实验四单相交流电路.docVIP

实验四 单相交流电路 一、实验目的 掌握交流电压表, 交流电流表和万用表的使用。 掌握交流电路各元件电压的相量关系。 熟悉日光灯电路接线与工作原理，测量和研究日光灯各部分电压、电流的关系。 二、实验设备 1．EEL－Ⅶ实验台　　　　　　 1台 2 万用表 　　 1块 3．EEL－52、EEL－55A组件 三、实验原理 （一）RLC串联电路 如图1所示，总电压与各元件的电压相量关系为： 如图2所示，各个电压的相量构成“电压三角形”，各电压和有效值关系为： 　 本实验需验证电压三角形。 （二）日光灯电路 　　日光灯电路如图3，在日光灯正常发光后可等效为一个电阻和一个电感的串联电路，如图4。 　　 　　 电路由日光灯管、镇流器、启辉器及开关组成。 日光灯管 灯管是内壁涂有荧光粉的玻璃管，两端有钨丝，钨丝上涂有易发射电子的氧化物。玻璃管抽成真空后充入一定量的氩气和少量水银，氩气具有使灯管易发光和保护电极延长灯管寿命的作用。 镇流器 镇流器是一个具有铁心的线圈。在日光灯启动时，它和启辉器配合产生瞬间高压（500V以上电压）促使灯管导通（高电压启动），管壁荧光粉发光。灯管发光后镇流器在电路中起降压作用，使灯管电压降为约130V（低电压工作）。 启辉器 启辉器的外壳是用铝或塑料制成，壳内有一个充有氖气的小玻璃泡和一个纸质电容器，玻璃泡内有两个电极，其中弯曲的触片是由热膨胀系数不同的双金属片（冷态常开触头）制成。电容器作用是避免启辉器触片断开时产生的火花将触片烧坏，也防止管内气体放电时产生的电磁波辐射对收音机、电视机的干扰。 (三) 并联电容器提高功率因素 日光灯属于电感性负载，由于有电感L的存在, 功率因素都较低， 一般为0.5左右，因此必须设法提高其功率因素。常用的方法是在电感性负载的两端并联电容器, 如图5所示的电路图。若电容取值适当，功率因素可大为提高(可提高到0.9左右)。 （四）有功功率表（功率因素表）简介 　有功功率表是测量有功功率（）的仪表，其需要输入电压和电流两个参数（在表内部对和的相位进行比较自动得出）。所以功率表可有1、2、3、4四个接线柱，如图6。接线柱1和2为内部电压线圈，与负载并联；接线柱3和4为内部电流线圈，与负载串联。 四、实验内容与步骤 （一）验证RC串联交流电路的电压三角形 按图7接线，R为40W白炽灯，C为耐压400V以上的电容器，按表1测量数据，取第一行数据验证RC电压三角形。 表1，RC串联交流电路数据表 电容器C U UR UC 4.3μF 100V 5.3μF 100V 预习时画出U、UR和UC相量关系示意图。 （二）RL串联交流电路的研究 1. 日光灯电路的安装 按图8连接电路（暂不接电容器），检查接线无误后，通电点亮日光灯，并注意观察起动过程。 2. 电流、电压和功率的测量 在日光灯正常发光情况下，测量以下数据并填入表2的第一行。 （1）电压测量：用交流电压表分别测量端电压.U、灯管两端的电压U1和镇流器两端的电压U2。 （2）电流测量：用交流电流表测量电流I（此时I1＝I，Ic＝0）。 （3）功率测量：用功率表W测功率P。 （4）功率因素的测量：读取功率表（功率因素表）的读数。 图8 日光灯实验电路 3. 并联电容器后的测量 并联电容，第2步的基础上，并联不同的电容, 用功率表测功率P, 用交流电流表表测量电路电流I、流过灯管及整流器的电流I1及流过电容器的电流Ic，用交流电压表分别测量端电压U、灯管两端的电压U1和镇流器两端的电压U2。将测量的数据填入表2。并用计算功率因素。 表2：RL串联交流电路数据表 并联电容() I（A） I1（A） Ic（A） U(V) U1(V) U2(V) P(W) λ= 计算值 测量值 0 0 0.47 ―― ―― ―― ―― 1 ―― ―― ―― ―― 2.2 ―― ―― ―― ―― 2.67 ―― ―― ―― ―― 4.3 ―― ―― ―― ―― 5.3 ―― ―― ―― ―― 6.5 ―― ―― ―― ―― 7.5 ―― ―― ―― ―― 预习时画出图4日光灯等效电路的U、UR和UL相量关系示意图 日光灯实验电路图8中，总电流I、日光灯电流I1和电容器电流IC的相量关系如图9。在并联电容时，总电压U与日光灯电流I1的相位差不变，且日光灯电流I1也不变。（