正弦稳态交流电路相量的研究(含数据处理)
正弦稳态交流电路相量的研究实验工作报告
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、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。
图4-1 RC 串联电路2. 图4-1所示的RC 串联电路，在正弦稳态信号U 的激励下，U R 与U C 保持有90º的相位差，即当R 阻值改变时，U R 的相量轨迹是一个半园。
U 、U C 与 U R 三者形成一个直角形的电压三角形，如图4-2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4-2 相量图 3. 日光灯线路如图4-3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（cos φ值）。
有关日光灯的工作原理请自行翻阅有关资料。
图4-3 日光灯线路四、实验内容1. 按图4-1接线。
R 为220V 、15W 的白炽灯泡，电容器为4.7μF/450V 。
UcU R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 。
记录U 、U R 、U C 值，验证电压三角形关系。
2. 日光灯线路接线与测量。
图4-4（1）按图4-4接线。
（2）经指导教师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，直到日光灯刚刚启辉点亮为止，记下三表的指示值。
（3）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。
3. 并联电路──电路功率因数的改善。
图4-5（1）按图4-5组成实验线路。
（2）经指导老师检查后，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。
（3）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。
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、实验原理简述
1．RC 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
cosϕ = P U ⋅I
I
ILr
I
ILr
IC
U Lr
U
K1 K2 K3 C1 C2 C3
U R
IC
L
U Lr
U
r
K1 K2 K3
C1 C2 C3
R
U R
（a）日光灯实验电路
（b）日光灯点燃后的等效电路
图 1-2-3 日光灯实验电路及等效电路
日光灯的功率因数较低（电容 C =0 时），一般在 0.6 以下，且为感性电路，因此往往
表 1-2-3 不同补偿电容时的参数测量值
测量项目
U
ULr
UR
I
ILr
IC
P
PLr
PR 计算
测试条件
(V) (V) (V) (A) (A) (A) (W) (W) (W) cosφ
C=0 C=1μF C=2.2μF C=3.2μF C=4.7μF C=7.9μF
六、实验总结
1．根据表 1-2-3 中的实验数据，在同一方格纸上作日光灯电路提高功率因数的电压、电流 相量图。 2．根据实验数据，计算日光灯管的等效电阻值 R、镇流器的电感 L 和电阻 r。 3．讨论改善电路功率因数的意义和方法。
白炽灯盏数 2 1
U（V）
ф
实验正弦稳态交流电路相量的的研究
信息学院电路实验室
沈阳建筑大学信息学院实验中心
1
实验六 正弦稳态交流电路相量 的研究
实验目的 实验原理 实验内容 实验注意事项 实验报告要求
沈阳建筑大学信息学院实验中心
2
实验六 正弦稳态交流电路相量 的研究
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 通过日光灯电路的设计，培养实践技能 了解交流电路功率因素的意义，掌握提 高功率因素的方法
沈阳建筑大学信息学院实验中心 6
实验六 正弦稳态交流电路相量 的研究
实验注意事项：
功率表要正确接入线路，注意观察电 压表读数，不能超过220V，以免烧坏 功率表 本实验用交流市电220V，务必注意人 身安全
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7
实验六 正弦稳态交流电路相量 的研究
实验报告要求：
画出实验电路，自拟表格纪录实 验数据 计算出不接电容和接入不同值的 电容时的功率因数
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8
设计一只白炽和4灯泡和4µf/450V电容器组成 电路，设计实验数据记录表格 设计日光灯电路，选择所需实验设备仪表、适 当的元件参数，设计实验数据记录表格 测量日光灯起辉点亮时的电压，并记录日光灯 的电流、电压值以及日光灯的功率及功率因数 给日光灯输入220V的电压，测量日光灯的电流、 功率值；测量日光灯回路中的各元件的电压， 并计算功率因数。
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实验原理： 日光灯启动器
实验六 正弦稳态交流电路相量 的研究
玻璃泡 外罩
引线脚
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实验六 正弦稳态交流电路相量 的研究
正弦稳态交流电路相量的研究
日光灯管镇流器r值的精确计算及功率因数的提高曹海明 6100410001[摘要]本文以日光灯管为例，分析在交流电路中计算镇流器r值时各方面因素可能引起的实验误差并推导出精确计算r值的方法及功率因素cosφ的提高。
[关键字]交流电路;镇流器r值；功率因素cosφ；1 镇流器r值误差的产生1.1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。
如图ⅰ：图ⅰ：1.2正弦稳态交流电路相量的研究之日光灯线路接线与测量。
图ⅱ：按图组成电路，接通交流220V电源，调节自耦调压器的输出，使其输出电压缓慢增大，直到日光灯刚启辉点亮为止，记下三表的指示值，然后将电压调至220V，测量功率P，电流I，电压U，UL，UA等值，验证电压、电流相量关系。
第一组实验数据表格ⅰ：第二组实验数据表格ⅱ：有实验求知：表格ⅰ：启辉值：r=U L/I=172.6/0.346=498.8COSφ=P/UI=33.45/（212.5*0.346）=0.461正常值：r=U L/I=183.2/0.385=475.8COSφ=P/UI=29.12/（221.2*0.385）=0.34表格ⅱ：启辉值：r=U L/I=172.6/0.341=506.15COSφ=P/UI=33.56/（212.9*0.341）=0.467正常值：r=U L/I= 182.4/0.379=481.2COSφ=P/UI=22.72/（220.4*0.379）=0.27启辉值r的平均值=（498.8+506.15）/2=502.475启辉值COSφ的平均值=（0.461+0.467）/2=0.464正常值r的平均值=（475.8+481.2）/2=478.5正常值COSφ的平均值=（0.34+0.27）/2=0.32通过实验可知，r值误差的产生主要有：ⅰ，在交流电路中电感元件所产生的具有阻碍交流电流作用的物理性质的感抗x L；ⅱ，UL的分流作用使得在计算r值时由电流的误差引起r值的偏小。
正弦稳态交流电路相量的研究实验数据
正弦稳态交流电路相量的研究实验数据学术研究领域，正弦稳态交流电路的研究实验数据为研究者提供宝贵的信息，具有重要的意义。
本文向读者介绍了正弦稳态交流电路的相量的研究实验数据的内容及其重要性。
弦稳态交流电路中的相量，可以定义为在相同的频率下交流电路中相当单位的潮流量。
根据电动势法则，相量之间的电流与负载微分电势之比称为电流比。
在正弦稳态交流电路中，相量是一个变量，可以保证各相线路电流比的平衡状态。
据此，相量的确定非常重要，是了解交流电源相当单位电流比的重要方法。
因此，正弦稳态交流电路相量的研究实验数据显得尤为重要，具有广泛的应用前景。
于正弦稳态交流电路相量的研究实验数据，研究者主要分析和研究了交流电路中电力消耗、正弦波形振荡等数据。
他们收集到的数据经过统计分析，研究者可以计算电路的阻抗及相量，以便更好地设计合适的交流电路。
同时，根据这些数据，研究者还可以评估电路的耐久性，从而确定电路的最佳性能。
此外，研究者还可以利用正弦稳态交流电路相量的实验数据，优化和调整电路的结构，以提高电路的性能。
上所述，正弦稳态交流电路相量的实验数据具有重要意义，为研究者提供了有价值的信息。
首先，它可以确定相量，消除电路中消耗的电力；其次，实验数据可以用来评估电路的耐久性；最后，它可以帮助研究者优化电路结构，以提高电路性能。
因此，正弦稳态交流电路中的相量的实验数据是不可或缺的，在研究和设计过程中都具有重
要的意义。
正弦稳态交流电路相量的研究实验
正弦稳态交流电路相量的研究实验
正弦稳态交流电路相量的研究实验
研究实验是一种从实际实验出发，用实际的电路构建和测量，以解决问题和探索新的机制的研究方法。
本文将介绍一种研究正弦稳态交流电路相量的研究实验过程，包括实验准备、实验操作、实验结果分析和实验结论等各个部分。
一、实验准备：
1、实验仪器：多功能实验电源、电阻测试仪、万用表、数字多用表、交流电压表、电子元件测试仪等。
2、实验电路：正弦稳态交流电路。
3、实验耗材：各种电阻、电容、变压器及相关电子元件等。
二、实验操作：
1、根据实验电路结构图，进行电路构建，注意接线的次序，确保电路的正确性。
2、将多功能实验电源调节至所需电压，使用电阻测试仪测量每条线路内的线路电阻，以确保电阻值的正确性。
3、使用万用表测量各相电压，使用数字多用表测量电流，以确保电压和电流的正确性。
4、使用交流电压表测量正弦波频率。
5、使用电子元件测试仪测量元件之间的相量。
三、实验结果分析：
1、通过测量电压和电流值，计算每条线路的有功功率、无功功
率和视在功率。
2、计算各相电压、电流和功率之间的相位差，以确定不同电压和电流间的相量。
3、通过计算不同元件之间的相量，得出正弦波频率的测量结果，以确定不同相量之间的差异。
四、实验结论：
通过上述实验可以得出，正弦稳态交流电路相量的测量结果与理论值接近，可以得出正弦稳态交流电路在实际情况下的表现与理论上的理论相符。
正弦稳态交流电路相量的研究(含数据处理)
实验十三正弦稳态交流电路相量的研究专业学号姓名实验日期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、原理说明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=∑02.如图13-1 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, U R的相量轨迹是一个半圆, U、 U C与 U R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13-13.日光灯线路如图13-2 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）。
图13-2有关日光灯的工作原理请自行翻阅有关资料。
三、实验设备序号名称型号与规格数量备注1 单相交流电源0~220V 12 三相自耦调压器 13 交流电压表 14 交流电流表 15 功率因数表 1 DGJ-076 白炽灯组15W/220V 2 DGJ-047 镇流器与30W灯管配用 1 DGJ-048 电容器1uf,2.2uf,4.7µf/450VDGJ-049 启辉器与30W灯管配用 1 DGJ-0410 日光灯灯管30W 1 DGJ-0411 电门插座 3 DGJ-04四、实验内容(1)用两只15W /220V的白炽灯泡和4.7µf/450V电容器组成加图13-1所示的实验电路,经指导老师检查后，接通市电220V电源，将自藕调压器输出调至220V。
记录U、U R、U C 值,验证电压三角形关系。
白炽灯盏数测量值计算值U(V) U R(V) U C(V) U’(V) φ2 220 200 84 217 22.81 220 213 45 218 11.9(2)日光灯线路接线与测量图13-3按图13-3组成线路,经指导教师检查后按下闭合按钮开关,调节自耦调压器的输出,使其输出电压缓慢增大,直到日光灯刚启辉点亮为止,记下三表的指示值。
正弦稳态交流电路相量的研究实验报告
正弦稳态交流电路相量的研究实验报告实验目的。
本实验旨在通过对正弦稳态交流电路相量的研究，探索交流电路中电压和电流的相量特性，加深对交流电路中相量概念的理解，并验证相关理论知识。
实验原理。
正弦稳态交流电路是指在电压和电流都是正弦波的情况下，电路中各个元件的电压和电流也是正弦波，并且频率相同、相位差不变。
在正弦稳态交流电路中，电压和电流的相量可以用复数表示，其中实部表示电压或电流的幅值，虚部表示相位差。
电压和电流的相量之间存在幅值比和相位差的关系。
实验仪器和材料。
1. 交流电源。
2. 电阻、电感、电容等元件。
3. 示波器。
4. 万用表。
5. 直流电源。
6. 信号发生器。
实验步骤。
1. 搭建正弦稳态交流电路，包括电压源、电阻、电感和电容等元件。
2. 连接示波器，观察电压和电流的波形，并测量其幅值和相位差。
3. 调节信号发生器的频率，观察电压和电流的波形随频率变化的规律。
4. 断开交流电源，接入直流电源，观察电压和电流的波形，并测量其幅值和相位差。
5. 记录实验数据，并进行数据处理和分析。
实验结果。
通过实验观测和数据处理，得出以下结论：1. 在正弦稳态交流电路中，电压和电流的相量可以用复数表示，实部表示幅值，虚部表示相位差。
2. 电压和电流的相量之间存在幅值比和相位差的关系，符合正弦函数规律。
3. 频率对电压和电流的相量有影响，频率增大时，电压和电流的相量幅值减小，相位差增大。
4. 在直流电源下，电压和电流的相量均为实数，相位差为零。
实验分析。
通过本实验的研究，加深了对正弦稳态交流电路中相量的理解，验证了相关理论知识。
实验结果表明，电压和电流的相量在交流电路中具有一定的规律性，频率对相量也有一定的影响。
这对于进一步研究交流电路、分析电路性能具有一定的指导意义。
结论。
本实验通过对正弦稳态交流电路相量的研究，验证了电压和电流的相量在交流电路中的特性，加深了对相量概念的理解。
同时，实验结果对于进一步研究交流电路、分析电路性能具有一定的指导意义。
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实验十三 正弦稳态交流电路相量的研究
专业 学号 姓名 实验日期
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、原理说明
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13-1 所示的RC 串联电路,在正弦稳态信号 U 的激励下,R
U 与 U C 保持有90°的相位差,即当阻值Ｒ改变时, U
R 的相量轨迹是一个半圆, U 、 U C 与 U R 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 13-1
3.日光灯线路如图13-2 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（cos φ值）。
图 13-2
有关日光灯的工作原理请自行翻阅有关资料。
三、实验设备
序号
名称型号与规格数量备注
1 单相交流电源0~220V 1
2 三相自耦调压器 1
3 交流电压表 1
4 交流电流表 1
5 功率因数表 1 DGJ-07
6 白炽灯组15W/220V 2 DGJ-04
7 镇流器与30W灯管配用 1 DGJ-04
8 电容器1uf,2.2uf,
4.7µf/450V
DGJ-04
9 启辉器与30W灯管配用 1 DGJ-04
10 日光灯灯管30W 1 DGJ-04
11 电门插座 3 DGJ-04
四、实验内容
(1)用两只15W /220V的白炽灯泡和4.7µf/450V电容器组成加图13-1所示的实验电路,经指导老师检查后，接通市电220V电源，将自藕调压器输出调至220V。
记录U、U R、U C 值,验证电压三角形关系。
白炽灯盏数测量值计算值
U(V) U R(V) U C(V) U’(V) φ
2 220 200 84 217 22.8
1 220 213 45 218 11.9
(2)日光灯线路接线与测量
图13-3
按图13-3组成线路,经指导教师检查后按下闭合按钮开关,调节自耦调压器的输出,使其输出电压缓慢增大,直到日光灯刚启辉点亮为止,记下三表的指示值。
然后将电压调至220Ｖ,
,,等值,验证电压、电流相量关系。
测量功率Ｐ,电流Ｉ,电压U U U
L A
P(W) cosφI(A) U(V) U L(V) U A (V) 启辉值29.9 0.53 0.28 200 149 85
正常工作值36.5 0.45 0.35 220 175 80
(3)并联电路——电路功率因数的改善
按图13-4组成实验线路
图13-4
经指导老师检查后,按下绿色按钮开关调节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取样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。
电容值测量数值计算值
(μF) P(W) U(V) I(A) I L(A) I C(A) cosφI’(A) cosφ
1 35.5 220 0.30 0.36 0.065 0.5
2 0.16 0.53
2.2 36.3 220 0.24 0.38 0.15 0.69 0.165 0.69
4.7 36.5 220 0.17 0.39 0.33 0.92 0.166 0.97
五、实验注意事项
1.本实验用交流市电220V，务必注意用电和人身安全。
2.在接通电源前，应将自藕调压器手柄置在零位上。
3.功率表要正确接入电路,读数时要注意量程和实际读数的折算关系。
4..线路接线正确,日光灯不能启辉时,应检查启辉器及其接触是否良好。
七、实验报告
1.完成数据表格中的计算,进行必要的误差分析。
误差分析：1、仪表精确度；2、读数时存在误差
2.根据实验数据,分别绘出电压、电流相量图,验证相量形式的基尔霍夫定律。
电压相量图如下：
U=U A +U C 满足基尔霍夫定律KVL 电流相量图如下：
I=I C +I L 满足基尔霍夫定律KCL
3.讨论改善电路功率因数的意义和方法。
意义：功率因数低会导致设备不能充分利用，电流到了额定值，但功率容量还有。
而
且当输出相同的有功功率时，线路上电流大，I =P /(U cos )，线路压降损耗大。
方法：（1）高压传输。
（2）改进自身设备。
（3）并联电容，提高功率因数。
I
U A。