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1、第7章 交流电路,1.实训目的,通过实训，加深对交流电路的理解，了解电阻、电容和电感在交流电路中的特性，掌握测量交流电路等值参数的方法，掌握荧光灯功率因数提高的实验研究方法。,2.实训内容,1）电阻、电容和电感在交流电路中特性的研究（基本技能性实训）。 2）交流电路等值参数的测量（基本技能性实训）。 3）荧光灯功率因数提高的实验研究（设计性实训）。,7.1 电阻、电容和电感 在交流电路中特性的研究,7.1.1 实训目的 1) 加深对交流电路的理解。 2) 熟悉电阻、电容和电感在交流电路中的特性。 3) 掌握电阻、电容和电感的测量方法。,7.1.2 实训原理,1. 电容元件 当电压一定、C值一定
2、时，角频率越高，电容器的容抗Xc就越小，流过电容器电流就越大。反之，角频率越低，容抗Xc就越大，流过电容器的电流就越小。 流过电容的电流超前电压90。在直流情况下，容抗为无穷大，电容相当于开路。,2. 电感元件 当电压一定、L值一定时，角频率越高，电感的感抗XL就越大，流过电感的电流就小。反之，角频率越低，感抗XL就越小，流过电感的电流越大。 流过电感的电流落后电压90。 在直流情况下，感抗为零，电感相当于短路。,7.1.4 实训内容与步骤,电路如图7-1所示。电路参数：交流电源Us1220V（或调压器），直流电源Us2220V，白炽灯泡40W/220V，电感线圈L300mH/300V(或日光
3、灯镇流器)，电容C1F/500V，电阻R30/5W，S1S5为转换开关。,实验电路,7-1 电容和电感在交流电路中的特性实验电路,1. 电阻实验,1）接通直流电源，闭合开关S1和S2，电阻支路接通，灯泡发光。不断接通或关断开关S5，观察灯泡亮度变化，并记录直流电流值和电压值。 2）关断直流电源，接通交流电源，重复上述过程。不断接通或关断开关S5，观察灯泡亮度变化，并记录交流电流值和电压值，填入表7-2中。,2. 电感实验,1）接通直流电源，闭合开关S1和S3，电感支路接通，灯泡发光。不断接通或关断开关S5，观察灯泡的亮度，并记录直流电流值和电压值。 2）关断直流电源，接通交流电源，重复上述过程
4、。不断接通或关断开关S5，观察灯泡的亮度变化，并记录交流电流值和电压值，填入表7-3中。,3.电容实验,将电感换为电容，重复以上过程。闭合开关S1和S4，电容支路接通。 然后不断接通或断开与电容并联的开关S5，观察灯泡亮度变化，并记录电流值和电压值，填入表7-4中。,7.1.6 注意事项,1）换接交直流电源时，一定要先关断电源，停电操作。 2）使用自耦调压器时，输入端与输出端绝对不能接反，以确保实验安全。 3）要始终保证调压器从0位起调，用后退回0位。 4）电感、电容是储能元件，实验完成后要对地放电。 5）实验时，要保证不接触带电部分，只接触绝缘部分。,7-1 实训项目完,机械工业出版社印制,
5、7.2 交流电路等值参数的测量,1） 加深对交流电路的理解。 2）掌握测量交流电路等值参数的方法。 3）基本掌握正弦交流电路的实验研究方法。,7.2.1 实训目的,7.2.2 实训原理,1.三表法 在交流电路中，测量负载等值参数的方法很多，可用欧姆表或电桥直接测得，也可用交流电压表、交流电流表和功率表分别测出U、I、P三个量后，再通过计算得出，这种测量方法称为三表法，它是测量交流电路等值参数的基本方法。,用三表法测出U、I、P三个数值后，还不能判别被测阻抗Z是等值容性，还是等值感性，因此，还需用下述方法来确定： 1）功率因数表测量法 用功率因数表可以直接测出被测阻抗的值，超前为容性，滞后为感性
6、。 2）示波器观察法 用示波器直接观察电压和电流波形的相位是超前或滞后来确定，电流超前电压为容性，电流滞后电压为感性。,2. 感性、容性的判断,被测阻抗模较大时，采用电压线圈前接法，如图7-2所示。 被测阻抗模较小时，采用电压线圈后接法，如图7-3所示。 电路图中的“”号表示功率表电流线圈与电压线圈的同名端。,3. 接线方法,4.电压线圈前接法,图7-2 电压线圈前接法,5.电压线圈后接法,图7-3 电压线圈后接法,7.2.4 实训内容与步骤,电路如图7-4所示。电路参数：单相调压器0230V, R20/5W，白炽灯泡40W/220V，电感线圈L300mH（或变压器36V绕组），C10F/50
7、0V，Z为被测元件。,图7-4 三表法测量交流电路等值参数电路,操作步骤,1）测量阻抗Z为R时的等值参数，用两盏40W/220V白炽灯泡代替R阻抗。 2）测量阻抗Z为L、C串、并联时的等值参数，即电感线圈L300mH与电容C10F串联或并联的等值参数。 3）测量阻抗Z为R、L、C串、并联时的等值参数，即电阻R20，电感线圈L300mH、电容C10F串联或并联的等值参数。,7.2.6 注意事项,1）功率表的同名端，应按规定接法连接在一起，否则模拟式功率表指针表反偏，而数字表无显示。 2）使用功率表测量时，必须正确选择电压量限与电流量限，否则功率显示误差较大。 3）电流表量程要大于或等于计算电流的
8、最大值；电压表量程要大于或等于计算电压的最大值，而且电流表与功率表电流量程要一致，电压表与功率表电压量程要一致。,4）调压器输入端与输出端绝对不能接反，以确保实验安全。 5）要始终保证调压器从0位起调，用后退回0位。 6）改接电路，一定要在断电情况下进行。测量电感、电容值时，要先断电再对储能器件放电后进行。,7-2 实训项目完,机械工业出版社印制,*7.3 荧光灯功率因数提高的实验研究 （设计性实训）,1） 加深对荧光灯工作原理的理解。 2）了解提高荧光灯功率因数的实验研究方法。 3）初步掌握设计性实训的思路和方法。,7.3.1 实训目的,7.3.2 实训原理,1）荧光灯是一种感性负载，它是由
9、灯管、启辉器和镇流器（带铁芯电感线圈）组成，可以看成是一个等值电感L和一个等值电阻R串联电路，如图7-5所示。,图7-5 荧光灯电路,2）接通电源后，启辉器发生辉光放电，双金属片受热弯曲，触点接通，将灯丝预热，使它发射电子。启辉器接通后，辉光放电停止，双金属片冷却，又把触点断开，这时，镇流器会感应出高电压加在灯管两端使灯管放电，产生大量紫外线，被灯管内壁的荧光粉吸收后，幅射出可见光，荧光灯就开始正常工作。 3）启辉器相当一只自动开关，既能自动接通电路，加热灯丝；也能自动断开电路，使镇流器产生高压，激发管内气体电离放电而发光。,4）镇流器的作用除了感应高压使灯管放电外，在萤光灯工作时，还起限流作
10、用。由于镇流器是一个电感量较大的线圈，因而整个电路的功率因数不高。 5）由于荧光灯是感性负载，工作时，不但从电源吸收有功功率，还要吸收无功功率，电路功率因数较低。 6）为了提高功率因数，通常在萤光灯接电源两端并联一个电容器C。实验时，可并联一个可变电容器，当电容量逐渐增加时，功率因数也随之增大。当调节C值合适时，可使功率因数提高到1。若C值过大，则会产生过补偿，使电路成为容性；若C值过小，则电路为感性。,7.3.4 实训内容与步骤,实验电路如图7-6所示。电路参数：30W/220V萤光灯套件（灯管、启辉器和镇流器），可变电容器210F/500V。,图7-6 提高荧光灯功率因数的电路,操作步骤,
11、实验电路按图7-6接线。在各支路串联接入电流表插座，再将功率表接入线路，检查无误后，接通电源，荧光灯正常发光。 1）调节可变电容器的容值，先使C0，测总电压U、镇流器电压UL和灯管电压UA。然后测总电流I、灯管支路电流IA、电容支路电流IC和功率P，将测量值填入表7-8中。 2）逐渐增加电容C的容值，但不要超过6F，否则电容电流过大。测量各容值下的总电流、各支路电流、总电压和各支路电压值，并填入表7-8中。,7.3.6 注意事项,1） 荧光灯启动电压一般在180V左右。萤光灯启动时，电流较大（约0.65A），工作电流约0.45A，注意仪表量限选择。 2）功率表的同名端应按规定接法连结，否则在模拟式功率表中，表的指针将发生反向偏转，而数字式功率表则无显示。,3）在实验过程中，调压器的输出电压要保持220V，以便对测量数据进行比较。 4）在启动荧光灯或并联电容之后，电流表必须串联在总支路上。 5）荧光灯不能启辉时，应检查启辉器是否良好以及接触是否可靠。,7.3.7 设计报告要求,主要内容： 1）实训目的、基本原理和实训设计方案。 2）电路图、所需仪表、元器件和电路参数。 3）实训内容和操作步骤。 4）数据测量与分析。 5）设计总结。,7-3 实训项目完,机械工业出版社印制,
