一、实验目的
1．研究正弦稳态交流电路中电压、电流相量之间的关系。
2. 掌握日光灯线路的接线。
3. 理解改善电路功率因数的意义并掌握其方法。
二、原理说明
1. 在单相正弦交流电路中，用交流电流表测得
各支路的电流值，用交流电压表测得回路各元件两
端的电压值，它们之间的关系满足相量形式的基尔
霍夫定律，即 。
图 4-1
RC串联电路
2. 图 4-1 所示的 RC 串联电路，在正弦稳态信
号 U 的激励下，U R 与 U C 保持有 90º 的相位差，即当
R 阻值改变时，U R 的相量轨迹是一个半园。U、U C 与
U R 三者形成一个直角形的电压三角形，如图 4-2 所
示。R 值改变时，可改变 φ 角的大小，从而达到
移相的目的。
图4-2
相量图
3. 日光灯线路如图 4-3 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（cosφ 值）。有关日光灯的工作原理请自行翻阅有关资料。
图 4-3
日光灯线路
三、仪表设备及所选用组件箱
序号
名称
数量
备注
1
电源控制屏（调压器、日光灯管）
1
DG01 或 GDS-01
2
交流电压表
1
D36 或 GDS-11
3
交流电流表
1
D35 或 GDS-12
4
三相负载
1
DG08 或 GDS-06B
5
荧光灯、可变电容
1
DG09 或 GDS-09
6
起辉器、镇流器、电容、电门插座
DG09 或 GDS-09
7
功率表
1
D34 或 GDS-13
四、实验内容
1. 按图 4-1 接线。R 为 220V、15W 的白炽灯泡，电容器为 4.7μF/450V。
经指导教师检查后，接通实验台电源，将自耦调压器输出(即 U)调至 220V。记录 U、U R 、U C 值，验证电压三角形关系。
表 4-1
验证电压三角形关系
2. 日光灯线路接线与测量。
图 4-4
（1）按图 4-4 接线。
（2）经指导教师检查后接通实验台电源，调节自耦调压器的输出，使其输出电压缓慢增大，直到日光灯刚刚启辉点亮为止，记下三表的指示值。
（3）将电压调至 220V，测量功率 P，电流 I，电压 U，U L ，U A 等值，验证电压、电流相量关系。
表 4-2
日光灯线路
测
量
值
P(W)
Cosφ
I(A)
U(V)
U L (V)
U A (V)
启辉值
正常工作值
48.8
0.54
0.393
237.7
184.7
102.1
测
量
值
计
算
值
U（V）
U R （V）
U C （V）
U′（与 U R ，U C 组成 Rt△）
（U′=22C RU U ）
△U = U′－U（V）
△U/U（%）
240.3
234.1
51.4
239.6
0.62
0.26
3. 并联电路──电路功率因数的改善。
图 4-5
（1）按图 4-5 组成实验线路。
（2）经指导老师检查后，接通实验台电源，将自耦调压器的输出调至 220V，记录功率表、电压表读数。
（3）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。也可以直接串入 3 块交流电流表测量三条支路的电流。数据记入表 4-3 中。
表 4-3
并联电路──电路功率因数的改善
五．实验数据的处理
1 1.完成数据表格中的计算,进行必要的误差分析。
电容值
测
量
数
值
(μF)
P(W)
COSφ
U(V)
I（A）
I L (A)
I C (A)
0
49.3
0.54
237.6
0.39
0.48
0.10
1
39.9
0.31
238.4
0.46
0.55
0.06
2.2
60.0
0.55
236.2
0.47
0.57
0.12
4.7
63.7
0.56
236.8
0.69
0.78
0.11
误差分析：
仪表精确度；
读数时存在误差 ;
电路温度升高，电阻变大
2 2.根据实验数据,分别绘出电压、电流相量图,验证相量形式的基尔霍夫定律。
电压相量图如下：
U=U A +U C
满足基尔霍夫定律 KVL
电流相量图如下：
I=I C +I L
满足基尔霍夫定律 KCL
3 3.讨论改善电路功率因数的意义和方法。
意义：功率因数低会导致设备不能充分利用，电流到了额定值，但功率容量还有。而且当输出相同的有功功率时，线路上电流大， I = P /( U cos j )，线路压降损耗大。
方法：
i. 高压传输。
ii. 改进自身设备。
iii. 并联电容，提高功率因数。
4, 装接日光灯线路的心得体会及其他
i. 接线、拆线或改接电路时都必须在首先断开电源开关的情况下进行，严禁带电操作。应养成先接实验电路后接通电源，实验完毕先断开电源后拆实验电路的良好操作习惯。
ii. 布线要合理安排，走线要清楚，便于接线和检查。
iii. 实验时，尤其是刚闭合电源，设备刚投入工作，要随时注意设备的运行情况。