實(shí)驗(yàn)三+交流參數(shù)的測(cè)試及感性負(fù)載功率因數(shù)的提高09-10(2).ppt

電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)3 電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn) 上海理工大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)中心 實(shí)驗(yàn)三交流參數(shù)的測(cè)試及感性負(fù)載功率因數(shù)的提高 一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1 掌握交流參數(shù)的測(cè)試方法 三表法 2 掌握感性負(fù)載功率因數(shù)提高的方法和實(shí)際意義 3 了解日光燈電路的基本原理 并學(xué)會(huì)日光燈電路的正確連接和使用 4 掌握正確使用交流電流表 電壓表 功率表的方法 二預(yù)習(xí)要求 1 復(fù)習(xí)交流串并聯(lián)電路中電壓和電流的相量關(guān)系及提高功率因數(shù)的意義和方法 2 熟悉日光燈電路的組成及工作原理 3 熟悉交流電壓表 電流表 功率表的使用 三實(shí)驗(yàn)原理 1 三表法測(cè)交流電路的等效參數(shù)正弦交流激勵(lì)下的等效參數(shù) 阻抗值 可以用交流電壓表 交流電流表及功率表 分別測(cè)量出元件兩端的電壓U 流過(guò)該元件的電流I和它所消耗的功率P 如圖1所示 然后通過(guò)計(jì)算得到所求的等效參數(shù) 這種方法稱為三表法 根據(jù)交流電路的歐姆定律 可以有 阻抗的模 Z 電路的功率因數(shù) cos UI等效電阻 R I2 Z cos 等效電抗 X Z sin 對(duì)于感性元件 X XL 2 fL對(duì)于容性元件 X Xc 2 fC 2 交流電路中的功率因數(shù)及改善 1 功率因數(shù)交流電路的功率因數(shù)定義為有功功率與視在功率之比 即 cos P S UI P UIcos 其中 為電路的總電壓與總電流之間的相位差 2 功率因數(shù)提高的實(shí)際意義功率因數(shù)的大小關(guān)系到電源設(shè)備容量的利用率和輸電線路能量的消耗 交流電路的負(fù)載多為感性 如日光燈 電動(dòng)機(jī) 變壓器等 電感與外界交換能量本身需要一定的無(wú)功功率 因此功率因數(shù)比較低 cos 1 從供電方面來(lái)看 在同一電壓下輸送給負(fù)載一定的有功功率時(shí) 所需電流就較大 若將功率因數(shù)提高 如cos 1 所需電流就可小些 這樣即可提高供電設(shè)備的利用率 又可減少線路的能量損失 2 交流電路中的功率因數(shù)及改善 3 功率因數(shù)提高的方法為了提高交流電路的功率因數(shù) 可在感性負(fù)載兩端并聯(lián)適當(dāng)?shù)碾娙?如圖2所示 并聯(lián)電容 以后 對(duì)于原電路所加的電壓和負(fù)載參數(shù)均未改變 但由于Ic的出現(xiàn) 電路的總電流I減小了 總電壓與總電流之間的相位差 減小 即功率因數(shù)cos 得到提高 電感負(fù)載所需的無(wú)功功率大部分或全部由電容器供給 使供電系統(tǒng)的能量得到充分利用 鎮(zhèn)流器作用 a 在燈管啟輝瞬間產(chǎn)生一個(gè)比電源電壓高的多的自感電壓幫助啟輝 b 限制日光燈的工作電流 啟輝器作用 在電路中起自動(dòng)開關(guān)作用 電容是防止燈管啟輝時(shí)對(duì)無(wú)線電干擾 1 日光燈電路的組成日光燈由燈管 啟輝器和鎮(zhèn)流器組成 如圖3所示 3 日光燈電路的工作原理 2 日光燈電路的工作原理 日光燈管的工作原理 當(dāng)燈管兩端加上高壓時(shí) 管內(nèi)水銀蒸氣游離放電 發(fā)出弧光 弧光中的紫外線射到管壁熒粉上 使它受到激勵(lì)而發(fā)光 日光燈管的工作特性如圖4所示 由圖可見日光燈管在開始游離放電時(shí)需要足夠高的電壓 正常工作時(shí)燈管兩端電壓較低 日光燈電路的工作過(guò)程 當(dāng)接通電源瞬間 電源電壓都加在啟輝器光管的兩電極之間 使 U 型的雙金屬片接通 這時(shí)日光燈的燈絲通過(guò)電極與電源構(gòu)成一個(gè)閉合回路 同時(shí) 啟輝器接通后電極間電壓為零 啟輝器停止放電 倒 U 型雙金屬片冷卻 在此瞬間回路中的電流突然斷電 于是鎮(zhèn)流器兩端產(chǎn)生一個(gè)比電源電壓高得多的感應(yīng)電壓連同電源電壓一起加在燈管兩端 使管內(nèi)水銀蒸氣游離放電 發(fā)出弧光 管壁熒粉受到弧光激勵(lì)而發(fā)光 四實(shí)驗(yàn)任務(wù) 1 設(shè)計(jì)一RL串聯(lián)交流電路 實(shí)驗(yàn)參考線路圖如下 測(cè)量以下參數(shù) 總電壓 總 電感上的電壓 rL 電阻R上的電壓 R RL串聯(lián)支路中的電流I 總功率P 并計(jì)算出實(shí)驗(yàn)電路中的各部分參數(shù) 將數(shù)據(jù)填入表1中 實(shí)驗(yàn)線路的連接 1 在實(shí)驗(yàn)臺(tái)中找出對(duì)應(yīng)的源 元件及測(cè)量工具 函數(shù)信號(hào)源的使用 交流電壓表的使用 交流電流表的使用 函數(shù)信號(hào)源 交流電壓表 交流電流表 實(shí)驗(yàn)線路的連接 功率表組成的三個(gè)關(guān)鍵部分 a 具有不同量限電流線圈 測(cè)量時(shí)應(yīng)與負(fù)載串聯(lián) b 具有不同量限的電壓線圈 測(cè)量時(shí)應(yīng)與負(fù)載并聯(lián) c 同名端 為了不使功率表的指針?lè)聪蚱D(zhuǎn) 在電流線圈和電壓線圈的一個(gè)端鈕上都標(biāo)有 標(biāo)記 稱為同名端 功率表的使用 功率表 功率表的連接 a 將標(biāo)有 標(biāo)記的兩個(gè)同名端鈕接在一起 接到電源的同一端 b 電流線圈的另一端串接至負(fù)載端 電壓線圈另一端則并聯(lián)至負(fù)載的另一端 圖6是功率表在電路中的連接示意圖 功率表的使用 功率表量程的選擇 電感和電阻元件的取用 功率表 電感和電阻元件 2 實(shí)驗(yàn)線路連接方法說(shuō)明 3 實(shí)驗(yàn)線路連接示范 實(shí)驗(yàn)中注意點(diǎn) 1 交流電路實(shí)驗(yàn)先接線 后調(diào)節(jié)電源 調(diào)節(jié)電源前檢查電源幅度調(diào)節(jié)旋鈕是否歸零 2 改接實(shí)驗(yàn)線路或?qū)嶒?yàn)完畢 先將電源幅度調(diào)節(jié)旋鈕歸零 再斷電源 3 開啟函數(shù)電源開關(guān)前 合理的選擇交流電壓表 50V 交流電流表 200mA 和功率表 50V 0 4A 的量程 3 函數(shù)電源頻率和幅度的正確調(diào)節(jié) 頻率 200HZ 幅度 18V 4 數(shù)據(jù)采集點(diǎn)說(shuō)明 2 設(shè)計(jì)一日光燈電路 觀察日觀燈的起輝情況 要求 將可變電容箱與日光燈支路并聯(lián) 改變電容值 使電路的性質(zhì)從感性負(fù)載變?yōu)橹C振狀態(tài)后再改變到容性負(fù)載 每改變一次電容C 測(cè)出相應(yīng)的 總 R rL I總及P值并計(jì)算功率因數(shù) 將數(shù)據(jù)填入表2中 實(shí)驗(yàn)線路的連接 1 在實(shí)驗(yàn)臺(tái)中找出對(duì)應(yīng)的源 元件及測(cè)量工具 單相可調(diào)電壓源的使用 日光燈電路的組成以及線路連接說(shuō)明 電容的調(diào)節(jié)與連接說(shuō)明 2 實(shí)驗(yàn)線路的連接方法與連接示范 單相交流可調(diào)電源 日光燈元件 電容元件 日光燈實(shí)驗(yàn)線路連接示范 4 采集的數(shù)據(jù)分布情況 實(shí)驗(yàn)中電路工作特點(diǎn)為并聯(lián)諧振 測(cè)量數(shù)據(jù)的特征為I總先由大變小 再由小變大 總 R rL及P值保持不變 實(shí)驗(yàn)中注意點(diǎn) 2 單相可調(diào)電壓源幅度的正確調(diào)節(jié) 幅度 220V 在電壓達(dá)到190V附近 日光燈開始啟動(dòng) 3 日光燈的啟動(dòng)電流較大 啟動(dòng)時(shí)要注意電流表及功率表電流線圈的量程 以免損壞儀表 1 開啟單相可調(diào)電壓源開關(guān)前 合理的選擇交流電壓表 250V 交流電流表 1A 和功率表 500V 0 4A 的量程 五實(shí)驗(yàn)總結(jié) 1 將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理并列表記錄 加以分析 2 觀察當(dāng)并聯(lián)電容值變化時(shí) 總電流I的變化情況 并分析其原因 3 根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù) 計(jì)算日光燈的近似值 鎮(zhèn)流器的電感值與電阻值 功率因數(shù)和阻抗 4 通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)說(shuō)明提高功率因數(shù)的意義 5 為何采用并聯(lián)電容來(lái)提高功率因數(shù) 串聯(lián)電容行不行 為什么 6 一般在使用儀表測(cè)量時(shí)都要選擇合適的量程 在使用功率表測(cè)量交流電路功率時(shí) 應(yīng)根據(jù)什么值來(lái)選擇它的量程 在實(shí)驗(yàn)中 隨者并聯(lián)電容逐漸增大 雖然總功率沒(méi)有變化 但功率表電流線圈的量程可能需要改變才能繼續(xù)測(cè)量 為什么 六注意事項(xiàng) 1 嚴(yán)格遵守電工實(shí)驗(yàn)安全操作條例 2 交流電路實(shí)驗(yàn)先接線 后調(diào)節(jié)電源 線路連接好后 開啟電壓源開關(guān)前 先將電源幅度調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)整到零位 實(shí)驗(yàn)中 輸出電壓從零開始逐漸升高 改接實(shí)驗(yàn)線路或?qū)嶒?yàn)完畢 先將電源幅度調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)回零位 再斷電源 3 功率表要正確接入電路 并且要有電壓表和電流表監(jiān)測(cè) 使兩