实验2单相交流电路

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1、实验2单相交流电路实验目的1．学习正确使用交流电表及自耦调压变压器。2．学习用交流电流表、电压表、功率表来测定线圈参数R及L。L3．熟悉荧光灯电路的组成，掌握其接线方法及线路故障检查方法。4．加深理解感性负载并联电容器提高功率因数的基本概念。实验原理1．电感线圈的研究电感线圈(R、L)和滑线电阻R串联后，组成如图3.2a.1所示的感性负载电路，接在L自耦调压变压器的输出端。电路中自耦调压变压器的输出电压U不等于线圈端电压U和滑1线电阻端电压U的代数和，而是它们的相量和，即UU"""=+U，其电压相量图如图3.2a.2212所示。LRLV1LVRNV2图3.2a.1RL串联实验电

2、路U"U"1ϕU"2ϕLI"图3.2a.2RL串联电路的相量图图3.2a.2中滑线电阻端电压U"与电流I"同相，因为电感线圈本身具有电阻R，所以2L端电压U"超前于电流I"，ϕ角(ϕ<90°)。根据电压相量图可以求出以下数值：1LL222U+U−U21电路总功率因数cosϕ=2UU2222U−U−U12电感线圈功率因数cosϕ=L2UU12U1电感线圈阻抗Z=LIUcosϕ1L电感线圈电阻R=LI22电感线圈感抗XZR=−LLLXXLL电感线圈电感L=≈(f=50Hz)23πf14因此如测量得UUU、、及I的数值，利用上列公式就可以求出各个电路参数。12如果把电感线圈单独接在自

3、耦调压变压器的输出端，并用电流表、电压表、功率表测量电路的电流I、电压U、功率P(图3.2a.3)，亦可以利用以下公式求出线圈参数：LWRL220VVL!N图3.2a.3用电流表、电压表、功率表测电感线圈参数UZ=LIUPcosϕR==L2II22U2XZR=−=−1cosϕLLLIXLL=2πf2．交流荧光灯电路的研究在图3.2a.4电路中荧光灯管与镇流器串联构成一个电阻和电感串联的电感性负载电路，由于镇流器本身电感较大，故整个电路功率因数很低。整个电路所消耗的功率P包括荧光灯管消耗功率（PUI=）以及镇流器所消耗的有功功率PPP=−。R2LRLWV1V2220V1μF2μF

4、4μF!VICILNI图3.2a.4荧光灯电路为了提高电路的功率因数，可以与电感性负载并联电容器，此时总电流I是荧光灯电流I和电容器电流I的相量和I"""=+II，其相量图如图3.2a.5所示。因为电容器吸取的LCLC容性无功电流I抵消了一部分荧光灯电流中的感性无功分量，所以电路总电流将下降，亦C即电路的功率因数被提高了。当电容器逐步增加到一定电容量时，总电流下降到最小值，此时电路的功率因数cosϕ≈1。若继续增加电容量，总电流I又将上升。由于电源电压是固定的，所以并联电容器并不影响感性负载的正常工作，即感性负载电流、功率及功率因数并不随并联电容量的多少而改变，仅仅是电路总电流

5、及总功率因数发生变化。这样能够减少供电线路损耗及电压损失，而不影响负载的工作。所以并联电容器提高电网功率因数的方法为供电部门广泛采用。I"C4I"C3I"C2I"I"4C1I"3U"I"2I"1I"L图3.2a.5荧光灯并联电容器的相量图实验仪器设备1．自耦调压变压器1kVA220/0～250V1台2．交流电流表0-1-2A1只3．交流电流表0-0.5-1A2只4．交流电压表0-150-300-600V1只5．单相功率表0-0.5-1A0-125-250-500V1只6．滑线电阻207Ω1.45A1只7．电感线圈0.1H2只8．荧光灯实验板1块实验步骤1．感性负载电路的相量图(

6、1)按图3.2a.1接线，两只电感线圈串联使用，并注意保持一定距离，避免互感的影响。自耦调压变压器的公共端“X”应接电源的中线，电源输入端“A”接电源相线，禁止把自耦调压变压器的输出端“a”接到电源上去。合闸前应将自耦调压变压器的手盘逆时针方向转到零位。(2)接通电源，调节调压变压器输出电压到100V左右，用电压表测量U和U，并调节12滑线电阻R，使UU≈。12(3)再调节调压变压器输出电压，使电流表读数I为1A，然后用电压表测量UUU，、，12并根据实验数据计算线圈参数，填入表3.2a.1。表3.2a.1电感线圈参数的测量U/VU1/VU2/VI/AcosϕLZL/ΩRL/Ω

7、XL/ΩL/H2．用电流、电压、功率表法测线圈参数(1)按图3.2a.3接线，注意功率表的两组电流线圈引出端应接成并联，以得到电流高量程，电压线圈与电流线圈的“*”符号端应一起接到自耦调压变压器的负载端“a”。(2)接通电源，调节自耦调压变压器输出电压，使线圈电流为1A，读取电流表、电压表、功率表的读数，记入表3.2a.2内，并计算出线圈参数。表3.2a.2用功率表测量电感线圈参数P/WU/VI/ARL/ΩZL/ΩXL/ΩL/H3．荧光灯电路中的功率关系(1)按图3.2a.4接线，注意开关端