電路實驗教程1 4功率因數(shù)

1、1.4 實驗四 功率因數(shù)的提高1.4.1實驗?zāi)康模?）深入了解交流電路的功率因數(shù)的意義和功率因數(shù)的提高。（2）通過日光燈電路培養(yǎng)實踐能力。（3）深刻理解電路模型與實際電路，初步了解實踐中的非線性元件。實驗原理（1）在電力系統(tǒng)中功率因數(shù)低的負載主要是電感性負載,可以采用并聯(lián)電容的方法來提高功率因數(shù).本實驗使用的日光燈電路是電感性負載,功率因數(shù)在0.50.6之間。（2）日光燈的燈管的內(nèi)壁涂有熒光物質(zhì)，兩端裝有燈絲，燈絲上涂有易于發(fā)射電子的氧化物。管內(nèi)充有少量的惰性氣體和汞蒸汽。工作時可以近似的將它看作電阻元件R。 日光燈的鎮(zhèn)流器是帶有鐵心的線圈， 電感量很大。在啟動的時候它產(chǎn)生很高的感應(yīng)電壓來幫助

2、燈管啟動發(fā)光。啟動以后用它來限制和穩(wěn)定電流。工作時可以將它近似的看成電感L。 啟動器由一個輝光管和一個大約0.005F的電容并聯(lián)組成，見圖4-1。輝光管內(nèi)充由惰性氣體氖，裝有兩個電極，一個電極固定；另一個電極成倒U形，由內(nèi)外兩層熱脹系數(shù)相差很大的兩種金屬片粘合而成。 圖1.4-1 日光燈啟動器玻璃泡外罩引線腳 圖1.4-2 日光燈電路鎮(zhèn)流器燈 管啟動器（3）日光燈的器動過程 日光燈的接線見圖1.4-2。接通電源以后燈管不導(dǎo)通，啟動器兩端電壓220V，兩級間發(fā)生輝光放電，電極被加熱，倒U形電極內(nèi)側(cè)金屬片熱脹系數(shù)大于外側(cè)的金屬片，使得倒U形電極趨于伸直，觸點閉合。這時就有較大的電流經(jīng)過鎮(zhèn)流器燈絲啟

3、動器燈絲構(gòu)成回路，兩個燈絲被加熱，燈絲上的氧化物發(fā)射電子。觸點閉合后電極加熱被停止，溫度開始降低，倒U形電極縮回，觸點斷開。觸點斷開的瞬間鎮(zhèn)流器兩端產(chǎn)生很高的感應(yīng)電壓，與電源電壓疊加加在燈管的兩端，汞蒸汽電離，燈管內(nèi)發(fā)生弧光放電。弧光放電產(chǎn)生的紫外線使得燈管內(nèi)壁上的熒光粉發(fā)出可見光，燈管點燃。 點燃以后的燈管兩端電壓約120V(40W),鎮(zhèn)流器兩端電壓約180V。燈管兩端的電壓不足以使啟動器導(dǎo)通。正常工作時鎮(zhèn)流器與燈管串聯(lián)，且感抗很大，起到限制和穩(wěn)定電流的作用。 正常工作時燈管可以看作電阻R，鎮(zhèn)流器可以看作電感L,都不是理想的線性元件。實驗任務(wù) （1）測量鎮(zhèn)流器在正弦穩(wěn)態(tài)下的特性。畫出它的UI

4、曲線，注意它的非線性。參考表格1.4-11234567891011U/V20406080100120140160180200220I/A(2)聯(lián)接好日光燈電路。注意選擇好儀表的量程，檢查好線路，接通電源，觀察啟動過程。紀錄工作電壓和電流。（3）并聯(lián)電容箱，逐漸加大電容量，將測量記錄在參考表格1.4-1中。參考表格1.4-2C /FI /AIL /AIC /AP /wcos10 .023456 實驗報告要求 （1）畫出實驗電路，自擬表格紀錄實驗數(shù)據(jù)，（2）計算出不接電容和接入不同值的電容時的功率因數(shù)。 （3）畫出總電流和功率因數(shù)隨電容變化的曲線。補充說明 日光燈管是氣體導(dǎo)電，不是線性元件，不服從歐姆定律。正常工作時燈管兩端的電壓波形見圖1.4-3。 啟動器內(nèi)的電容器主要是用來吸收電路中的高次諧波，減小電路對外界的電磁干擾。 當正弦電壓加在日光燈電路上時電路中的電流是非正弦的，因此不能用并聯(lián)電容的方法將功率因數(shù)提高到1。 u(t) 0 t 圖1.4-3 1