感性电路的测量及功率因数的提高

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1、实验3感性电路的测量及功率因数的提高一、实验目的1．进—步熟悉日光灯电路的工作原理。2.进—步理解交流电路中电压、电流的相量关系。3.学习感性负载电路提高功率因数的方法。4.学习交流电压表、电流表、功率表的使用。二、实验任务（建议学时：2学时）基本实验任务1.正确连接日光灯电路并学习测量日光灯电路中的各项参数。2.选择合适的实验电路，采取正确的实验方法，提高感性负载电路的功率因数。扩展实验任务1.采用正确的实验方法排除日光灯电路的简单故障。三、实验器材（一）仪器仪表1.交流电压表1台2.交流电流表1台3.单相功率表1台（或多功能电参数测

2、试仪1台）（二）器材器件1.日光灯电路板1套2.电流插孔若干3.电容器若干四、实验原理（一）基本实验任务1.日光灯电路的组成及工作原理日光灯电路由日光灯管、镇流器、启动器及开关组成，如图3.1所示。图3.1日光灯电路（1）日光灯管灯管是内壁涂有荧光粉的玻璃管，两端有钨丝，钨丝上涂有易发射电子的氧化物。玻璃管抽成真空后充入一定量的氩气和少量水银，氩气具有使灯管易发光和保护电极延长灯管寿命的作用。工作时灯管可认为是电阻性负载。（2）镇流器镇流器是一个具有铁心的线圈。在日光灯启动时，它和启辉器配合产生瞬间高压促使灯管导通，管壁荧光粉发光。灯管

3、发光后在电路中起限流作用。工作时镇流器是电感性负载。（3）启动器启动器的外壳是用铝或塑料制成，壳内有一个充有氖气的小玻璃泡和一个纸质电容器，玻璃泡内有两个电极，其中弯曲的触片是由热膨胀系数不同的双金属片（冷态常开触头）制成。电容器作用是避免启动器触片断开时产生的火花将触片烧坏，也防止管内气体放电时产生的电磁波辐射对收音机、电视机的干扰。（4）日光灯发光原理及启动过程在图2.7.1中当接通电源后，电源电压（220V）全部加在启动器静触片和双金属片两级间，高压产生强电场使氖气放电（红色辉光），热量使双金属片伸直与静触片连接。电流经镇流器、灯

4、管两端灯丝及启辉器构成通路。灯丝流过电流被加热（温度可达800～1000oC）后产生热电子发射，释放大量电子，致使管内氩气电离，水银蒸发为水银蒸气，为灯管导通创造了条件。URURLRLXLR图3.2日光灯等效电路U由于启动器玻璃泡内两电极的接触，电场消失，使氖气停止放电。从而玻璃泡内温度下降,双金属片因冷却而恢复原来状态,致使启辉电路断开。此时,由于镇流器中的电流突变,在镇流器两端产生一个很高的自感电动势,这个自感电动势和电源电压串联叠加后，加在灯管两端形成一个很强的电场，使管内水银蒸气产生弧光放电，工作电路在弧光放电时产生的紫外线激发

5、了灯管壁上的荧光粉使灯管发光。由于发出的光近似日光故称为日光灯。在日光灯进入正常工作状态后，由于镇流器的作用加在启动器两级间的电压远小于电源电压，启动器不再产生辉光放电,既处于冷态常开状态,而日光灯处于正常工作状态。2.感性负载并联电容器改善电路的功率因数日光灯工作时，灯管可以认为是一电阻负载，镇流器可以认为是一个电感量较大的感性负载，两者串联构成一个R、L串联电路。日光灯工作时的整个电路可用图3.2等效串联电路来表示。因电路中所消耗的功率：，故测出P、U、I后，即可求出电路的功率因数的数值。功率因数的高低反映了电源容量利用率的大小。电

6、路功率因数低，说明电源容量没有被充分利用。同时，无功电流在输电线路上造成无为的损耗。因此，提高电路的功率因数是电力系统的重要课题。功率因数较低时，可并联适当容量的电容器来提高电路的功率因数，并联了补偿电容器C以后，原来的感性负载取用的无功功率中的一部分，将由补偿电容提供，这样由电源提供的无功功率就减少了，电路的总电流Ỉ也会减小，从而使得感性电路的功率因数cosφ得到提高。当功率因数等于l时，电路产生并联谐振，此时电路的总电流最小。若并联电容容量过大，则产生过补偿。（二）扩展实验任务1.日光灯的简单故障及排除（1）灯管连续闪烁，周期性地时

7、暗时亮。这种故障一般是启动器中氖管使用日久老化的结果，只要更换一只相同规格的启动器即可排除。（2）灯管两端发红而不能跳亮，一拿下启动器就能正常发光。这是启动器中小电容器被击穿造成，也可能是启动器中双金属片与静触片粘在一起不能复原，更换新启动器即可。（3）接通电源后，启动器氖灯和灯管两端均不发红，若各元件都是好的，这种故障可能是断路或者接触不良（特别是灯管两端灯脚与灯座）造成的。轻轻旋动灯管、启动器，仔细检查接线是否断开或者接错，再检查电源，一般情况下故障可排除。（4）如果在日光灯点亮前启辉器损坏，可采取下面的应急措施点亮日光灯。把启辉器

8、的两个线头互相短接一下，见到灯管两端见红时迅速断离，如果没有启辉，则再次短接，一般在三五次内会启辉器。此方法适用于启辉器损坏的临时应急，或电压不足，或灯管老化等情况。五、实验预习（一）基本实验任务1．预习日