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1、实验一单相正弦交流电路一、实验目的1 学习常用交流仪表与功率表的使用。2 通过日光灯电路的连接与测试，进一步加深对交流基尔霍夫电压定律的理解。3 掌握改善感性电路功率因数的方法，体会提高功率因数的工程意义。二、实验设备1 交流电压表，交流电流表，功率表，自耦调压器，电容器。2 镇流器，启辉器（与30W灯管配用），日光灯灯管。3 电流插座与插头。三、实验原理说明1 日光灯电路如图2 1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申值）。图2-1日光灯工作时，灯管和镇流器可等效为一个RL串联电路（其中R为灯管的等效电阻与镇流器 的线圈电阻之和），
2、是一种感性负载。RL串联电路的电路参数可通过测量电路的有功功率、输入电压、输入电流求得。功率因数COS申=PUI阻抗模ZP等效电阻R=i2 = |z|cos申；等效电抗X=XL=|Z|sin申=2jfL2 提高功率因数的意义供电系统的功率因数取决于负载的性质，例如白炽灯、电烙铁、电熨斗、电阻炉等用电设备， 都可以看作是纯电阻负载，它们的功率因数为1,但在工农业生产和日常生活中广泛应用的异步电 动机、感应炉和日光灯等用电设备都属于感性负载，它们的功率因数小于1。因此，在一般情况下, 供电系统的功率因数总是小于1。如果功率因数太低，就会引起下面两个问题：1）发电设备的容量不能充分利用。额定电压和额
3、定电流的乘积，称为额定视在功率，即sn=unino 当负载的功率因数cosp=1，发电机（或变压器）所能输出的最大有功功率P为：P= UNINcosp=UNIN=SN2）增加线路和发电机绕组的功率损失。因此，必须设法提高负载端的功率因数，从而提高供电系统的功率因数。这样，一方面可以充 分发挥电源设备的利用率，另一方面又可以减少输电线路及发电机绕组上的功率损耗，提高电能的 传输效率。四、实验任务1日光灯线路接线与测量。利用实验室现有设备，按图22接线。确保电路接线无误后，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，测量电压U，
4、 UL，UR等值。日光灯30W/220V,功率因数0.55,L R表21Ur (V)UL (V)U (V)U0（日光灯点亮电压）计算值测量值图222并联电路电路功率因数的改善 按图23组成实验线路。确保接线正确无误后，接通电源。将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。表22电容值测量数值计算值（吓）P (W)Cos申U (V)I(A)Il(A)IC(A)cos申012.24.7五、总结报告1 根据实验数据，计算日光灯管的等效电阻和镇流器线圈电阻之和R及镇流器电感L。2 为什么U丰UR+UL，I丰
5、ID+IC?3 日光灯电路并联电容器后，电路种哪些量发生变化？哪些量没有变化？为什么？4 并联电容器后，提高了电路的功率因数，能否改变感性负载本身的功率因数？为什么？5 要是电路的功率因数cos申=1，应并联多大容量的电容。实验二 三相交流电路一、实验目的1 掌握三相负载正确接入电路的方法。2 观察和测量三相交流电路负载星形和三角形连接时，对称和不对称的线电压与相电压、线 电流与相电流的关系。3 充分理解中线在三相四线制供电线路中的作用。4 学习使用单相功率表测量对称三相电路功率的方法。5 了解安全用电常识。二、实验设备1 实验用三相照明灯组负载板。2 单相功率表，交流电压表，交流电流表，自耦
6、调压器。3 电流测量插头与插座。三、实验说明1 三相四线制供电电源 三相四线制供电电源是民用电和工程用电中最常见的一种电源形式，理想情况下用三根相线和 一根中性线（也称中线或零线）向用户同时提供三个大小相等、相位相差120 度的正弦交流相电压 （相线与中性线间电压）和三个大小相等、相位相差120 度的正弦交流线电压（相线间电压），其中线电压有效值是相电压有效值的3倍。民用电和工程用电中，多数情况下，线电压有效值为380伏，相电压有效值为220 伏，本实验室的三相电源线电压设计值为220 伏，相电压设计值为127伏， 实际上由于电源内阻的存在，不对称的三相负载会破坏电源输出电压的对称性。2 三相
7、负载的连接 三相负载的基本连接方式有星形连接和三角形连接两种。对于星形连接按其有无中线，又可分为三线制和四线制，根据三相电路的对称情况，可将三相电路分为对称三相电路和不对称三相电路。 在实际三相电路中，一般情况下，三相电源是对称的，三条端线阻抗是对称相等的，但负载不一定是对称的。在对称三相电路中，对于三角形连接，其线电流IL与相电流IP之间有Il=、3Ip的关系，对于星形连接，其线电压ul与相电压q,之间有uL=3up的关系。3 三相电路中的功率测量 在对称三相四线制电路中，因各相负救所吸收的功率相等，故可用一只功率表测出任一相负载的功率，再乘以 3；即得三相负载吸收的总功率。在不对称三相四线
8、制电路中，各相负载吸收的功率不再相等。这时可用三只功率表直接测出每 相负载吸收的功率PA、PB及PC,或用一只功率表分别测出各相负载吸收的功率PA、PB、PC,然后 再相加，即P=PA+PB+PC，可得到三相负载的总功率。这种测量方法称为三表法。显然，该方法也适用于对称三相四线制电路。 在三相三线制电路中，不论其对称或不对称，常采用二表法来测量三相功率，两个功率表读数 的代数和即为三相负载的总功率。具体连接方法如图31。在三相四线制电路中一般不采用二表 法。图3-14 中线的作用在三相四线供电机制下，中性线是保证单相负载正常工作的关键，如果三相单相负载适当连接 后构成三相负载接入三相电源，贝y
9、由于单相负载各自工作的独立性和随意性，会使三相电路通常工 作于不对称状态，这时中性线可以保证各相负载获得额定电压且互不干扰，若去掉不对称三相电源 中的中性线，会带来如下两个问题：1）电源中点N与负载中点N之间出现电位差（中点对称电压UN-N,如果电源中点接地， 则负载中点出现电压，其强度与负载的不对称程度有关。2）电路不再能保证各相单相负载提供额定的工作电压，以致会损坏该相负载，而负载较大的一 相相电压则会远低于负载的额定电压，致使负载不能正常工作。四、实验任务1 测量Y型接法各种负载情况下的电压，电流。按图3-2线路组接实验电路。即三相灯组负载经三相自耦调压器接通三相对称电源，将三相调 压器
10、的旋柄置于输出为0V的位置。确认电路连接无误后，接通电源，并按下述内容完成各项实验， 分别测量三相负载的线电压、相电压、线电流、相电流、中线电流、电源与负载中点间的电压。将 所测得的数据即如表3-2和3-3中，并观察各相灯组亮暗的变化程度，特别要注意观察中线的作 用。U&flicW表 31测量数据开灯盏数线电流（A）线电压（V）相电压（V）中线电 流（A）中线电 压（V）实验内容ABCIAIBICUABUBCUCAUA0UB0UC0I0U0Y0接平衡负 载333Y接平衡负载333平衡负载A相 功率平衡负载总 功率2 测量型接法各种负载情况下的电压，电流。按图3 3该接电路，确认连接无误后接通电
11、源，并调节调压器，使其输出线电压为220V,并 按表 34 和 35 的内容进行测试。图 33表 3-2测量数据开灯盏数线电压=相电压线电流（A）相电流（A）负载情况ABBCCAUabUbcUcaIAIBICIABIBC-A三相平衡333表 33测量数据开灯盏数测量数据计算值实验内容A相B相C相P1 (W)P2（W）工 P(W)接平衡负载333五、总结报告1 试说明在三相四线制电路中（对称三相电源）负载对称与否对中线电流的影响。为什么中 线阻抗不宜过大？2 总结对称三相电路的特点。3 总结三表法与二表法应注意的问题及各自的适用范围。实验三 三相异步电动机的使用与控制一、实验目的1、了解三相异步
12、电动机的结构及铭牌数据的意义，熟悉其使用方法。2、了解基本低压控制电器的主要结构和动作原理，掌握其在控制电路中的作用。3、掌握典型控制环节及正确接线和操作方法。4、培养连接、检查和操作简单控制电路的能力。二、实验设备1、三相异步电动机2、交流接触器，热继电器，按扭3、万用表。三、实验原理1、常用低压电器在工农业生产中，大量存在的是一些简单的中小型生产过程的自动控制。它们大都广泛采用继 电接触控制系统对中小功率异步电动机进行直接起动、正反转控制、顺序控制和Y延时起动控 制。这种控制系统主要由交流接触器、按钮、热继电器等组成。交流接触器主要由铁心、吸引线圈和触点组等部件组成。触点可分主触点和辅助触
13、点。主触点 的接触面积，并具有灭弧装置，能通断较大的电流，可接在主电路中，控制电动机的工作。辅助触 点只能通断较小的电流，常接在辅助电路（控制电路）中。触点还有动合（常开）触点和动断（常 闭）触点之分，前者当吸引线圈无电时处于断开状态，后者为吸引线圈无电时处于闭合状态。当吸 引线圈带电时，动台触点闭合，动断触点断开。按钮是一种简单的手动开关，在控制电路中用来发出“接通”或“断开”的指令。它的触点也有 动合和动断两种形式。热继电器是一种利用感受到的热量进行动作的保护电器，用来保护电路的过载。它主要由发热 元件和辅助触点等组成。当电路过载时触点动作，从而使控制电路失电，达到切断主电路的目的。2 自
14、动生产机械中常用控制环节自动生产机械中的控制线路的种类很多，有的甚至较复杂，但它们都是由一些单元线路所组成。 常用的环节由如下几种：图5F向点动控制（a）单向点动控制（b） 单向长动控制（1）单向控制环节：单向控制环节有单向点动控制和单向长动控制两种基本形式，电路如图5 1 （a）与（b）所示, 单向点动环节常用于快速行程及地面操作的行车等场合。单向长动与单向点动基本相同，常用于单 方向直接起动的连续运转的场合。（ 2）可逆起动控制环节： 可逆起动控制环节有辅助触点作联锁保护、电路如图52所示。四、实验任务1 观察电动机铭牌并记录1）外观与铭牌查看：从外观上熟悉三相异步电动机的基本结构形式，记录电动机上的铭牌数据； 根据实验室电源电压等级，确定电动机的额定接线方法应是接还是Y接。2）电气检查：用万用表检查电动机三相绕组有无断线故障，测量并记录各相绕组的电阻值。用 兆欧表分别测量三相定子绕组间及各绕组对地的绝缘电阻值，检查是否满足绝缘要求，测量数据记 入下表中。各相绕组电阻（Q）电动机铭牌数据A相B相C相
