实验16 日光灯电路与功率因数的提高

1、1.熟悉日光灯的接线方法。学习功率表的使用方法。,一、实验目的,2.掌握在感性负载上并联电容器以提高电路功率因数的原理。,2.完成因补偿电容改变而引起的功率因数改变的曲线 =f(C)的测试。根据装置上现有的电容，求出将日光灯功率因数提高到最大值时所需补偿电容器的电容值。,三相自耦调压器、灯管、挂箱上的起辉器、镇流器、电容器组及电流插座、交流电流表、电流插头、 智能型数字功率表、 数字万用表、导线。,三、实验设备,四、实验原理与步骤,日光灯电路主要有灯管、起辉器和镇流器组成。,L，r,交流电源220V,灯管,起辉器,日光灯电路接线图,保险丝是为了避免过电流损坏灯管,日光灯灯管,接启辉器,电工台,启辉器,镇流器,点动开关,灯管：内有灯丝、灯头。玻璃管被抽成真空后，充入少量惰性气体并注入微量的液态水银，其内壁涂有一层匀薄的荧光粉。两端灯丝上涂有可发射电子的物质(电子粉)称为阴极。灯头与管内灯丝相连。,镇流器是一个具有铁心的电感线圈，但它不是纯电感，它相当于一个电阻与电感相串联的元件。其作用是限制和平稳通过灯管的电流，并产生较高的自感电动势以点亮日光灯。,启辉器：在日光灯接通过程中起点动开关作

2、用。启辉器内有一个充有氖气的氖泡，氖泡内有两个电极，一个是固定电极，另一个是由两片热膨胀系数相差较大的金属片辗压而成的可动电极。在两电极的引出端并联一个电容C，用以消除对无线电设备的干扰。,当日光灯电路接通电源后，因灯管尚未导通，故电源电压全部加在启辉器两端，使氖泡的两电极之间发生辉光放电，使可动电极的双金属片因受热膨胀而与固定电极接触，于是电源、镇流器、灯丝和启辉器构成一个闭合回路，所通过的电流使灯丝得到预热而发射电子。在氖泡内，两电极接触后辉光放电熄灭，随之双金属片冷缩与固定电极断开，断开的瞬间使电,日光灯的工作原理：,路的电流突然消失，瞬时在电感上产生一个比电源电压高得多的感应电动势，连同电源电压一起加在灯管的两端，使灯管内的惰性气体电离而引起弧光放电，产生大量紫外线，灯管内壁的荧光粉吸收紫外线后，辐射出可见光，日光灯就开始正常工作。在正常状态下，镇流器对灯管起分压和限流作用，使灯管电流不致太大。,日光灯正常工作后，可看成由日光灯管和镇流器串联的电路。灯管相当于一个电阻元件，前面已经提到镇流器相当于一个电阻、电感相串联的元件。这样，日光灯电路就可看成一个RL串联的感性负载，电流为

3、 ，设该负载两端电压相位超前于电流相位角，则电路的功率因数为cos。,为了提高电源的利用率和电路的传输效率，须提高电路的功率因数。提高感性负载功率因数的方法之一，就是在感性负载两端并联适当的补偿电容，以供给感性负载所需的部分无功功率。并联电容器后，负载两端的电压 与总电流 的相位差为 ，电路图、向量图如下图所示。,提高电路功率因数的原理图与向量图,由图可见，并联电容器后， cos，即功率因数得到了提高。补偿电容C大小可按下式计算：,电路的有功功率P=UIcos，它表明了二端网络实际吸 收能量的大小，功率因数越接近1，吸收的有功功率就越 大。有功功率是由电阻元件消耗的。 无功功率Q=UIsin，它是由电感或电容元件消耗的。 视在功率S=UI= ，功率因数 cos= 。,电容组,电流插座,挂箱,指针式交流电流表,数字式交流电流表,功率表的说明(见动画),P=UIcos,负载RL功率表接线示意图,智能型数字功率表使用简介,智能型数字功率表,功能,确认,复位,同名端相连,保险丝,电压线圈,电流线圈,日光灯测试电路图,W,日光灯电路的测试表,3.通过调节柜体左侧三相调压器同轴旋钮，观察并测量未加电容补偿时日光灯点亮所需的电源电压。,4.将三相调压器同轴旋钮调至日光灯额定工作电压220V，完成表中电压、电流、功率与功率因数记录。,1. 用万用表的 档，判断功率表的电流线圈中的熔断器与日光灯管的熔断器的导通情况。,2.将电流线圈与电压线圈同名端相联。按照先串联回路联接，后并联回路联接的原则，按前面实验电路图的动画步骤进行接线。经检查无误后方可通电。,5. 改变电容，在1F9.87F之间均匀取10个值，通过观察智能型数字功率表中功率因数的感性、容性显示变化，完成日光灯电路的测量表记录。,6.利用实验装置中的独立电容，尽可能地调出功率因数的最大值。,3.利用实验装置中的独立电容，尽可能地调出功率因数的最大值。并记录功率因数最大值及所对应的补偿电容器的电容值。,对于强电实验决不允许带电接、拆线。发生异常现象，立即断开电源开关。,5.根据测试数据，得出结论。完成思考题。,4.根据实验测得的数据，计算 =1时补偿电容值。完成补偿电容大小与功率因数之间的关系曲线 =f(C)。,

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