欧阳音创编 2021.03.11 欧阳音创编
2021.03.11
一、实验目的
时间：2021.03.11 创作：欧阳音 1．研究正弦稳态交流电路中电压、电流相量之间的关系。
2. 掌握日光灯线路的接线。
3. 理解改善电路功率因数的意义并掌握其方IRUR法。
UjXcUc二、原理说明 1. 在单相正弦交流电路中，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，它们之间的关系满足相量形式的基尔 霍夫定律，即。图4-1RC串联电路
2. 图4-1所示的RC串联电路，在正弦稳态信 UIR号U的激励下，UR与UC保持有90º的相位差，即当
φUcR阻值改变时，UR的相量轨迹是一个半园。U、UC与 UUR三者形成一个直角形的电压三角形，如图4-2所 示。R值改变时，可改变φ角的大小，从而达到 移相的目的。
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图4-2相量图
3. 日光灯线路如图4-3所示，图中 A 是日光灯管，L是镇流器， S是启辉器，C是补偿电容器，用以改善电路的功率因数（cosφ值）。有关
日光灯的工作原理请自行翻阅有关资料。
图4-3日光灯线路
三、仪表设备及所选用组件箱
序号 名称 数量 1 电源控制屏（调压器、日1 光灯管） 2 交流电压表 1 3 交流电流表 1 4 三相负载 1 5 荧光灯、可变电容 1 6 起辉器、镇流器、电容、 电门插座 7 功率表 1 备注 DG01或GDS-01 D36或GDS-11 D35或GDS-12 DG08或GDS-06B DG09或GDS-09 DG09或GDS-09 D34或GDS-13 四、实验内容
1. 按图4-1接线。R为220V、15W的白炽灯泡
，
电
容
器
为
4.7
μ
F/450V
。
经指导教师检查后，接通实验台电源，将自耦调压器输出(即U)调至220V。记录U、UR、UC值，验证电压三角形关系。
表4-1 验证电压三角形关系
测 量 值 计 算 值 欧阳音创编 2021.03.11 欧阳音创编
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UURUC（V） （V） （V） 240.3 234.1 51.4 U′（与UR，UC组成Rt△） （U′=URUC） 239.6 22△U=U′－U（V） 0.62 △U/U（%） 0.26 2. 日光灯线路接线与测量。
图4-4
（1）按图4-4接线。
（2）经指导教师检查后接通实验台电源，调节自耦调压器的输出，使其输出电压缓慢增大，直到日光灯刚刚启辉点亮为止，记下三表的指示值。
（3）将电压调至220V，测量功率P，电流I，电压U，UL，UA等值，验证电压、电流相量关系。
表4-2 日光灯线路
测 量 值 启辉值 正常工作值 P(W) 48.8 Cosφ 0.54 I(A) 0.393 U(V) 237.7 UL(V) 184.7 UA(V) 102.1 3. 并联电路──电路功率因数的改善。 图4-5
（1）按图4-5组成实验线路。
（2）经指导老师检查后，接通实验台电源，将自耦调压器的输出调至220V，记录功率表、电压表读数。
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（3）通过一只电流表和三个电流插座分别测得三条支路的电流，改变电容值，进行三次重复测量。也可以直接串入3块交流电流表测量三条支路的电流。数据记入表4-3中。
电容值 (μF) 0 1 2.2 4.7 P(W) 49.3 39.9 60.0 63.7 COSφ 0.54 0.31 0.55 0.56 测 量 数 值 U(V) 237.6 238.4 236.2 236.8 I（A） 0.39 0.46 0.47 0.69 IL(A) 0.48 0.55 0.57 0.78 IC(A) 0.10 0.06 0.12 0.11 表4-3 并联电路──电路功率因数的改善 五．实验数据的处理
1.完成数据表格中的计算,进行必要的误差分析。
误差分析： 仪表精确度； 读数时存在误差 ;
电路温度升高，电阻变大
2.根据实验数据,分别绘出电压、电流相量图,验证相量形式的基尔霍夫定律。
电压相量图如下：
U φ UC UA I 欧阳音创编 2021.03.11 欧阳音创编
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U=UA+UC 满足基尔霍夫定律KVL 电流相量图如下：
IC φ I IC IL U I=IC+IL 满足基尔霍夫定律KCL 3.讨论改善电路功率因数的意义和方法。 意义：功率因数低会导致设备不能充分利用，
电流到了额定值，但功率容量还有。而且当输出相同的有功功率时，线路上电流大，I=P/(Ucosj)，线路压降损耗大。
方法：
i. ii. iii.
高压传输。 改进自身设备。
并联电容，提高功率因数。
4, 装接日光灯线路的心得体会及其他
i.
接线、拆线或改接电路时都必须在首先断开电源开关的情况下进行，严禁带电操作。应养成先接实验电路后接通电源，实
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验完毕先断开电源后拆实验电路的良好操作习惯。
ii.
布线要合理安排，走线要清楚，便于接线
和检查。
iii.
实验时，尤其是刚闭合电源，设备刚投入工作，要随时注意设备的运行情况。
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