实验三 正弦稳态交流电路
3学时
一、实验目的
1．掌握在正弦交流电路中测量R、L、C参数值的方法。加深对交流电路中电压、电流相量关系的理解。
2．学会单相功率表、交流电流表、交流电压表的使用，掌握电路有功功率的测量方法。
3．理解荧光灯电路的工作原理，学会荧光灯电路的接线，掌握提高感性电路功率因数的方法。
二、实验预习要求
1．预习实验原理和测量方法。
2．写出预习报告，画出完整正确的实验电路图。
3．在预习报告中明确实验内容和步骤。
三、实验注意事项
1．因本实验直接采用市网交流电源220V、50Hz，要特别注意人身安全，应穿绝缘鞋进入实验室。
2．每次接线完毕，应自检一遍，然后由指导教师检查后，方可接通电源，必须严格遵守先接线，后通电；先断电，后拆线的实验操作原则。
3．每个实验每次测量完毕后，必须将电路断电。
4．为了防止烧坏功率表，每次测试完毕后或发现有误时，都应先将电源断开。
5．在使用单相功率表测量有功功率P时，要注意功率表的正确接法：功率表的电流线圈“*”端应与电压线圈“*”端相连后与开关SA相连；应保持电流线圈I与负载串联；电压线圈V与负载并联，测量时应注意功率表电压线圈上承受的电压及电流线圈上流过的电流不应超出功率表的额定电压和额定电流。
6．在并联电路实验中，有三个支路的电流需要测量。由于本实验提供的交流电流表只有一只，所以应在每个支路中串接一个电流插孔，当需对该支路的电流进行测量时，只要用电流表替换该支路电流插孔的短桥即可。 7．由于交流电流表的内阻很小，千万不可将电流表错当成电压表使用或并在负载两端，以免损坏。
四、实验原理
1．交流器件参数的测量
理想的电感L、电容C和电阻R在正弦交流电路中所呈现的阻抗特性分别为
90LLLLLIVIVLjZ
901CCCCCIVIVCjZ
实验七 正弦稳态交流电路的研究
一、实验目的
（1）研究正弦稳态交流电路中电压、电流相量之间的关系，验证基尔霍夫定律。
（2）掌握交流电路中常用电工仪表的使用方法，测定交流参数。
（3）学会日光灯线路的连接及提高功率因数的方法，理解改善电路功率因数的意义。
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 U＝0 。
（2）. 图7-1所示的RC串联电路，在正弦稳态信号U的激励下，UR与UC保持有90º的相位差，即当R阻值改变时，UR的相量轨迹是一个半园。U、UC与UR三者形成一个直角形的电压三角形，如图7-2所示。R值改变时，可改变φ角的大小，从而达到移相的目的。
图7-1 RC串联电路 图7-2 RC串联电路电压相量图
（3）. 本实验采用三表法（电压表、电流表、瓦特表）来测量交流电路参数。在正弦交流电路中，一个未知阻抗jXRZ，当测出其端电压U和通过它的电流I及其所消耗的功率P后，就可计算出其电阻值R和电抗值X。其关系如下：
2IPR ， IUZ ，22RZX
式中U、I、P为电压表、电流表和瓦特表的读数。
对于电感线圈 XL ，对于电容器 XC1
（4）. 日光灯线路如图7-3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）。
图7-3 日光灯电路 URUUcIφURjXcUcURI220VLSAC三、实验设备
四、实验内容及步骤
将实验台电源端自耦调压器输出调至220V，断开电源进行接线。
图7-4 图7-5
实验二 正弦稳态交流电路相量的研究
一、实验目的
1．掌握正弦交流电路中电压、电流相量之间的关系。
2．掌握功率的概念及感性负载电路提高功率因数的方法。
3．了解日光灯电路的工作原理，学会日光灯电路的连接。
4．学会使用功率表。
二、实验原理
1．R、C串联电路
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，它们之间的关系应满足相量形式的基尔霍夫定律，即
0I 和 0U
实验电路为ＲＣ串联电路，如图1（a）所示，在正弦稳态信号U的激励下，则有：
)(CCRjXRIUUU
U、RU与CU相量图为一个直角电压三角形。当阻值R改变时，RU与CU始终保持着 90°的相位差，所以RU的相量轨迹是一个半圆，如图1（b）所示。从图中我们可知，改变C或R值可改变φ角的大小，从而达到移相的目的。
（a）原理图 （b）向量图
图（c）Multisim仿真电路图
图1 RC串联电路及相量图
R -jXC CURUUφ RUCUUI2．日光灯电路及其功率因数的提高
日光灯实验电路如图3（a）所示，日光灯电路由灯管、镇流器和启动器三部分组成。
灯管是一根普通的真空玻璃管，管内壁涂上荧光粉，管两端各有一根灯丝，用以发射电子。管内抽真空后充氩气和少量水银。在一定电压下，管内产生弧光放电，发射一种波长很短的不可见光，这种光被荧光粉吸收后转换成近似日光的可见光。
镇流器是一个带铁芯的电感线圈，启动时产生瞬时高电压，促使灯管放电，点燃日光灯。在点燃后又限制了灯管的电流。
浙江农林大学
电工电子实验报告册
课程名称：_______________________________
班 级：_______________________________
学 号：_______________________________
姓 名：_______________________________
实验名称：正弦稳态交流电路相量的研究
组别 ________________ 日期 ________________ 报告分 _______________
一、实验目的
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法。
二、实验原理简述
1.在单相正弦交流电路中,用交流电流表则得各支中的电流值,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
2.如图6-1 所示的RC串联电路,在正弦稳态信号U的激励下,RU与UC保持有90°的相位差,即当阻值Ｒ改变时,UR的相量轨迹是一个半园,U,UC与UR三者形成一个直角形的电压三角形。Ｒ值改变时,可改变φ角的大小,从而达到移相的目的。
图6-1
3.日光灯线路如图6-2 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6-2
4.功率表的结构、接线与使用。
功率表（又称为瓦特表）是一种动圈式仪表，其电流线圈与负载串联，（两个电流线圈可以串联或并联，因而可得两个电流量限），其电压线圈与负载并联，有三个量限。
功率表的正确接法：为了不使功率表指针反向偏转，在电流线圈和电压线圈的一个端钮上标有“*”标记，连接功率表时，对有“*”标记电流线圈一端，必须接在电源一端，另一端接至负载端，对有“*”标记电压线圈一端，可以接电流线圈任一端，另一端应垮接到负 载的另一端。如此功率表的指针就一定能正向偏转。
