正弦稳态交流电路相量研究

1.实验目的

研究正弦稳态交流电路中电压、电流相量之间的关系；

掌握荧光灯线路的接线；

理解改善电路功率因数的意义并掌握其方法。

2.原理说明

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∑I=0和∑U=0。

图3-35所示的RC串联电路，在正弦稳态信号U·的励磁下，与保持有90°的相位差，即当R阻值改变时，U·_R的相量轨迹是一个半圆。、与三者形成一个直角形的电压三角形，如图3-36所示。R值改变时，可改变φ角的大小，从而达到移相的目的。

荧光灯线路如图3-37所示，图中A是荧光灯管，L镇流器，S是辉光启动器，C是补偿电容器，用以改善电路的功率因数（cosφ值）。有关荧光灯的工作原理请自行翻阅有关资料。

图3-35 RC串联电路

图3-36 串联电路波形

图3-37 荧光灯电路

3.实验设备（表3-2）

表3-2 设备表

（续）(www.xing528.com)

4.实验内容

（1）按图3-35接线R为220V、15W的白炽灯泡，电容器为4.7μF/500V。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。在表3-3中记录U、U_R、U_C值，验证电压三角形关系。其中，U、U_R、U_C三个电压满足电压三角形关系。

表3-3 记录表一

（2）荧光灯电路接线与测量 按图3-38接线，经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，直到荧光灯刚启辉点亮为止，记下三表的指示值（表3-4）。然后，将电压调至220V，测量功率P、电流I、电压U、U_L、U_A等值，验证电压、电流相量关系。

图3-38 荧光灯电路

表3-4 记录表二

（3）并联电路功率因数的改善 按图3-39组成实验线路。

经检查后，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。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。数据记入表3-5中。

图3-39 并联电路功率因数的改善

表3-5 记录表三