实验二+单相电路参..

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1、实验二单相电路参数测量及功率因素的提高一实验目的1．掌握单相功率表的使用。2．了解日光灯电路的组成、工作原理和线路的连接。3．研究日光灯电路中电压、电流相量之间的关系。4．理解改善电路功率因数的意义并掌握其应用方法。二实验原理1．日光灯电路的组成日光灯由灯管，镇流器，启辉器组成，如图2.2.1所示。2.2.1日光灯的组成电路图灯管：内壁涂上一层荧光粉，灯管两端各有一个灯丝（由钨丝组成），用以发射电子，真空情况下充有一定的氩气与少量水银，当管内产生辉光放电时，发出可见光。镇流器：是绕在硅钢片铁芯上的电感线圈

2、。它有两个作用，一是在启动过程中，启辉器突然断开时，其两端感应出一个足以击穿管中气体的高电压，使灯管中气体电离而起燃。二是正常工作时，它相当于电感器，与日光灯管相串联产生一定的电压降，用以限制、稳定灯管的电流，故称为镇流器。实验时，可以认为镇流器是由一个小电阻和一个电感串联组成。启辉器：是一个充有氖气的玻璃炮，内有一对触片，一个是固定的静触片，一个是用双金属片制成的U形动触片。动触片由两种热膨胀系数不同的金属制成，受热后，双金属片伸张与静触片接触，冷却时又分开。所以起辉器的作用是使电路接通和自动断开，起一

3、个自动开关作用。2．日光灯点亮过程电源刚接通时，灯管尚未放电，起辉器的触片处在断开位置，此时电源电压通过镇流器和灯管两端的灯丝全部加在启辉器的二个触片上，启辉器的两触片之间的气隙被击穿，发生辉光放电，使动触片受热伸张而与静触片构成通路，于是电流流过镇流器和灯管两端的灯丝，使灯丝通电预热而发射热电子。与此同时，由于启辉器中动、静触片接触后放电熄灭，双金属片因冷却复原而与静触片分离。在断开瞬间镇流器感应出很高的自感电动势，它和电源电压串联加到灯管的两端，使灯管内水银蒸气电离产生弧光放电发出紫外线射到灯管内壁，

4、激发荧光粉发光，日光灯就点亮了。灯管点亮后，电路中的电流在镇流器上产生较大的电压降（有一半以上电压），灯管两端（也就是起辉器两端）的电压锐减，这个电压不足以引起启辉器氖管的辉光放电，因此它的两个触片保持断开状态。即日光灯点亮正常工作后，起辉器不起作用。3．日光灯的功率因数日光灯点亮后的等效电路如图2.2.2所示。灯管相当于电阻负载RA，镇流器用内阻RL和电感L等效代之。只要测出电路的功率P、电流I、总电压U以及灯管电压UR，就能算出灯管消耗的功率PA=I×UR，镇流器消耗的功率PL=P−PA2.2.2日光

5、灯工作时的等效电路4、功率因数的提高通常用的电气设备中，有很多是感性负载，功率因数较低，由于，为保证负载吸收一定的功率P，需增加线路电流I，由此引起线路损耗，所以电源设备没有得到充分利用。实践中，常在感性负载两端并联电容器，使电感性负载所需的无功功率由电容器供给，从而线路损耗减小，电源设备得到充分利用。日光灯的功率因数较低，一般在0.5以下，且为感性电路，可以采用并联电容器的方法来提高。此时总电流I是日光灯电流IL和电容器电流IC的相量和：，日光灯并联电容器后的相量图如图2.2.3所示。由于电容支路的电流

6、IC超前于电压U90°角。抵消了一部分日光灯支路电流中的无功分量，使电路的总电流I减小，从而提高了电路的功率因数。电压与电流的相位差由原来的减小为，故cos＞cos。当电容量增加到一定值时，电容电流等于日光灯电流中的无功分量，=0。此时总电流下降到最小值，cos=1，整个电路呈电阻性。若继续增加电容量，总电流I反而增大，整个电路变为容性负载，功率因数反而下降。图2.2.3日光灯并联电容器后的相量图5、功率表及其用法具体内容见实验三的实验原理3。三实验预习要求1．预习日光灯工作原理，预习并联电容器对提高感性

7、负载功率因数的原理。2．如图2.2.1所示电路中，日光灯管（RA）与镇流器（RL、L）串联后，接于220V、50Hz的交流电源上，点亮后，测得其电流I=0.35A，功率P=40W，灯管两端电压UA=100V。要求写出下列各待求量的计算式。①求cosφ1=？、φ1=？、RA=？、RL=？、L=？、灯管消耗的功率和镇流器消耗的功率。②并联C=3μF后，求IC=？、I=？、cosφ=？。③按比例尺画出并联电容器后的相量图。（如图2.2.3，计算出各夹角φ）四实验设备1．交流电压表、交流电流表和功率表2．自耦调压

8、器3．镇流器4．电容器，5．启辉器6．日光灯管7．电流表插座五实验内容日光灯实验线路如图4.5.1所示。图2.5.1日光灯交流电路1．日光灯电路等效参数测量按图2.5.1接线，注意功率表的接法，断开所有的电容器，经指导教师检查后接通市电交流220V电源，记下三表的指示值，测量功率，电流，电压、与，将数据记录在表2.5.2中，并计算出RA、RL、L填入下表表2.5.2日光灯电路等效参数测量测量数据计算值（W）(V)（mA）(V)