单相交流电路的研究

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1、实验二单相交流电路的研究一、实验目的1.通过对R、L、C的串联、并联及混联电路的实验，了解正弦交流电路中，总电压、电流和各部分电压、电流之间的相量关系；2.了解电容器与电感性负载并联提高功率因数的概念和意义；3.学习单相正弦交流电路中电压、电流及功率的测量方法。二、实验原理1.R-L-C串联电路R-L-C串联电路是一个典型的交流电路，它可以简单明了地说明交流电路中电压和电流及各部分电压之间的相量关系。其电路图及相量图如图2-1(a)和(b)所示，图2-1RLC串联电路RC.IU..UR.UC.UL（a）（b）.UCURULUI....j+-XL+++---其电流电压关系为U=UR+UL+U

2、C=Rİ+jXLİ-jXCİ=İ(R+jXL-jXC)=İZ2.功率的测量交流电路的有功功率不仅与电压、电流有效值的乘积有关，而且还与负载的功率因数有关，即P=UIcosφ单相交流电路的功率，一般用功率表测量，功率表的原理结构图如图2-2(a)所示。功率表内有两个线圈，一个是电流线圈，测量时与所测元器件串联连接，另一个是电压线圈，测量时与所测元器件并联连接。图2-2(b)所示为单相功率测量的接线图，其电压、电流的量程均需选择大于实测电压、电流的大小。功率表的使用方法详见第二章第三节。****RLU..I(a)原理图(b)测量图图2-2单相功率测量接线图公共端电压线圈电流线圈三、实验内容与

3、要求图2-3RC串联电路RCIU..UR.UC..ULXLRIU..UR.图2-4RL串联电路.ULXLRIU..UR.图2-5RLC串并联电路C.ILIC.-+--+--++-++根据实验室提供的实验设备完成以下实验内容的设计：1.R-C串联电路（图2-3，取R=120W，C=30mF）：设计实验方案，根据测量数据了解RC串联电路中，各部分电压和电流之间的相量关系。测量数据记录在表2-1中，并与理论计算值进行比较。表2-1物理量UIURUC测值计算2.R-L-C串联电路（图2-1，取R=120W，C=15mF，XL=100W）：设计实验方案，根据测量数据了解R-L-C串联电路中，各部分电

4、压和电流之间的相量关系。测量数据记录在表2-2中，并与理论计算值进行比较。表2-2物理量UIURULUC测值计算3.R-L串联电路（图2-4，取R=120W，XL=100W）：设计实验方案，根据测量数据了解RL串联电路中，各部分电压和电流之间的相量关系。测量数据记录在表2-3中，并与理论计算值进行比较。表2-3物理量UIURUL测值计算4.R-L-C串并联电路（图2-5）：以3的内容为基础，并联电容，电容器容量分别选择4mF、8mF、10mF、12m、16mF、20mF，分别进行实验观察电路中各个物理量的变化。设计实验方案，记录并联电容后电压和电流测量结果，测量数据记录在表2-4中。表2-

5、4电容量物理量4mF8mF10mF12mF16mF20mFIIC5.采用内容4的电路，测量电路的总功率、电阻上的功率、电感上的功率和电容上的功率,测量数据记录在表2-5中,并分析并联电容后对电路总有功功率的影响。表2-5次序物理量1C=0mF2C=8mF3C=12mF4C=20mFPPRPLPCR1C.IU..UR2.UC.UL+-XL+++---R1R2+-UR1.图2-6RLC混联电路*6.混联电路（图2-6，取R1=R2=120W，C=30mF，XL=100W）：设计一个R，L，C串并联混合电路实验方案，测量数据记录在表2-6，根据测量数据了解R、L、C串并联混合电路中，各部分电压和

6、电流之间的相量关系。表2-6物理量UUR1ULUR2UCIILIC测值计算四、实验设备实验室提供实验用单相交流电源电压为36V。实验室可提供的设备见表2-7。表2-7设备名称规格与型号数量电阻240W，250W2只电感器0-50-100W1组电容器1mF-2mF-4mF-8mF-10mF-20mF1组交流电流表T51,0-250mA-500mA-1000mA1块交流电压表T51,0-75-150-300-600V1块功率表D51,0-75-150-300-600V,0.5-1A1块注：请阅读附录一，了解实验台及设备情况。五、实验报告要求1.实验题目、目的、内容(包括设计的实验电路和实验数据

7、表格)。2.整理实验数据，填入各个表格中，根据要求进行计算，并画出相应的相量图，分析实验的准确性。3.回答思考题。4.对实验中出现的不符合理论上的现象进行分析说明。六、注意事项1.电路中测电流的地方须接电流插孔盒，电流表须固定接电流表插头。绝对禁止用电流表测量电压。2.实验中每次电源开关合闸前，电压表与电流表要脱离实验线路，防止电压或电流冲击电表。3.接线、拆线、改换电路时，须先断开电源和对电容器进行放电。4.注意功率表