实验四单相交流电路的研究改
单相交流调压电路实验报告
大学电力电子技术课程设计总结报告题目：单相交流调压电路学生姓名：系别：专业年级：指导教师：年月日一、实验目的与要求(1)加深理解单相交流调压电路的工作原理。
(2)掌握单相交流调压电路的调试步骤和方法。
(3)熟悉单相交流调压电路各点的电压波形。
(4) 掌握直流电动机调压调速方法电力电子技术是专业技术基础课，做课程设计是为了让我们运用学过的电路原理的知识，独立进行查找资料、选择方案、设计电路、撰写报告、制作电路等，进一步加深对变流电路基本原理的理解，提高运用基本技能的能力，为今后的学习和工作打下良好的基础，同时也锻炼了自己的实践能力。
二、实验设备及仪器1、DT01B 电源控制屏2、DT09 转速显示3、DT15 交流电压表4、DT14 直流电流表5、DT20 电阻（900欧）6、DT04 电阻（3000欧）7、DT02 220V直流稳压电源8、DDS12单相交流调压电路触发器9、DD202 晶闸管、二极管、续流二极管、电感 10、导线若干 11、双踪示波器三、实验线路及原理1、主电路的设计所谓交流调压就是将两个晶闸管反并联后串联在交流电路中，在每半个周波内通过控制晶闸管开通相位，可以方便的调节输出电压的有效值。
交流调压电路广泛用于灯光控制及异步电动机的软启动，也用于异步电动机调速。
此外，在高电压小电流或低电压大电流之流电源中，也常采用交流调压电路调节变压器一次电压。
本次课程设计主要是研究单相交流调压电路的设计。
由于交流调压电路的工作情况与负载的性质有很大的关系，因此下面就反电势电阻负载予以重点讨论。
①电阻负载图1、图2分别为电阻负载单相交流调压电路图及其波形。
图中的晶闸管VT1和VT2也可以用一个双向晶闸管代替。
在交流电源U2的正半周和负半周，分别对VT1和VT2的移相控制角进行控制就可以调节输出电压正、负半周α起始时刻（α=0），均为电压过零时刻。
在tωα=时，对VT1施加触发脉冲，当VT1正向偏置而导通时，负载电压波形与电源电压波形相同；在tωπ=时，电源电压过零，因电阻性负载，电流也为零，VT1自然关断。
实验四 交流阻抗参数的测量和功率因数的改善
实验四交流阻抗参数的测量和功率因数的改善一、实验目的1．测量交流电路的参数。
2．验证提高感性负载功率因数的方法，体会提高功率因数的意义。
3．设计感性负载电路中补偿电容的大小。
4．学会使用单相功率表。
二、预习要求1．掌握交流电路中电流、电压间的相量关系及提高功率因数的意义和方法。
2．当外加电压不变，感性负载并联电容后，线路的总电流如何变化？它对R、L串联支路电流及功率有无影响？画出相量图。
3．熟悉功率表的选择与使用方法。
二、实验原理1、日光灯电路及其原理说明：（1）日光灯电路如图4-1所示，它由日光灯管，镇流器和启辉器主要部件组成。
A、灯管是一根玻璃管，其内壁涂有荧光粉，两端各有一个阳极和灯丝，前者为镍丝，后者为钨丝，二者焊在一起，管内充有惰性气体和水银蒸气。
B、启辉器由封在充有惰性气体的玻璃泡内的双金属片和静触片组成，双金属片和静触片都具有触头。
C、镇流器是一个带铁心的电感线圈。
图4-1（2）工作原理：当日光灯刚接通电源时，启辉器的两个触头是断开时，电路中没有电流，电源电压全加在起辉器的两个触头之间产生辉光放电，电流通过起辉器，灯丝和镇流器构成通路，对灯丝加热，灯丝发出大量电子。
起辉器放电时产生大量的热量，使双金属片受热膨胀至使触头闭合，导致放电结束。
双金属片冷却后两触头断开，通路被切断，在触头被切断的瞬间镇流器产生相当高的自感电动势与电源电压串联加在灯管的两端，启动管内的水银蒸气放电，这时辐射出的紫外线照到管内壁的荧光粉上发出白光。
灯管放电后，电源电压大部分加在镇流器上，灯管两端电压（既启辉器两触头之间的电压）较低，不能使起辉器光线光放电，因而其触头不能再接触。
在电网交流电的作用下，灯管两端的灯丝和阳极之间电位不断地发生变化，一端为正电位时另一端为负电位。
负电位端发射电子，正电位端吸收电子，从而形成为电流通路。
启辉过程：电源（220V）接通→氖气电离放电产生热→两电极通→灯丝热发射电子→辉光管极间电压为0，断开→镇流器产生感应电动势（>220V）→水银蒸汽游离放电→荧光灯发光2、功率因数的提高：（1）功率因数：对于一个无源二端网络，如下图4-2所示，它所吸收的功率P=UIcos φ，其中cosφ称为功率因数。
单相交流电路研究实验报告
单相交流电路研究实验报告一、实验目的：1.了解单相交流电路的基本结构和工作原理；2.掌握使用交流电表对单相电路进行电气参数测量的方法和技巧；3.研究电阻、电感和电容对单相交流电路的影响。
二、实验设备与器材：1.交流电源；2.电阻箱；3.电感器；4.电容器；5.交流电表；6.示波器；7.实验电路板等。
三、实验原理：根据欧姆定律，在交流电路中，电压与电流之间的关系可由以下公式表示：U(t)=I(t)*Z(t)其中，U(t)表示电压，I(t)表示电流，Z(t)表示电路的阻抗。
四、实验步骤：1.搭建单相交流电路，并确保电路连接正确；2.使用交流电表测量电路中的电压和电流，记录测量数值；3.分别改变电阻值、电感值和电容值，记录测量数值；4.将测得的电压和电流波形在示波器上进行观察和记录。
五、实验结果与分析：1.测量得到的电路中电压和电流的数值如下表所示：元件，电压(V)，电流(A)-------------，---------，---------电阻，10，1电感，15，0.9电容，8，1.2（在此插入示波器图像）通过实验数据和波形图的观察分析，可以得出以下结论：1.电阻对电流波形没有影响，电压和电流保持相位一致；2.电感对电流波形产生相位差，电流滞后于电压；3.电容对电压波形产生相位差，电压滞后于电流。
六、实验总结：通过本次实验，我们深入了解了单相交流电路的基本结构和工作原理，掌握了使用交流电表对单相电路进行电气参数测量的方法和技巧。
同时，通过对电阻、电感和电容对单相交流电路的影响进行研究，对交流电路的特性有了更深入的理解。
在今后的学习和实践中，我们将进一步探索和研究单相交流电路的更多特性和应用，不断提升自己的实验能力和理论水平。
[1]《电路分析基础》，张朝晖，高等教育出版社；[2]《电路分析与设计》，罗杰斯、马库斯，电子工业出版社。
单相交流电路的研究实验报告
单相交流电路的研究实验报告单相交流电路的研究实验报告引言：单相交流电路是电力系统中最基本的电路之一，广泛应用于家庭、工业和商业领域。
为了深入了解单相交流电路的特性和性能，我们进行了一系列的实验研究。
本实验报告将介绍实验的目的、实验装置、实验步骤以及实验结果和分析。
一、实验目的本实验旨在通过实际操作和测量，研究单相交流电路的特性和性能，包括电压、电流、功率等参数的测量和分析。
二、实验装置1. 电源：使用交流电源提供电压源。
2. 变压器：将高电压转换为适用于实验的低电压。
3. 电阻箱：用于调节电路中的电阻值。
4. 电流表和电压表：用于测量电流和电压。
5. 示波器：用于观察电路中的电压和电流波形。
三、实验步骤1. 搭建单相交流电路：根据实验要求，将电源、变压器、电阻箱、电流表和电压表按照电路图连接起来。
2. 测量电压和电流：打开电源，调节变压器和电阻箱的参数，分别测量电路中的电压和电流值。
3. 记录数据：将测量到的电压和电流值记录下来，并绘制电压和电流的波形图。
4. 计算功率：根据测量到的电压和电流值，计算电路中的功率值。
5. 分析结果：根据实验数据和计算结果，分析单相交流电路的特性和性能。
四、实验结果与分析通过实验测量和计算，我们得到了一系列的实验结果。
首先，我们观察到电压和电流的波形图呈正弦波形，符合单相交流电路的特点。
其次，我们发现电路中的电压和电流存在一定的相位差，这是由于电路中的电感和电容等元件引起的。
此外，我们计算得到的功率值表明，单相交流电路在不同负载下的功率变化较大，这与负载的阻抗有关。
根据实验结果，我们可以得出以下结论：单相交流电路的特性和性能受到电阻、电感和电容等元件的影响。
电路中的电压和电流呈正弦波形，且存在一定的相位差。
在不同负载下，电路的功率表现出不同的特点。
五、实验总结通过本次实验，我们深入了解了单相交流电路的特性和性能。
通过实际操作和测量，我们得到了电压、电流和功率等参数的实验结果，并对其进行了分析。
《电工技术基础与仿真(Multisim 10)》项目4单相正弦交流电路分析
p
ui
Im
sin tU m
sin(t
2
)
U m I m cos t sin t
UI sin 2t
在电感元件的交流电路中，没有任何能量消耗，只 有电源与电感元件之间的能量交换，其能量交换的 规模用无功功率Q来衡量，它的大小等于瞬时功率 的幅值。
QL UI I 2 X L
4.2.3 纯电容电路
将开关K1闭合，K2和K3断开，分别按给定的频 率值调节信号源的频率，每次在信号发生器中设 置好频率后，打开仿真开关，双击万用表符号， 得到测量数据，
任务3 相量法分析正弦交流电路
4.3.1 RLC串联电路 1．RLC串联电路电压电流关系 (1)瞬时关系 由于电路是串联的，所以流过R、L、C三元
件的电流完全相同
1 Z1
1 Z2
（2）复阻抗并联的分流关系
I1
U Z1
I
Z Z1
I
Z2 Z1 Z2
U
I2
I Z1 Z1 Z2
I I1 I2 Z1 Z2
a）
I
U
Z
b)
4.3.3 功率因数的提高
1．提高功率因数的意义 功率因数愈大，所损耗的功率也就愈小，
输电效率也就愈高。 负载的功率因数 愈高，发电机可提供的有
1．电压与电流的关系 线性电容元件在图所示的关联方向的条件下
iC
C duc dt
i +
u
C
_
i C duc dt
C dUm sin t
dt
U mC cost
U
mC
s
in(t
2
)
据此，可得出电容元件电压与电流关系的结论：
实验四-单相交直交变频电路的性能研究
实验四-单相交直交变频电路的性能研究————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：北京信息科技大学电力电子技术实验报告实验项目：单相交直交变频电路的性能研究学院：自动化专业：自动化（信息与控制系统）姓名/学号：贾鑫玉/2012010541班级：自控1205班指导老师：白雪峰学期：2014-2015学年第一学期实验四单相交直交变频电路的性能研究一．实验目的熟悉单相交直交变频电路的组成，重点熟悉其中的单相桥式PWM 逆变电路中元器件的作用，工作原理，对单相交直交变频电路在电阻负载、电阻电感负载时的工作情况及其波形作全面分析，并研究工作频率对电路工作波形的影响。
二．实验内容1．测量SPWM 波形产生过程中的各点波形。
2．观察变频电路输出在不同的负载下的波形。
三．实验设备及仪器1．电力电子及电气传动主控制屏。
2．NMCL-16组件。
3．电阻、电感元件(NMEL-03、700mH 电感)。
4．双踪示波器。
5．万用表。
四．实验原理单相交直交变频电路的主电路如图2—8所示。
本实验中主电路中间直流电压u d 由交流电整流而得，而逆变部分别采用单相桥式PWM 逆变电路。
逆变电路中功率器件采用600V8A 的IGBT 单管（含反向二极管，型号为ITH08C06），IGBT 的驱动电路采用美国国际整流器公司生产的大规模MOSFET 和IGBT 专用驱动集成电路1R2110，控制电路如图2—9所示，以单片集成函数发生器ICL8038为核心组成，生成两路PWM 信号，分别用于控制VT 1、VT 4和VT 2、VT 3两对IGBT 。
ICL8038仅需很小的外部元件就可以正常工作，用于发生正弦波、三角波、方波等，频率范围0.001到500kHz 。
五．实验方法45L1G3VT33E3VT4CG4E2图2—8 单相交直交变频电路G11E1G22VT1VT21．SPWM 波形的观察（1）观察正弦波发生电路输出的正弦信号Ur 波形（“2”端与“地”端），改变正弦波频率调节电位器，测试其频率可调范围。
实验四单相交流电路的研究
实验四单相交流电路的研究引言单相交流电路是最为简单的交流电路之一，广泛应用于我们的日常生活中。
了解和掌握单相交流电路的特性对于电气工程师和电子技术爱好者来说至关重要。
本实验旨在研究单相交流电路的基本原理和特性。
一、实验目的1.了解单相交流电路的基本组成和工作原理；2.学习分析单相交流电路的电压、电流、功率等参数的计算方法；3.了解单相电路中的电感和电容元件的作用；4.学习使用示波器和万用表进行电路参数的测量。
二、实验器材与仪器1.交流电源：50Hz，220V；2.变压器：220V-12V；3.电阻箱：100Ω、200Ω、300Ω、500Ω；4.电感箱：0.1H；5.电容箱：1μF；6.示波器；7.万用表。
三、实验原理1.单相交流电路的基本组成单相交流电路主要由电源、负载和开关组成。
电源产生交流电流，开关控制电流流向，负载则是吸收电能的部分。
2.交流电压和电流的特点交流电压和电流是随时间变化的，可以用正弦函数表示。
交流电的频率一般为50Hz或60Hz。
3.电感和电容的作用电感是指电流通过时产生磁场，而电容则是指电压变化时储存电荷。
在交流电路中，电感和电容元件会产生感性和容性反应，会影响电压和电流的相位差。
4.交流电路的电压、电阻和功率计算根据欧姆定律和功率公式，可以计算交流电路的电压、电阻和功率等参数。
四、实验步骤2.使用示波器测量电路中的电压波形；3.使用万用表测量电路中的电流大小；4.测量不同电阻下电路中的电流和电压；5.在电路中加入电感和电容元件，观察电路参数的变化；6.分析和计算电路中的功率。
五、实验结果与数据分析1.测量电压波形图和电流大小表格；2.绘制电流和电压与电阻的图像；3.分析不同电感和电容下电路参数的变化。
六、结论通过本实验，我们对单相交流电路的基本原理和特性有了更深入的了解。
我们学会了计算电路中的电压、电流、功率等参数，并且了解了电感和电容元件的作用。
此外，我们还学会了使用示波器和万用表进行电路参数的测量。
实验四 单相交流电路的设计和研究
实验四单相交流电路的设计和研究一、实验目的1．设计一个单相交流电路，并测量电路的参数；2．研究单相交流电路中的电流、电压的关系；3．掌握和了解用电容器改善功率因数的方法和意义；4．学习功率表的使用方法。
二、实验原理电力系统中的负载大部分是感性负载，其功率因数较低，为提高电源的利用率和减少供电线路的损耗，往往采用在感性负载两端并联电容器的方法进行无功补偿，以提高线路的功率因数。
日光灯电路为感性负载，其功率因数一般在0.3 ~ 0.4 左右，在本实验中，利用日光灯电路来模拟感性负载观察交流电路的各种现象。
图4-1 日光灯电路1.日光灯的工作原理如图4-1所示，日光灯电路由荧光灯管、镇流器和启辉器三者组成：（1）灯管：日光灯管是一根玻璃管，它的内壁均匀的涂有一层薄的荧光粉，灯管两端个有一个阳极和灯丝。
灯丝由钨丝制成，其作用是发射电子。
阳极是两根镍死，焊在灯丝上，与灯丝具有相同的电位，其主要作用是当它具有正电位时吸收部分电子，以减少电子对灯丝的撞击。
此外，它还具有帮助灯管点燃的作用。
灯管内还充有惰性气体（如氮气）与水银蒸气。
由于有水银蒸气，当管内产生辉光放电时，就会放射紫外线。
这些紫外线照射到荧光粉上就会发出可见光。
（2）镇流器：它是绕在硅钢片铁心上的电感线圈，在电路上与灯管相串联。
其作用有：在日光灯启动时，产生足够的自感电势，使灯管内的气体放电：在日光灯正常工作时，限制灯管电流。
不同瓦数的灯管应配以不同的镇流器。
（3）启辉器：它是一个小型的辉光管，管内充有惰性气体，并装有两个电极：一个是固定电极，一个是倒“U”型的可动电极，两电极上都焊有触头。
倒“U”型可动电极由热膨胀系数不同的金属片制成。
点燃过程：日光灯管、镇流器和启辉器的联接电路如图4-1所示。
刚接通电源时，灯管内气体尚未放电，电源电压全部加在启辉器上，使它产生辉光放电并发热，倒“U”型的金属片受热膨胀，由于内层金属的热膨胀系数大，双金属片受热后趋于伸直，使金属片上的触电闭合，将电路接通。
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可编辑ppt
6
问题与讨论 功率因素补偿问题（一）
功率因数补偿到什么程度？理论上可以补偿成以 下三种情况:
•
IC
0
•
IC
0
•
•
U
U
•
•
I
I
•
I RL
呈电感性
cos1
•
I RL
呈电阻性
cos1
可编辑ppt
•
IC
0
••
IU
•
I RL
呈电容性。
cos1 7
电容值
（uF） P(W) 0 38.1 1 38.5 2.2 38.0 4.7 38.7 5.7 38.3
测 量 数值
cosφ U(V) UR(V) UL(V) I(A) IL(A) IC(mA)
L0.47 220 97.5 175.2 0.350 0.350 0 L0.57 219 94.8 179.5 0.303 0.351 67.1 L0.70 219 94.2 179.3 0.241 0.354 155.2 C0.92 221 94.5 179.1 185 0.352 327.7 C0.85 220 94.4 179.0 0.206 0.352 393.2
*根据测量数据计算出相关参可数编辑，ppt写出结论，并解答思考题14。
实验室欢迎您！ 可编辑ppt
15
实验四 单相交流电路的研究
一、实验目的
1．测量电路的参数。 2．掌握日光灯线路的接线。 3．研究正弦稳态交流电路中电压、电流相量之间 的关系。 ４. 理解改善电路功率因数的意义并掌握其方法。 ５．学会使用单相功率表。
可编辑ppt
1
二、实验原理图
~220V
镇流器
灯
S
管
可编辑ppt
2
三、实验内容
电容值
（uF） P(W) 0 1 2.2 4.7
测 量 数值
cosφ U(V) UR(V) UL(V) I(A)
IL(A) IC(A)
计算电路参数： R串 L 联电 coφ路 sP UI
Z U I
电路总电 R阻 Zcoφs 灯管电R阻 UR I
电感线圈 RL电 R阻 可R 编辑ppt
L XL Z sinφ 3 ω 2πf
提高功率因数的措施: 并电容
u
i
R uR C
L uL
可编辑ppt
5
一般情况下很难做到完全补偿 （即：cos1）
功率因数补偿成感性好，还是容性好？
•
IC
•
U欠
•
补
I
偿
•
IC
过 补 偿
C 较大
••
IU
•
I RL
•
感性（ I C 较小）
•
I RL
•
容性（ I C 较大）
结论：在 角相同的情况下，补偿成容性要求使用的电容
原因是：在外加电压不变的情况下，负载得不到所
需的额定工作电压。
同样，电路中串、并电感或电阻也不能用于功率因
数的提高。其请自行分析。
可编辑ppt
10
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11按好线路后，通电日光灯点亮 Nhomakorabea iic
可编辑ppt
12
并联电容以及接入电流表
i ic
可编辑ppt
13
功率表的使用：
接好线路后，按“功能”键选择所需要的测量值，如显示 “U”其后的数值为电压，显示“I”其后的数值为电流，显示 “P”其后的数值为功率，显示“cosφ”其后的数值为功率因数。
可编辑ppt
8
问题与讨论 功率因素补偿问题（三）
提高功率因数除并电容外，用其他方法行不行？ 串电容
补偿前
补偿后
行否
•
I
•
U
R • U RL
L
•
•
I
C
R
U
•
L U RL
•
•
URL U
•
I
•
UC
可编辑ppt
•
U RL
•
U I
0
9
•
UC
•
I
C
•
R
•
U
U RL
L
•
U RL
•
U
•
UC
URL U
•
I
串电容功率因数可以提高，甚至可以补偿到1，但 不可以这样做！
关于功率因数提高的问题
问题的提出：日常生活中很多负载都是为感性的，其等效电
路及相量关系如下图。
~220V
镇流器
灯 管
Su
i
R uR L uL
其中消耗的有功功率为：
PPRUcIos
当U、P 一定时， cos
I
希望将 cos 提高
可编辑ppt
•
•
UL
U
•
•
UR 4 I
提高功率因数的原则：
必须保证原负载的工作状态不变。即：加至负 载上的电压和负载的有功功率不变。
问题与讨论 功率因素补偿问题（二）
并联电容补偿后，总电路（R-L//C）的有功
功率是否改变了？
•
I
•
I RL
•
R
U
j L
•
IC
j 1 C
•
IC
••
I I RL
L
•
U
•
I
• L
I RL
PUcI os 其中 cos 、 I
通过计算可知总功率不变。
定性说明：电路中电阻没有变，所以消耗的功率也不变。