专业：姓名：学号：___日期：地点：单向交流电路沖尹丿占实验
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课程名称：电工电子学实验指导老师：_实验名称：_一、实验目的1。学会使用交流仪
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（电压表、电流表、功率表）。2•掌握用交流仪表测量交流电路电压、电流和功率的方法。3•了解电感性电路提高功率因数的方法和意义。、主要仪器设备1.实验电路板2•单相交流电源（220V）交流电压表或万用表交流电流表5。功率表6。电流插头、插座三、实验内容1.交流功率测量及功率因素提高按图2-6接好实验电路。图2—6（1）测量不接电容时日光灯支路的电流Irl和电源实际电压U、镇流器两端电压UL、日光灯管两端电压Ur及电路功率P,记入表2-2。计算：cosgL=P/（UIrl）=0。46测量值计算值U/VUl/VUr/VIrl/Ap/wcos©RL2191721120.38038。370.46表2—2⑵测量并联不同电容量时的总电流I和各支路电流Irl、Ic及电路功率，记入表2—3。并联电容C/忻测量值计算值判断电路性质（由后文求得）I/AIc/AIrl/AP/Wcos$0.470o3540.0400.38539o180.51电感性10o3220.0800.38439.660o56电感性1o470.2930.1150.38339o630o62电感性2。20.2570o1700o38740o520o72电感性3。20.2190.2460.38740o770.85电感性4。40o1990.3290o38941.370.95电感性表2-3注：上表中的计算
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为cos忙P/（IU）,其中U为表2-2中的U=219V.四、实验总结1。根据表2—2中的测量数据按比例画出日光灯支路的电压、电流相量图，并计算出电路参数R、Rl、Xl、L.如图，由于Irl在数值上远远小于各电压的值，因而图中只标明了方向，无法按比例画出。另外，此处Irl是按照Ur的方向标注的。（如若按照cosgL=0.46，得Irl与U的夹角（）rl=—63°,则Irl与Ur的方向有少许差别，这会在后文的误差分析中具体讨论。）R=Ur/Irl=294o7Q据图得Ul与Irl夹角为81°,则得：RL+jXl=Z=Ul/Irl=26.9+169.9j因而得：Rl=26.9QXl=169o9QL=Xl/2n=0。54H2。根据表2-3的数据，按比例画出并联不同电容量后的电源电压和各电流的相量图，并判别相应电路是电感性还是电容性。所得向量图如下，其中由于电压与电流数量级相差过多，电压未按比例绘制长度。如图，由于$全部＜0，因此所测电路都为电感性。3•讨论电感性负载用并联电容器的方法来提高功率因素的方法和意义。根据上面各图所示，Irl在电容变化时基本保持不变，这是因为加在负载（包括电感和日光灯）两端的电压是恒定的，因此其内部的电流不变，而当并联的电容改变时，只改变Ic的相位，因而导致I的相位改变，可以看出，在$〈0时，随着电容的增大$越来越接近0,即I与U的方向趋于一致，因而cos©趋向于1,功率因素提高。而当$=0时，系统为电阻性，功率因素为1,功率利用率最高。而当电容继续增大时，$>0且不断增加，致使cos$变小，功率因素减小，此时系统处于电容性•此次实验由于实验次数与数据尺度的限制，没有出现电阻性和电容性的情况。综上可得，提高功率因素的一般方法是，对于电感电路（日常使用电路通常为电感电路），并联适当大小的电容器有利于功率因素的提高，其电容大小以使总电压与总电流相位差接近0为宜。根据公式计算，当f011CR2,即并联谐振时，功率因素达到最大（式中R表示负载和电感的等2LCL效电阻）。在现实生活生产中增大功率因素是有积极意义的，因为这样可以更充分地利用电源所供给的功率，增大生产效率•由于日常所用电路大多为电感性的，因此并联电容这种方法能够得到广泛应用，但在实际电路
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制造中，可能会由于多种因素的限制影响，不可能使得功率因素刚好为1,只能尽可能接近于1，这也体现了理论与实践的差别。五、
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本次实验涉及到交流电，是从前的电学实验从未接触过的，总体感觉有些复杂，但经过仔细的实践和分析，最终结果还是比较符合要求的。在这次实验过程中，我们学习并使用了交流仪表，并掌握了测量交流电路中电流、电压及功率的方法，了解、分析了电感性电路提高功率因数的方法及其意义。下面对本次实验的误差进行分析•在不接电容时测得的数据中（表2—2），通过功率和总电压与电流的计算得到的cosgL=0。46，为一个计算值，如继续算下去，可得枫=-63°，即为Irl与U的夹角，然而根据分析可知，Irl应与UR在向量图中的方向相同，因此据此推算应得UR与U的夹角也为63°;然而根据测量值，Ur与U的夹角约为51°,与计算值有所差异。这种情况下，应以测量值为准，因为计算值为二次数据，并非直接所得，因此可信度不如测量值高•造成这种现象可能有多种原因：1•电路上或仪表内有耗能元件，导致功率测量偏小，从而致使COSgL偏小。2。由于功率表电流插孔的问题，电路总线上的电流未完全流入功率表，而有部分“漏过”功率表直接进入负载端，导致测得的功率偏小，进而使cos^rl偏小.3。由于这是电路首次接通后测得的数据，电路内部及仪表内部各元件可能还未达到稳定状态，对测得的数据有所影响，造成偏差，这种情况下应进行多组平行实验，以判断是随机误差还是系统误差。4。功率表或其他测量元件已损坏，这种情况发生的可能性较低，基本可以排除。另外，这次实验不足的是，在更改并联电容大小时，未能设计足够多的组和恰当的数据尺度，导致实验结果处理时，所得全部电路都为电感性，没有得到电容性和电阻性的电路，因而从未能体现出电容并联过度反而会使功率因素下降这一现象。此外，通过表2—3可见，随着并联电容的增多，功率P也有少许增加，因此推测可能电容也有少量负载耗电，这与理论上的理想电容器时有所差别的，当然这种现象的出现也不排除其他元件或温度的影响。
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