数与数据尺度的限制，没有出现电阻性和电容性的情况。综上町得，提高功率因素的一般方法是，对于电感电路（日常使用电路通常为电感电路），并联适 当大小的电容器有利于功率因素的提高，其电容人小以使总电压与总电流相位差接近0为宜。根据公式计算，当/'严! 1上r2 ,即并联谐振时，功率因素达到最大（式中r表示负载和电感的 2ttvzc l等效电阻）。在现实生活生产中增大功率因索是冇积极意义的，因为这样可以更充分地利用电源所供 给的功率，增大生产效率。由于li常

7、所川电路大多为电感性的，因此并联电容这种方法能够得到广泛 应用，但在实际电路设计制造中，可能会山于多种因素的限制影响，不可能使得功率因素刚好为1, 只能尽可能接近于1,这也体现了理论与实践的差别。五、心得体会本次实验涉及到交流电，是从前的电v实验从未接触过的，总体感觉有些复杂，但经过仔细的实践和 分析，最终结果还是比较符合要求的。在这次实验过程小，我们学习并使用了交流仪表，并掌握了测量交 流电路中电流、电压及功率的方法，了解、分析了电感性电路捉高功率因数的方法及其意义。下血对本次实验的误差进行分析。在不接电容时测得的数据中（表2-2）,通过功率和总电压与电流的 计算得到的cos0rl=o.46

8、,为一个计算值,如继续算下去,可得0rl二-63° ,即为irl与u的夹角，然而根 据分析可知，irl应与ur在向量图中的方向相同,因此据此推算应得ur与u的夹角也为63° ；然而根据 测量值，ur与u的夹角约为51° ,与计算值有所差异。这种情况下，应以测量值为准，因为计算值为二 次数据，并非直接所得，因此可信度不如测量值高。造成这种现象可能有多种原因：1电路上或仪表内有 耗能元件，导致功率测量偏小，从而致使cos0rl偏小。2.由于功率表电流插孔的问题，电路总线上的电流 未完全流入功率表，而冇部分“漏过”功率表直接进入负载端，导致测得的功率偏小，进而使cos0rl偏小。 3山于这是电路首次接通后测得的数据，电路内部及仪表内部各元件可能还未达到稳定状态，对测得的数 据有所影响，造成偏差，这种情况下应进行多组平行实验，以判断是随机误差还是系统误差。4.功率表或 其他测量元件已损坏，这种情况发生的可能性较低，基木可以排除。另外，这次实验不足的是，在更改并联电容人小时，未能设计足够多的组和恰当的数据尺度，导致实 验结果处理时，所得全部电路都为电感性，没