日光灯电路与功率因数的提高4400字.docx

    日光灯电路与功率因数的提高4400字    第四章 电路分析基础实验实验4.7 日光灯电路与功率因数的提高4.7.1实验目的1．熟悉日光灯的接线方法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4.7.2实验任务4.7.2.1基本实验1．完成因无补偿电容和不同的补偿电容时电路中相关支路的电压、电流以及电路的功率、功率因数的测量和电路的总功率因数曲线cosθ′=f(C)的测量并测出将电路的总功率因数提高到最大值时所需补偿电容器的电容值日光灯灯管额定电压为220V，额定功率30W) 2．完成图4-7-1所示点亮日光灯时所需电压U点亮和日光灯熄灭时电压U熄灭的测量3．定量画出电路的相量图完成镇图4-7-1流器的等效参数RL、L的计算4.7.2.2扩展实验保持U=220V不变，当电路并联最佳电容器后使得总功率因数达到最大时，在电容器组两端并入20W灯泡，通过并入灯泡的个数，使得总电流I与无并联电容时的I值大致相同，记录此时I、IC、IL、P以及流入灯泡的电流值4.7.3实验设备1．三相自耦调压器 一套2. 灯管 一套3．镇流器 一只4. 起辉器 一只5. 单相智能型数字功率表 一只6. 电容器组/500V 一套7. 电流插座 三付8. 粗导线电流插头 一付9. 交流电压表(0~500V) 或数字万用表 一只10．交流电流表(0~5A) 一只11．粗导线 若干第四章 电路分析基础实验4.7.4 实验原理1．日光灯电路组成日光灯电路主要有灯管、启辉器和镇流器U～组成。

联接关系如图4-7-2所示2．日光灯工作原理接通电源后，启辉器内固定电极、可动电极间的氖气发生辉光放电，使可动电极的双金图4-7-2 日光灯电路图 属片因受热膨胀而与固定电极接触，内壁涂有荧光粉的真空灯管里的灯丝预热并发射电子启辉器接通后辉光放电停止，双金属片冷缩与固定电极断开，此时镇流器将感应出瞬时高电压加于灯管两端，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，发光后日光灯两端电压急剧下降，下降到一定值，如40W日光灯下降到110V左右开始稳定工作启辉器因在110V电压下无法接通工作而断开启辉器在电路启动过程中相当于一个点动开关当日光灯正常工作后，可看成由日光灯管和镇流器串联的电路，电源电压按比例分配镇流器对灯管起分压和限流作用灯管相当于一个电阻元件，而镇流器是一个具有铁心的电感线圈，但它不是纯电感，我们可把它看成一个RL、L串?联的感性负载，电流为IL设日光灯电路两端电压U的相位超前于日光灯电路电流IL相位θ角，则日光灯电路的功率因数为cosθ如图4-7-3所示电源电压 ─ I?I─补偿后电路总电流 I─日光灯支路电流 UI─电容支路电流 θ─补偿前电路的电压与电流间相位角 ??─补偿后电路的电压与电流间相位角 图4-7-3 提高电路功率因数的相量图3．提高功率因数的目的为了减少电能浪费，提高电路的传输效率和电源的利用率，须提高电源的功率因数。

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?????U??C?LC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，电路两端的电压U与总电流(I?????IL?IC)的相位差为??，相应的向量图如图4-7-3所示由图可见，补偿后的cos??＞cosθ，即功率因数得到了提高第四章 电路分析基础实验由图4-7-3可得IC=ILsinθ-Isin??=?P????sin??-?? ?Ucos?Ucos??????UXCPsinθ=PU(tanθ-tan??) 又因 IC=所以UωC=PU=UωC (tanθ-tan??)由此得出补偿电容C的大小可按下式计算：C?P?U2(tan??tan??) （4-7-1）4-7-1式中 P─有功功率（W）；ω─电角度(rad/s)，ω=2πf (f=50Hz)4．在日光灯实验中，由于灯管内的气体放电电流不是正弦波，且在一周期内形成不连续的两次放电所测量的有功功率应是50Hz基波电流与同频率的电源电压的乘积所以在正弦波的电压与非正弦波的电流的电路中，因高次谐波电流的存在，功率因数只能小于1，而不能达到1所以我们可利用式4-7-1来计算理论上cos??=1时所对应的补偿电容值。

4．过补偿现象从图4-7-3看出，随着并联电容不断地增加，电容电流IC也随之增大，使得|??|逐渐变小，过0后，??又逐渐变大，此后电容越大，功率因数反而下降，此现象就称为过补偿在过补偿的情况下，系统中由感性转变为容性出现容性的无功电流，不仅达不到补偿的预期效果，反而会使配电线路各项损耗增加，在工程应用中，应避免过补偿4.7.5 预习提示1．日光灯电路的工作原理是怎样的？2．日光灯电路的性质是阻性、感性还是容性？3．为什么要提高电路的功率因数？4．怎样根据实测值来计算当cosθ′=1时，补偿电容C的值？5．忽略电网电压波动，当改变电容时，功率表的读数和日光灯支路的电流IL是否变化？请分别说明原因4.7.6 实验步骤1．检测功率表和日光灯熔断器的通断情况用万用表的二极管档，判断单相交流功率表（以下简称功率表）的电流线圈中的熔断器以及灯管的熔断器导通情况2．按图4-7-1所示电路联接线路将功率表标有“I*”的电流线圈与标有“U*”第四章 电路分析基础实验电压线圈同名端短接，并与三相自耦调压器的输出端某个相线相联按照先串联回路联接，后并联回路联接的原则接线, 将标有“U”电压线圈与中性线N相联。

有功功率的概念及功率表的使用说明参见《实验4.6电感线圈参数测量》）并将灯管、启辉器、镇流器和电容器组按图接入电路将各电容器组的开关断开3．完成因无补偿电容和不同的补偿电容时电路的电压、电流以及电路的功率、功率因数的测量和电路的总功率因数曲线cosθ′=f(C)的测量并测出将电路的总功率因数提高到最大值时所需补偿电容器的电容值日光灯额定电压为220V，额定功率30W)（1压器同轴旋钮，将三相自耦调压器的输出电压调高至交流电压表有效值示数为日光灯额定电压220V保持三相自耦调压器输出电压220V不变，通过开关控制接入不同的电容，测量相关数据并记录于表4-7-1中注意：在接入不同的电容时，随着总功率因数变化，不要遗漏电路的总功率因数提高到最大值时所需补偿电容器的电容值的测量2）将三相自耦调压器调至零表4-7-1提高感性负载电路的功率因数测试点亮熄灭的测量1）当调至日光灯管刚刚点亮时，停止调压用交流电压表测量此时调压器输出电压有效值，该电压即为日光灯的最低启辉电压U点亮将该数据记录于表4-7-1中第四章 电路分析基础实验（2）继续转动三相自耦调压器同轴旋钮，将其输出电压调高至交流电压表有效值示数为220V调至日光灯管刚刚熄灭时，停止调压，用交流电压表测量此时三相自耦调压器的输出电压有效值，记录于表4-7-1中。

3）将三相自耦调压器调至零，并按下红色“停止”按钮，红灯亮，绿灯灭拆除线路将钥匙式总开关置于“关”位置,此时红色按钮灭实验结束画出cos??=f(C)曲线注意绘制cos??=f(C)曲线时，由于受装置的限制，实验时调不到cos??=1，但仍需将cos??=1的这点虚拟画出4）参考《实验4.5简单交流电路》等效参数R1、L1的计算法，完成镇流器的等效参数RL、L值的计算5. 实验的注意事项：（1）线路接线正确，但日光灯不能启辉时，应检查启辉器接触是否良好2）在接入不同的电容时，不要遗漏电路的总功率因数提高到最大值时所需补偿电容器的电容值的测量3）本实验是强电实验，务必注意用电和人身安全供电电源从相线和零线引出每一次实验电路测试完毕后，在三相自耦调压器调至零的前提下方可断开电源开关，然后进行拆线或接线4.7.7 报告要求1. 画出实验电路与表格，简要写出电路原理和实验步骤2．完成任务1中日光灯在额定电压下，电容从0～10.4μF之间变化时表4-7-1实测记录和总功率因数提高到最大值(cos??max)时所需补偿电容器的电容值的实测记录3．完成任务2的日光灯的最低启辉电压U点亮和熄灭时电压U熄灭的记录。

4.根据测试数据，画出cos??=f(C)曲线由于受装置的限制，实验时调不到cos??=1，在根据实验数据绘制cos??=f(C)曲线时，仍需将cos??=1的这点虚拟画出将相关的实测数据代入公式4-7-1，计算cos??=1时补偿电容的理论值并将cos??=1时补偿电容的理论值与cos??=f(C)曲线cos??=1的虚拟点对应的补偿电容值进行误差计算5．定量画出电路的相量图6．完成任务3镇流器的等效参数RL、L的计算7．根据测试结果，得出日光灯电路并联电容前后，功率因数变化的特点8．根据4.7.2.2的扩展实验，测出总功率因数达到最大时，且总电流I与无并联电容时的I值大致相同时的I、IC、IL、P以及流入灯泡的电流值根据测试结果，总结提高功率因数，从而提高电源利用率的结论9．完成思考题4.7.8 思考题第四章 电路分析基础实验1．并联电容器后，提高了电路的总功率因数，而日光灯本身的功率因数是否也改变？为什么？2. 给感性负载串联适当容量的电容值也能改变总电压与电流的相位差，从而提高电路的功率因数，但一般不采用这种方法，为什么？3．如果电路不接镇流器，直接将220V电压接在日光灯灯管上，试说出实验的现象，并分析原因。

4．补偿电容值是否越大越好？为什么？请说出过补偿的危害补偿电容除有容量的要求外，还有什么其它要求？5．某同学直接将补偿电容并联在灯管R两端来提高电路的功率因数试说出实验的现象，并分析原因6. 如果智能型数字功率表坏了，如何得到负载功率因数最大时的并联电容值7. 当启辉器坏了，手头暂时没有好的启辉器，可以用一个什么样的开关来代替？应如何联接和操作？8. 计算镇流器的感抗XL=UL/I对否？为什么？第二篇：项目十二日光灯电路及功率因数的提高 1700字项目十二 日光灯电路及功率因数的提高教学重点：实验线路图的连接教学难点：数据的测量一、实验目的1．掌握提高功率因数的意义和方法2．熟悉日光灯电路，了解日光灯的工作原理二、实验原理1．实验原理说明由于工业和民用电器的感性负载其功率因数较低，而当负载的端电压一定时，输送一定功率情况下，功率因数越低，输电线路的电流就越大，引起线路上的压降也越大，因此导致电能损耗增加，输电效率降低，电源利用率降低提高感性负载电路的功率因数，可以充分发挥电源设备的利用率、提高输电效率 日光灯电路是一典型的R-L串联电路当并上电容后，电路所选参考方向和矢量图如图2-12-1（a）、(b)所示。

a） (b)图2-12-1 日光灯电路原理图从矢量图可以看出，感性负载并联电容后能提高功率因数设并电容前：cos?1?P VIRLP VI并电容的后： cos??将功率因数cos?1提高到cos?所需并联的电容C值为：C?P(tg?1?tg?) 2?V功率因数cos?是整个电路的功率因数，而R-L串联支路中的电流，功率因数以及其有功率均不变取并联电容与否，不影响原电路的工作状态2．日光灯电路简介(1）日光灯构造日光灯由灯管，镇流器和启辉器三部分组成灯管A用玻璃制成，内壁涂有一层荧光粉，。