實(shí)驗(yàn)16-日光燈電路與功率因數(shù)的提高1

實(shí)驗(yàn)1.6日光燈電路與功率因數(shù)的提高電路分析基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)

1.熟悉日光燈的接線方法。學(xué)習(xí)功率表的使用方法。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握在感性負(fù)載上并聯(lián)電容器以提高電路功率因數(shù)的原理。

1.完成日光燈電路的測量。(日光燈燈管額定電壓為220V，額定功率40W)。二、實(shí)驗(yàn)任務(wù)2.完成因補(bǔ)償電容改變而引起的功率因數(shù)改變的曲線=f(C)的測試。根據(jù)裝置上現(xiàn)有的電容，求出將日光燈功率因數(shù)提高到最大值時(shí)所需補(bǔ)償電容器的電容值。三相自耦調(diào)壓器、燈管、掛箱上的起輝器、鎮(zhèn)流器、電容器組及電流插座、交流電流表、電流插頭、智能型數(shù)字功率表、數(shù)字萬用表、導(dǎo)線。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備四、實(shí)驗(yàn)原理與步驟日光燈電路主要有燈管、起輝器和鎮(zhèn)流器組成。鎮(zhèn)流器是一個(gè)帶鐵芯的電感線圈，它相當(dāng)于一個(gè)電阻與電感串聯(lián)的元件。L，r交流電源～220V燈管起輝器

日光燈電路接線圖保險(xiǎn)絲是為了避免過電流損壞燈管日光燈燈管接啟輝器電工臺XD06鎮(zhèn)流器啟輝器點(diǎn)動開關(guān)啟輝器鎮(zhèn)流器點(diǎn)動開關(guān)燈管：內(nèi)有燈絲、燈頭。玻璃管被抽成真空后，充入少量惰性氣體并注入微量的液態(tài)水銀，其內(nèi)壁涂有一層勻薄的熒光粉。兩端燈絲上涂有可發(fā)射電子的物質(zhì)(電子粉)稱為陰極。燈頭與管內(nèi)燈絲相連。鎮(zhèn)流器是一個(gè)具有鐵心的電感線圈，但它不是純電感，它相當(dāng)于一個(gè)電阻與電感相串聯(lián)的元件。其作用是限制和平穩(wěn)通過燈管的電流，并產(chǎn)生較高的自感電動勢以點(diǎn)亮日光燈。

啟輝器：在日光燈接通過程中起點(diǎn)動開關(guān)作用。啟輝器內(nèi)有一個(gè)充有氖氣的氖泡，氖泡內(nèi)有兩個(gè)電極，一個(gè)是固定電極，另一個(gè)是由兩片熱膨脹系數(shù)相差較大的金屬片輾壓而成的可動電極。在兩電極的引出端并聯(lián)一個(gè)電容C，用以消除對無線電設(shè)備的干擾。當(dāng)日光燈電路接通電源后，因燈管尚未導(dǎo)通，故電源電壓全部加在啟輝器兩端，使氖泡的兩電極之間發(fā)生輝光放電，使可動電極的雙金屬片因受熱膨脹而與固定電極接觸，于是電源、鎮(zhèn)流器、燈絲和啟輝器構(gòu)成一個(gè)閉合回路，所通過的電流使燈絲得到預(yù)熱而發(fā)射電子。在氖泡內(nèi)，兩電極接觸后輝光放電熄滅，隨之雙金屬片冷縮與固定電極斷開，斷開的瞬間使電日光燈的工作原理：路的電流突然消失，瞬時(shí)在電感上產(chǎn)生一個(gè)比電源電壓高得多的感應(yīng)電動勢，連同電源電壓一起加在燈管的兩端，使燈管內(nèi)的惰性氣體電離而引起弧光放電，產(chǎn)生大量紫外線，燈管內(nèi)壁的熒光粉吸收紫外線后，輻射出可見光，日光燈就開始正常工作。在正常狀態(tài)下，鎮(zhèn)流器對燈管起分壓和限流作用，使燈管電流不致太大。日光燈正常工作后，可看成由日光燈管和鎮(zhèn)流器串聯(lián)的電路。燈管相當(dāng)于一個(gè)電阻元件，前面已經(jīng)提到鎮(zhèn)流器相當(dāng)于一個(gè)電阻、電感相串聯(lián)的元件。這樣，日光燈電路就可看成一個(gè)RL串聯(lián)的感性負(fù)載，電流為，設(shè)該負(fù)載兩端電壓相位超前于電流相位θ角，則電路的功率因數(shù)為cosθ。為了提高電源的利用率和電路的傳輸效率，須提高電路的功率因數(shù)。提高感性負(fù)載功率因數(shù)的方法之一，就是在感性負(fù)載兩端并聯(lián)適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償電容，以供給感性負(fù)載所需的部分無功功率。并聯(lián)電容器后，負(fù)載兩端的電壓與總電流的相位差為，電路圖、向量圖如下圖所示。

R日光燈電路LCθ提高電路功率因數(shù)的原理圖與向量圖由圖可見，并聯(lián)電容器后，＞cosθ，即功率因數(shù)得到了提高。補(bǔ)償電容C大小可按下式計(jì)算：P為有功功率ω為2πf(f=50Hz)為電源電壓

L為補(bǔ)償前日光燈支路電流為電容支路電流為補(bǔ)償后電路總電流θ及為補(bǔ)償前、后電壓與電流的相位角從理論上說，肯定能找到一個(gè)補(bǔ)償電容，使得經(jīng)電容補(bǔ)償后電路的=1，但由于裝置的限制，實(shí)驗(yàn)時(shí)調(diào)不到=1，所以需根據(jù)測試數(shù)據(jù)，計(jì)算出=1時(shí)C的值。

電路的有功功率P=UIcosθ，它表明了二端網(wǎng)絡(luò)實(shí)際吸收能量的大小，功率因數(shù)越接近1，吸收的有功功率就越大。有功功率是由電阻元件消耗的。無功功率Q=UIsinθ，它是由電感或電容元件消耗的。視在功率S=UI=，功率因數(shù)

cosθ=。斷通電容組電流插座掛箱指針式交流電流表數(shù)字式交流電流表0～5A1A

功率表接線應(yīng)按照同名端相連，電流線圈串聯(lián)在回路中，電壓線圈并聯(lián)在回路中的原則接線。如上圖所示。功率表的說明(見動畫)RLP=UIcosθ功率表測量的是有功功率。P負(fù)載RL功率表接線示意圖它有兩個(gè)線圈，一個(gè)是電流線圈I*一個(gè)是電壓線圈,為了保證兩個(gè)線圈的電流流入(或流出)方向一致,對于電流流進(jìn)的接線端鈕儀表面板上均已標(biāo)注“*”或“+”，即同名端。功率表在接線時(shí)，應(yīng)使電流線圈和電壓線圈的同名端接到電源同一極性的端子上。U*智能型數(shù)字功率表使用簡介

打開電源，循環(huán)顯示，表示測試系統(tǒng)已準(zhǔn)備就緒，進(jìn)入初始狀態(tài)。智能型數(shù)字功率表功能確認(rèn)復(fù)位同名端相連保險(xiǎn)絲電壓線圈電流線圈

按“功能”鍵，出現(xiàn)固定，則測試有功功率，讀取時(shí)只需按“確認(rèn)”鍵即可；按“功能”鍵，出現(xiàn)，則測試功率因數(shù)，讀取時(shí)只需按“確認(rèn)”鍵即可。若數(shù)字前顯示代表感性負(fù)載，若顯示代表容性負(fù)載。在任何狀態(tài)下按“復(fù)位”鍵系統(tǒng)恢復(fù)到初始狀態(tài)。日光燈測試電路圖IRLI點(diǎn)亮電壓U~220V零線相線IcWULrUR不要帶電接、拆線日光燈電路的測試表記錄功率因數(shù)提高到最大時(shí)所需補(bǔ)償電容值C

3.通過調(diào)節(jié)柜體左側(cè)三相調(diào)壓器同軸旋鈕，觀察并測量未加電容補(bǔ)償時(shí)日光燈點(diǎn)亮所需的電源電壓。

4.將三相調(diào)壓器同軸旋鈕調(diào)至日光燈額定工作電壓220V，完成表中電壓、電流、功率與功率因數(shù)記錄。

1.用萬用表的檔，判斷功率表的電流線圈中的熔斷器與日光燈管的熔斷器的導(dǎo)通情況。

2.將電流線圈與電壓線圈同名端相聯(lián)。按照先串聯(lián)回路聯(lián)接，后并聯(lián)回路聯(lián)接的原則，按前面實(shí)驗(yàn)電路圖的動畫步驟進(jìn)行接線。經(jīng)檢查無誤后方可通電。

5.

改變電容，在1μF～9.87μF之間均勻取10個(gè)值，通過觀察智能型數(shù)字功率表中功率因數(shù)的感性、容性顯示變化，完成日光燈電路的測量表記錄。從理論上說，肯定能找到一個(gè)補(bǔ)償電容，使得經(jīng)過電容補(bǔ)償后電路的=1，但由于裝置的限制，實(shí)驗(yàn)時(shí)調(diào)不到=1，所以需根據(jù)測試數(shù)據(jù)，計(jì)算出=1時(shí)C的值。

6.利用實(shí)驗(yàn)裝置中的獨(dú)立電容，盡可能地調(diào)出功率因數(shù)的最大值。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1.畫出實(shí)驗(yàn)電路與表格，寫出實(shí)驗(yàn)的簡要過程與步驟。2.記錄點(diǎn)亮日光燈所需的電源電壓，并完成在額定電壓下，電容從0～9.87μF之間變化時(shí)電路的相關(guān)參數(shù)的表格記錄。

3.利用實(shí)驗(yàn)裝置中的獨(dú)立電容，盡可能地調(diào)出功率因數(shù)的最大值。并記錄功率因數(shù)最大值及所對應(yīng)的補(bǔ)償電容器的