一、實驗目的
1．研究正弦穩態交流電路中電壓、電流相量之間的關係。
2. 掌握日光燈線路的接線。
3. 理解改善電路功率因數的意義並掌握其方法。
二、原理說明
1. 在單相正弦交流電路中，用交流電流錶測得
各支路的電流值，用交流電壓表測得迴路各元件兩
端的電壓值，它們之間的關係滿足相量形式的基爾
霍夫定律，即圖4-1 rc串聯電路
2. 圖4-1所示的rc串聯電路，在正弦穩態信
號u的激勵下，ur與uc保持有90的相位差，即當
r阻值改變時，ur的相量軌跡是乙個半園。u、uc與
ur三者形成乙個直角形的電壓三角形，如圖4-2所
示。r值改變時，可改變φ角的大小，從而達到
移相的目的。
圖4-2 相量圖
3. 日光燈線路如圖4-3所示，圖中 a 是日光燈管，l是鎮流器， s是啟輝器，c是補償電容器，用以改善電路的功率因數（cosφ值）。有關日光燈的工作原理請自行翻閱有關資料
圖4-3 日光燈線路
三、儀表裝置及所選用元件箱
四、實驗內容
1. 按圖4-1接線。r為220v、15w的白熾燈泡，電容器為4.
7μf/450v經指導教師檢查後，接通實驗台電源，將自耦調壓器輸出(即u)調至220v。記錄u、ur、uc值，驗證電壓三角形關係。
表4-1 驗證電壓三角形關係
2. 日光燈線路接線與測量。
圖4-4
（1）按圖4-4接線。
（2）經指導教師檢查後接通實驗台電源，調節自耦調壓器的輸出，使其輸出電壓緩慢增大，直到日光燈剛剛啟輝點亮為止，記下三表的指示值。
（3）將電壓調至220v，測量功率p，電流i，電壓u，ul，ua等值，驗證電壓、電流相量關係。
表4-2 日光燈線路
3. 併聯電路──電路功率因數的改善。
圖4-5
（1）按圖4-5組成實驗線路。
（2）經指導老師檢查後，接通實驗台電源，將自耦調壓器的輸出調至220v，記錄功率表、電壓表讀數。
（3）通過乙隻電流錶和三個電流插座分別測得三條支路的電流，改變電容值，進行三次重複測量。也可以直接串入3塊交流電流錶測量三條支路的電流。資料記入表4-3中。
表4-3 併聯電路──電路功率因數的改善
五．實驗資料的處理
1.完成資料**中的計算,進行必要的誤差分析。
誤差分析： 儀表精確度； 讀數時存在誤差 ; 電路溫度公升高，電阻變大
2.根據實驗資料,分別繪出電壓、電流相量圖,驗證相量形式的基爾霍夫定律。
電壓相量圖如下：
u=ua+uc 滿足基爾霍夫定律kvl
電流相量圖如下：
i=ic+il 滿足基爾霍夫定律kcl
3.討論改善電路功率因數的意義和方法。
意義：功率因數低會導致裝置不能充分利用，電流到了額定值，但功率容量還有。而且當輸出相同的有功功率時，線路上電流大，i=p/(ucos)，線路壓降損耗大。
方法：i. 高壓傳輸。
ii. 改進自身裝置。
iii. 併聯電容，提高功率因數。
4, 裝接日光燈線路的心得體會及其他
i. 接線、拆線或改接電路時都必須在首先斷開電源開關的情況下進行，嚴禁帶電操作。應養成先接實驗電路後接通電源，實驗完畢先斷開電源後拆實驗電路的良好操作習慣。
ii. 佈線要合理安排，走線要清楚，便於接線和檢查。
iii. 實驗時，尤其是剛閉合電源，裝置剛投入工作，要隨時注意裝置的運**況。
正弦穩態交流電路相量的研究
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