實(shí)驗(yàn)5改善功率因數(shù)實(shí)驗(yàn)

1、 實(shí)驗(yàn)五 改善功率因數(shù)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?研究正弦穩(wěn)態(tài)交流電路中電壓、電流相量之間的關(guān)系。2掌握日光燈電路的工作原理及電路連接方法。3通過測量電路功率，進(jìn)一步掌握功率表的使用方法。4掌握改善日光燈電路功率因數(shù)的方法。二、實(shí)驗(yàn)原理1如圖 10所示的 RC 串聯(lián)電路，在正弦穩(wěn)態(tài)信號 的激勵下， 與 保持UUURC有 90的相位差，即當(dāng)阻值改變時(shí)， 的UR相量軌跡是一個半圓， , 與 三者形UU UCR成一個直角形的電壓三角形。R 值改變時(shí)，可改變 角的大小，從而達(dá)到移相的目的。2.日光燈電路及工作原理日光燈電路主要由日光燈管、鎮(zhèn)流器、啟輝器等元件組成，電路如圖1 所示燈管兩端有燈絲，管內(nèi)充有惰性氣體

2、(氬氣或氪氣)及少量水銀，管壁有熒光粉。當(dāng)管內(nèi)產(chǎn)生弧光放電時(shí)，水銀蒸汽受激發(fā)，輻射大量紫外線，管壁上的熒光粉在紫外線的激發(fā)下，輻射出接近日光的光線， 日光燈的發(fā)光效率較白熾燈高一倍多，是目前應(yīng)用最普遍的光源之一， 日光燈管產(chǎn)生弧光放電的條件，一是燈絲要預(yù)熱并發(fā)射熱電子，二是燈管兩端需要加一個較高的電壓使管內(nèi)氣體擊穿放電，通常的日光燈本身不能直接接在220V電源上使用。啟輝器有兩個電極，一個是雙金屬片，另一個是固定片，二極之間并有一個小容量電容器。一定數(shù)值的電壓加在啟輝器兩端時(shí)，啟輝器產(chǎn)生輝光放電，雙金屬片因放電而受熱伸直，并與靜片接觸，而后啟輝器因動片與靜片接觸，放電停止，冷卻且自動分開。鎮(zhèn)流

3、器是一個帶鐵芯的電感線圈。電源接通時(shí)，電壓同時(shí)加到燈管兩端和啟輝器的兩個電極上，對于燈管來說，因電壓低不能放電；但對啟輝器，此電壓則可以起輝，發(fā)熱，并使雙金屬片伸直與靜片接觸，于是有電流流過鎮(zhèn)流器、燈絲和啟輝器，這樣燈絲得到預(yù)熱并發(fā)射電子，經(jīng)13 秒后，啟輝器因雙金屬片冷卻，使動片與靜片分開。由于電路中的電流突然中斷，便在鎮(zhèn)流器兩端產(chǎn)生一個瞬時(shí)高電壓，此電壓與電源電壓迭加后加在燈管兩端，將管內(nèi)氣體擊穿而產(chǎn)生弧光放電燈管點(diǎn)燃后，由于鎮(zhèn)流器的作用，燈管兩端的電壓比電源電壓低得很多，一般在5 01 0 0V，26 此電壓已不足以使啟輝器放電，故雙金屬片不會再閉合。啟輝器在電路中的作用相當(dāng)于一個自動開

4、關(guān)，鎮(zhèn)流器在燈管啟動時(shí)產(chǎn)生高壓，有啟動前預(yù)熱燈絲及啟動后燈管工作時(shí)的限流作用。日光燈電路實(shí)質(zhì)上是一個電阻與電感的串聯(lián)電路。當(dāng)然，鎮(zhèn)流器本身并不是一個純電感，而是一個電感和等效電阻相串聯(lián)的元件。2功率因數(shù)的提高在正弦交流電路中，只有純電阻電路，平均功率 P 和視在功率 S 是相等的。只要電路中含有電抗元件并處在非諧振狀態(tài)，平均功率總是小于視在功率，平均功率與視在功率之比稱為功率因數(shù)，即PSUI c o sPf 2 c o s2UI可見功率因數(shù)是電路阻抗角 的余弦值，并且電路中的阻抗角越大，功率因數(shù)越低；2反之，電路阻抗角越小，功率因數(shù)越高。功率因數(shù)的高低反映了電源容量被充分利用的情況。負(fù)載的功率

5、因數(shù)低，會使電源容量不能被充分利用；同時(shí)，無功電流在輸電線路中造成損耗，影響整個輸電網(wǎng)絡(luò)的效率。因此，提高功率因數(shù)成為電力系統(tǒng)需要解決的重要課題。實(shí)際應(yīng)用電路中，負(fù)載多為感性負(fù)載，所以提高功率因數(shù)通常用電容補(bǔ)償法，即在負(fù)載兩端并聯(lián)補(bǔ)償電容器當(dāng)電容器的電容量 C 選擇合適時(shí)，可將功率因數(shù)提高到 1。日光燈電路中，燈管與一個帶有鐵芯的電感線圈串聯(lián)，由于電感量較大，整個電路的功率因數(shù)是比較低的，為了提高功率因數(shù)，我們可以在燈管與鎮(zhèn)流器串聯(lián)后的兩端并聯(lián)電容器實(shí)現(xiàn)。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備140W 日光燈管、座 1 套 (實(shí)驗(yàn)臺頂部)； 240W/220V 白熾燈 1 只3鎮(zhèn)流器 1 只；4熔斷器 2 只，啟輝器

6、1 只；6數(shù)字交流電流表（03A）1 只；8數(shù)字功率表/功率因數(shù)表 1 塊；5EEL-52 元件箱單元板 1 塊；7數(shù)字交流電壓表（0500V）1 只；9強(qiáng)電導(dǎo)線若干。27 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1如圖 10-2 所示，用一個 220V，40W 白熾燈炮U和電容組成實(shí)驗(yàn)電路，驗(yàn)證電壓三角形關(guān)系。R測量值矢量圖UUCU(V)RC2日光燈電路實(shí)驗(yàn)研究：在實(shí)驗(yàn)臺中選擇鎮(zhèn)流器與開關(guān)、啟輝器與熔斷器、電流測量插口、并聯(lián)電容器組(或動態(tài)電路板中的 4uF 電容器)等單元板及實(shí)驗(yàn)臺頂部的日光燈管聯(lián)接成圖 1 62 所示電路。3閉合開關(guān) S，此時(shí)日光燈應(yīng)亮，如用并聯(lián)電容器組完成本實(shí)驗(yàn)，則從 0 起逐漸增大并聯(lián)電容器，分別測量總電流I，燈管電流 I ，電容器電流 Ic，功率 P。將數(shù)值填入表 16D1，并做相應(yīng)計(jì)算 (測量 P 計(jì)算表 1 改善功率因數(shù)實(shí)驗(yàn) )。cos00.4712.22.673.23.674.34.77U（V）U （V）DU （V）LD（）P（W）Pcos cos 五、六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1根據(jù)表 1 中的數(shù)據(jù)，