《模电实验报告》正弦稳态交流电路向量的研究

时间:2024.3.24

实验四 正弦稳态交流电路向量的研究

班级:_计算机科学与技术五班  姓名:   学号:   520     日期:       


第二篇:正弦稳态交流电路分析


正弦稳态交流电路分析

【摘要】正弦稳态交流电路是电工学研究的重要内容之一,本文将就此电路中日光灯的转化、电感感抗r以及功率因数的测量等问题进行进一步深入的分析和探讨。

【关键词】正弦稳态交流电路;日光灯;感抗;功率因数

1.  日光灯转化成理想元件

在正弦稳态交流电路实验中,当我们计算镇流器的电感感抗r时,可有多种方法。根据我们测量的数据,电感两端电压U除以电流I即为其感抗r,因为我们测量的数据都是有效值,可以直接利用求得感抗;另外,我们还可以利用日光灯等其他元件的相关数据间接计算感抗r。我们测量了总电压和日光灯两端电压,利用相量发即可求得电感两端电压,然后再除以电流球感抗r。但是在这样方法中我们必须注意到,我们是把日关灯转化成理想的线性元件来处理的,即日光灯的电压和电流必须符合正弦变化规律,这样才能通过转化求得感抗r。但是,这种转化是否合理呢?

想知道这种转化是否合理,我们必须探究日光灯是否是线性元件,其电压、电流值随时间是否成正弦规律变化。日光灯两端的电压由于气体放电已经不再是正弦波,不能用相量法分析。我们可以用双踪示波器观察一只日光灯电路的波形,灯管两端的电压明显畸形,不再是正弦波,而是呈现一个方形波。[1]因此,我们可以下结论:日光灯是非线性元件,把它转化成理想的线性元件是不甚合理的。

2.  感抗r和功率因数的测量

我们实验测得的数据[2]如下表所示:

由数据可知,我们计算r和功率因数有多种方法。

计算r方法一:电感两端UL除以I,因为都是有效值,可以直接相除,得到启辉时的r为520欧姆;方法二:因为电压U、UL、UA符合电压三角形的相量关系,因此我们可以由U、UA求得UL的值,为133.7,然后再除以I,求出r为535欧姆,略大于520欧姆。

第一种方法我们直接利用测得的两个数据进行计算,而第二种方法中我们先由两个数据算的UL,然后再进行计算,比第一种多了一步,使得结果的计算过程更加复杂。因此,第一种方法计算的结果应该更加准确。

计算功率因数的方法一:用有用功率P直接除以视在功率S,即UL可得启辉时的功率因数为0.61;方法二:因为电压U、UL、UA符合电压三角形的相量关系,因此我们可以由UL、UA求得U的值,为167,然后再用P除以视在功率UL可得启辉时的功率因数,0.62。

分析误差方法同感抗r:第一种方法我们直接利用测得的三个数据进行计算,而第二种方法中我们先由两个数据算的U,然后再进行计算,比第一种多了一步,使得结果的计算过程更加复杂。因此,第一种方法计算的结果应该更加准确。

3.  设计实验减小误差

计算r值和功率因数时减小误差有两种方法。

方法一:既然日光灯不是线性元件,不能用相量法分析,那么我们就用一个线性元件来替换它,比如电阻。然后再按以前的步骤实验和测量数据,计算r值。

方法二:虽然灯管两端的电压不是按正弦规律变化的,不能用相量图来计算功率因数,但是我们可以用功率表测量灯管的有功功率。[3]步骤:如下 :一、用电压表和电流表分别测量U、I,计算视在功率S。2、用功率表分别测量总有功功率P和日光灯有功功率P1,由此计算电路的功率因数。

【参考文献】                                                                  

[1] 赵汝俭,日光灯电路功率因数的测量方法, 河北理科教学研究, 2003,02.

[2] 秦宗峰,董则民,正弦稳态交流电路相量实验问题研究,现代商贸工业,2011,02.

[3] 高微,朱英,日光灯电路非线性分析,大庆石油学院学报,2008,04.

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