日光灯实验

实验报告课程名称：电网络分析实验指导老师：姚缨缨成绩：__________________实验名称：耦合电感等效参数的电工测量法与传递误差实验类型：研究探索型同组学生姓名：________一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、实验目的和要求1.学习电感线圈的直流电阻和自感的测量方法2.学习交流电路中耦合电感线圈的互感系数的测量方法3.了解间接测量中测量误差的传递方式4.对各种测量方案进行比较，学会选择电路参数测定的最佳方案二、实验内容和原理三、主要仪器设备1.数字万用表2.电工综合实验台3.DG10互感线圈实验组件4.DG11单向变压器实验组件专业：电自1304姓名：刘震学号：3130104721日期：2015年3月18日地点：东3-208四、操作方法和实验步骤方案1：二次侧开路伏安法,11’接交流电源,22’开路,测量I1,U1,U2,然后交换位置方案2、3：正向串联/反向串联伏安法测量方案4：·三表法测量线路：实验名称：耦合电感等效参数的电工测量法与传递误差姓名：刘震学号：3130104721注意1.线圈用漆包铜线绕制而成，通过不同电流时所引起的发热程度不同，这将影响线圈的直流电阻值。各实验任务的实验先后顺序，会影响线圈的通电时间，并最终对实验结果产生影响。方案上要预先考虑直流电阻在实验过程中的变化对最终结果的影响，并考虑如何减小这种影响。五、实验数据记录和处理1.直流法测R1、R2U1=2.83VI1=155.3mA；R1=U1/I1=18.2ΩU2=3.98VI2=151.5mA；R2=U2/R2=26.3Ω2.开路电压法测L1、L2、M1U1/VI1/AU2/VL1/mH81.77一次侧加压5.130.1630.825L2/mH21.37二次侧加压5.130.1890.958M12/mH16.12M21/mH16.14直流法测得R1=18.2Ω,R2=26.3Ω测量值计算值L1=1/w*√(U1/I1(1))^2-R1^2)=1/314*√(5.13/0.163)^2-18.2^2)=0.08177HL2=1/w*√(U1/I1(2))^2-R2^2)=1/314*√(5.13/0.189)^2-26.3^2)=0.02137HM12=U2k/wI1=0.825/(314*0.163)=0.01612HM21=U1k/wI2=0.958/(314*0.189)=0.01614HM1=(M12+M21)/2=16.13mH3.正向串联法测量互感系数M2与正反向串联法测互感系数M4U/VI/A正向15.420.251反向15.190.297正向串联测互感：M2=1/314*(√((15.42/0.251)^2-(18.2+26.3)^2))-(0.08177+0.02137)=0.03175H=31.75mH正反向串联法测互感：M4=1/628*[√((15.42/0.251)^2-(18.2+26.3)^2)-√((15.19/0.297)^2-(18.2+26.3)^2)=0.02730H=27.30mH4.三表法测量L1、L2装订线PUIγL10.344.470.1450.54L20.664.470.1600.95测量L1：R0=P/I^2=16.17ΩZ=U/I=30.83ΩX0=√(Z^2-R^2)=26.24ΩL=(1/w)*X0=83.60mH测量L2：R0=P/I^2=25.78ΩZ=U/I=27.93ΩX0=√(Z^2-R^2)=26.24ΩL=(1/w)*X0=34.28mH六、实验结果与分析1.查表知直流电压表与直流电流表的测量精度均为0.5级则dU1=0.5%*2.83V=0.01415VdI1=0.5%*0.1553A=0.0007765AdU2=0.5%*3.98V=0.0199VdI2=0.5%*0.1515A=0.0007575A2.查表知交流电压表与交流电流表的测量精度均为0.5级则dU=0.5%*5.13V=0.02565VdI1(1)=0.5%*0.163A=0.000815AdI1(2)=0.5%*0.189A=0.000945AdU2(1)=0.5%*0.825V=0.004125VdU2(2)=0.5%*0.958V=0.00479V3.对开路电压法的误差分析由得dR1=0.2ΩdR2=0.3Ω由得dL1=2.26mHdL2=7.21mH由得dM12=0.16mHdM21=0.16mH误差分析：由实验结果可以看出本实验存在一定误差，开路电压法测量L2时误差较大。测量R1,R2,L1,M时，误差较小。三表法测量得到的自感与开路电压法较为接近，而正向串联法和正反向串联法测得的互感与开路电压法测得的互感差距较大。由计算公式及误差传递公式可以看出，正反串联法测互感由于减去了中间变量L1、L2，使系统误差大大减小。如果测量时能够保持电压（电流）的大小不变，并使用同一电压（电流）表在同一量程下测量，则可保证电压（电流）的基本误差性质相同，这时上式中某些小括号内的后两项与第一项之间就可以相互抵偿，从而使总误差减小。实验的主要误差分析如下所述：1.电流表、电压表存在有仪表误差，交流电源的不稳定造成的误差；2.线圈用漆包铜线绕制而成，通过不同电流时所引起的发热程度不同，这将影响线圈的直流电阻值3.各实验任务的实验先后顺序，会影响线圈的通电时间，进而导致线圈发热程度不同，等效电阻R的不同，并最终对实验结果产生影响；最终结果（取开路电压法的值）：R1=(18.2±0.2)ΩR2=(26.3±0.3)ΩL1=(81.77±2.26)mHL2=(21.37±7.21)mHM1=(16.13±0.16)mH七、讨论与心得1.讨论互感实验用的电感能不能作为下一次日光灯实验备用方案的负载？我的想法：将电感正向串接，用16V变压器输入，需要同时串接电阻。经多次仿真结果显示能将最佳补偿点控制在7μF左右，同时功率表读数在1.2w左右，电阻的功率也没有超过1W。另外，使用此方案，初始的功率因数高达0.9，虽然能看出补偿效果，但是效果实在不明显。如果要减小电阻，增大补偿效果，最佳补偿点需大于8μF。与同学们讨论的结果是，使用小电感小电阻串联，并使用变压器提供电源的方式具备可行性，但存在不足，有同学计算出如果要将初始功率因数控制在0.8以下，而且最佳补偿点在8μF的话，需要460mH的电感。2.预习内容——设计备用方案如果日光灯点不亮，可使用白炽灯（设电阻约484Ω）与镇流器（设电感2H）串联，输入220V交流电，multisim12仿真结果如下：起始的功率因数约0.61，最佳补偿点在3.18μF。白炽灯功率约18W。2.心得1.实验开始前，要对互感线圈做通断检查；2.为保护互感，加入220V/16V变压器，须正确接线；3.实验过程中，通电线圈的温度变化主要影响线圈的电阻参数，电阻的测量应在使用交流伏安法测量结束后紧接进行，才可以表征当时线圈的温升变化和参数；4.由于线圈温升导致发热，应控制线圈通电时间和实验时间。5.实验时若出现过流报警，应及时切断钥匙开关的电源。6.部分实验台的U-V相存在调节旋钮偏紧，不能调低等现象。7.通电线圈温度上升会改变电感线圈等效电阻R的值，应当尽量缩短实验时间，流过的电流也不应当太多以避免发热过多。8.误差分析时，要考虑最坏的情况，使用绝对值相加的方式计算误差。9.测量时尽量保证有某一电压或电流的值不变，这样可以减小误差。10．部分实验台的变压器存在虚接现象，线虽然看似完好，实际是断开的，建议维护更新实验设备。11.本实验需要保证线圈电流小于500mA，其中L1线圈电流尽量小于300mA，L2线圈电流尽量小于200mA.12.实验过程中，看到有同学采用了测量多组数据取平均值来减小误差的方法，从理论上讲是可行的，但我认为这样也会增加通电时间，从而增大R的误差。