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      1. 日光燈實驗報告 - 下載本文

        1.4 單相電路參數測量及功率因數的提高 1.4.1 實驗目的

        1. 掌握單相功率表的使用。 2. 了解日光燈電路的組成、工作原理和線路的連接。 3. 研究日光燈電路中電壓、電

        流相量之間的關系。 4. 理解改善電路功率因數的意義并掌握其應用方法。 1.4.2實驗原理

        1.日光燈電路的組成 日光燈電路是一個rl串聯電路,由燈管、鎮流器、起輝器組成,如圖1.4.1所示。由于

        有感抗元件,功率因數較低,提高電路功率因數實驗可以用日光燈電路來驗證。 圖1.4.1日光燈的組成電路 燈管:內壁涂上一層熒光粉,燈管兩端各有一個燈絲(由鎢絲組成),用以發射電子,管

        內抽真空后充有一定的氬氣與少量水銀,當管內產生輝光放電時,發出可見光。 鎮流器:是繞在硅鋼片鐵心上的電感線圈。它有兩個作用,一是在起動過程中,起輝器突然斷開時,其兩端感應出一個足以擊穿管中氣體的高電壓,使燈管中氣體電離而放電。二是正常工作時,它相當于電感器,與日光燈管相串聯產生一定的電壓降,用以限制、穩定燈管的電流,故稱為鎮流器。實驗時,可以認為鎮流器是由一個等效電阻rl和一個電感l串聯組成。

        起輝器:是一個充有氖氣的玻璃泡,內有一對觸片,一個是固定的靜觸片,一個是用雙金屬片制成的u形動觸片。動觸片由兩種熱膨脹系數不同的金屬制成,受熱后,雙金屬片伸張與靜觸片接觸,冷卻時又分開。所以起輝器的作用是使電路接通和自動斷開,起一個自動開關作用。

        2.日光燈點亮過程

        電源剛接通時,燈管內尚未產生輝光放電,起輝器的觸片處在斷開位置,此 時電源電壓通過鎮流器和燈管兩端的燈絲全部加在起輝器的二個觸片上,起輝器的兩觸片之間的氣隙被擊穿,發生輝光放電,使動觸片受熱伸張而與靜觸片構成通路,于是電流流過鎮流器和燈管兩端的燈絲,使燈絲通電預熱而發射熱電子。與此同時,由于起輝器中動、靜觸片接觸后放電熄滅,雙金屬片因冷卻復原而與靜觸片分離。在斷開瞬間鎮流器感應出很高的自感電動勢,它和電源電壓串聯加到燈管的兩端,使燈管內水銀蒸氣電離產生弧光放電,

        并發射紫外線到燈管內壁,激發熒光粉發光,日光燈就點亮了。 燈管點亮后,電路中的電流在鎮流器上產生較大的電壓降(有一半以上電壓),燈管兩端(也就是起輝器兩端)的電壓銳減,這個電壓不足以引起起輝器氖管的輝光放電,因此它的

        兩個觸片保持斷開狀態。即日光燈點亮正常工作后,起輝器不起作用。 3.日光燈的功率因數 日光燈點亮后的等效電路如圖1.4.2 所示。燈管相當于電阻負載ra,鎮流器用內阻rl和電感l 等效代之。由于鎮流器本身電感較大,故整個電路功率因數很低,整個電路所消耗的功率p包括日光燈管消耗功率pa和鎮流器消耗的功率pl。只要測出電路的功率p、電流i、

        總電壓u以及燈管電壓ur,就能算出燈管消耗的功率pa=i3ur, 鎮流器消耗的功率pl =p?pa ,cos?? p ui

        ra 圖1.4.2日光燈工作時的等效電路 2.功率因數的提高 日光燈電路的功率因數較低,一般在0.5 以下,為了提高電路的功率因數,可以采用與

        電感性負載并聯電容器的方法。此時總電流i 是日光燈電流 il 和電容器電流 ic的相量和:i?il?ic,日光燈電路并聯電容器后的相量圖如圖1.4.3 所示。由于電容支路的電流ic 超前于電壓u 90°角。抵消了一部分日光燈支路電流中的無功分量,使電路的總電流i減小,從

        而提高了電路的功率因數。電壓與電流的相位差角由原來的 ??減小為?,故cos?>cos??。 當電容量增加到一定值時,電容電流ic等于日光燈電流中的無功分量,?= 0。cos?=1,

        此時總電流下降到最小值,整個電路呈電阻性。若繼續增加電容量, ? ?

        ? 總電流i反而增大,整個電路變為容性負載,功率因數反而下降。 ?ic?ic?icl 圖1.4.3 日光燈并聯電容器后的相量圖 5.單相功率表及其用法 具體內容見1.3.2節中的(3)。 1.4.3實驗預習要求

        1. 預習日光燈工作原理,并聯電容器對提高感性負載功率因數的原理、意 義及其計算公式。

        2. 如圖1.4.1所示電路中,日光燈管(ra)與鎮流器(rl、l)串聯后,接 于220v、50hz的交流電源上,點亮后,測得其電流i=0.35a,功率p=40w,燈管兩端電壓ua=100v。要求寫出下列各待求量的計算式。 ①求cosφ1=?、φ1=?、ra =?、rl =?、

        l=?、燈管消耗的功率pa和鎮流器消耗的功率pl。 ②并聯c=3μf 后,求ic=?、i=?、cosφ=?。 ③按比例畫出并聯電容器后的相量圖。(如圖1.4.3,計算出電壓與總電流的相位差角φ) 3.熟悉交流電壓表、電流表和單相自耦調壓器的主要技術特性,并掌握其正確的使用方法。

        1.4.4 實驗設備與器件

        1. 交流電壓表 2. 交流電流表 3. 功率表 4. 自耦調壓器 5. 鎮流器 6. 電容器 7. 起輝器 8. 日光燈管 9. 電流表插座 1.4.5 實驗內容與步驟

        日光燈實驗線路如圖1.4.4所示。 1.提高感性負載功率因數實驗 如圖1.4.4所示的實驗線路中,按2.2μf、4.7μf、6.9μf、依次并上電容器c1、c2、c3。當電容變化時,分別記錄功率表及電壓表讀數,測得三條支路電流i、il、ic的值。測

        量數據記入表1.4.2。

        表1.4.2日光燈功率因數提高實驗參數測量

        注:表中i為i的計算值,i?il?ic,其中il和ic為上表中測量值。 圖1.4.4日光燈交流電路 ? ?

        ? 1.4.6 實驗思考題

        1.給出實驗內容(1)中計算ra、rl、l的計算過程及公式,將結果填入表1.4.1中。 2.計算出本實驗中燈管消耗的功率pa和鎮流器消耗的功率pl。 3.畫出實驗內容(2)當電容為0、2.2μf、4.7μf、6.9μf時類似圖1.4.3的電壓電

        流相量圖,要求計算出各總電流i與總電壓u的相位差角,給出公式及計算過程。 4.若要使本實驗中日光燈電路完全補償(也就是功率因數提高到1),需要并聯多大容

        值的電容?請給出計算式并計算出最后結果。 5.是否并聯電容越大,功率因數越高?為什么? 6.當電容量改變時,功率表有功功率的讀數、日光燈的電流、功率因數是否改變?為什么? ? ?

        1.4.7 實驗注意事項 1.本實驗用交流市電220v,用單相自耦調壓器來實現電壓調節,當供電電源電壓為220v時,調壓器的輸出可在0~250v之間連續調節,務必注意人身和設備的安全。注意電源的火線

        和地線,在實際安裝日光燈時,開關應接在火線上。 2.在使用自耦調壓器過程中,接通電源前,都必須將電壓調至零電壓處(即逆時針旋轉

        到頭,然后再合上電源,逐漸增大電壓至需要值。 3.不能將220 v 的交流電源不經過鎮流器而直接接在燈管兩端,否則將損壞燈管。 4.功率表、電壓表、電流表要正確接入電路,電流表應串入電路中測量電流。 5.電路接線正確,日光燈不能起輝時,應檢查起輝器及其接觸是否良好。 6.每次改接

        線路,一定要在斷開電源的情況下進行,以免發生意外。 1.4.8 實驗報告要求

        1.結合實驗思考題,完成表1.4.1和表1.4.2的數據計算。 2.根據實驗數據說明日光燈電路并聯電容器后總電流變化與電容量的關系,電容量過大

        對電路性質有什么影響。

        3.以電容c的值為自變量繪制cos?曲線。 4.小結本實驗得到的結論和心得體會。 *5. 根據實驗數據,分別繪出電壓、電流相量圖,驗證相量形式的基爾霍夫定律。篇二:

        電路基礎實驗報告 日光燈功率因素改善實驗 實驗題目: 日光燈電路改善功率因數實驗 一、實驗目的

        1、了解日光燈電路的工作原理及提高功率因數的方法; 2、通過測量日光燈電路所消耗的功率,學會電工電子電力拖動實驗裝置; 3、學會日光

        燈的接線方法。 二、實驗原理

        用p、s、i、v分別表示電路的有功功率、視在功率、總電流和電源電壓。 按定義電路的功率因數cos?? pp?。由此可見,在電源電壓且電路的有功功siu 率一定時,電路的功率因數越高,它占用電源(或供電設備)的容量s就越少。 日光燈電路中,鎮流器是一個感性元件(相當于電感與電阻的串聯),因此它是一個感性

        電路,且功率因數很低,約0.5—0.6。 提高日光燈電路(其它感性電路也是一樣)功率因數的方法是在電路的輸入端并聯一定

        容量的電容器。如圖7-1所示: 圖7-1 圖7-2 圖7-1 并聯電容提高功率因數電路 圖7-2 并聯電容后的相量圖 圖7-1中l為鎮流器的電感,r為日光燈和鎮流器的等效電阻,c為并聯的 ?,電容支路電流i?(等?,燈管支路電流i電容器,設并聯電容后電路總電流irlc 于未并電容前電路中的總電流),則三者關系可用相量圖如圖7-2所示。由圖7-2 ?的相位差為?,功率因數為?,i?與總電壓u知,并聯電容c前總電流為ilrlrl?,i?與

        總電壓u?的相位差為?,功率因數為cos?l;并聯電容c后的總電流為i cos?;顯然cos?>cos?l,功率被提高了。并聯電容c前后的有功功率 ?減小,p?irlucos?l?iucos?,即有功功率不變。并聯電容c后的總電流i 視在功率s?iu則減小了,從而減輕了電源的負擔,提高了電源的利用率。 三、實驗設備

        電工電子電力拖動實驗裝置一臺,型號:th-dt、導線若干 四、實驗內容 1、功率因數測試 按照圖7-3的電路 實驗電路如圖7-3所示,將三表測得的數據記錄于表7-1中。 圖7-3 日光燈實驗電路 w為功率表,c用可調電容箱。 五、實驗數據與分析 實驗分析: s=ui (保留三位有效數據) 220*0.410=90.2 w cosф=0.420 220*0.365=80.3 w cosф=0.480 220*0.395=86.9 w cosф=0.500 220*0.280=61.6 w cosф=0.610 220*0.230=50.6 w cosф=0.730 220*0.265=58.3 w cosф=0.720 220*0.200=44.0 w cosф=0.860 220*0.210=46.2 w cosф=0.900 220*0.230=50.6 w cosф=0.770

        220*0.270=59.4 w cosф=0.730 220*0.770=169w cosф=0.310 根據s=ui,由表7-1可知,在一定范圍內,有功功率p一定時,功率因素cosф越大,

        視在功率s越少 表7-2

        六、結論 在日光燈電路中,在一定范圍內,電容值越大,視在功率越 少,有電源電壓且電路的有功功率一定時,隨電路的功率因素提高,它占用電源的容量

        s就降低,負載電流明顯降低。篇三:日光燈電路實驗 4.3 日光燈電路的聯接及功率因數的提高 一. 實驗目的

        1. 學習功率表的使用;

        2. 學會通過u、i、p的測量計算交流電路的參數; 3. 學會如何提高功率因數。 二. 原理及說明 日光燈結構圖如圖4.3-1所示,k閉合時,日光燈管不導電,全部電壓加在啟輝器兩觸片之間,使啟輝器中氖氣擊穿,產生氣體放電,此放電產生的一定熱量使雙金屬片受熱膨脹與固定片接通,于是有電流通過日光燈管兩端的燈絲和鎮流器。短時間后雙金屬片冷卻收縮與固定片斷開,電路中電流突然減小;根據電磁感應定律,這時鎮流器兩端產生一定的感應電動勢,使日光燈管兩端電壓產生400至500v高壓,燈管氣體電離,產生放電,日光燈點燃發亮。日光燈點燃后,燈管兩端電壓降為100v左右,這時由于鎮流器的限流作用,燈管中電流不會過大。同時并聯在燈管兩端的啟輝器,也因電壓降低而不能放電,其觸片保持斷開狀

        態。 日光燈工作后,燈管相當于一電阻r,鎮流器可等效為電阻rl和電感l的串聯,啟輝器

        斷開,所以整個電路可等效為一r、l串聯電路,其電路模型如圖4.3-2所示。 三. 儀器設備

        電工實驗裝置 :dg032 、dy02t 、dg054-1t 注意 :1. 測電壓、電流時,一定要注意表的檔位選擇,測量類型、量程都要對應。 2. 功率表電流線圈的電流、電壓線圈的電壓都不可超過所選的額定值。 3. 自耦調壓器

        輸入輸出端不可接反。 4. 各支路電流要接入電流插座。 5. 注意安全,線路接好后,須經指導教師檢查無誤后,再接通電源。 四. 實驗步驟 1. 測量交流參數

        對照實驗板如圖4.3-3接線(不接電容c)。 調節自耦調壓器輸出,使u=220v,進行測試,填表4.3-1。 表4.3-1 測量交流參數 2. 提高功率因數

        按表4.3-2并聯電容c,令u=220v不變,將測試結果填入表4.3-2中。 表4.3-2 并電容后測量 五. 實驗報告 1. 若直接測量鎮流器功率,功率表應如何接線,作圖說明。 2. 說明功率因數提高的原

        因和意義。 3. 電容是否能提高功率因數。篇四:實驗3 日光燈電路及功率因數的提高 實驗三 交流電路的研究 一、實驗目的 1、學會使用交流數字儀表(電壓表、電流表、功率表)和自耦調壓器; 2、學習用交流數字儀表測量交流電路的電壓、電流和功率; 3、學會用交流數字儀表測定交流電路參數的方法; 4、加深對阻抗、阻抗角及相位差等概念的理解。 5、研究提高感性負載功率因數的方法和意義; 二、實驗原理

        1、交流電路的電壓、電流和功率的測量 正弦交流電路中各個元件的參數值,可以用交流電壓表、交流電流表及功率表,分別測量出元件兩端的電壓u,流過該元件的電流i和它所消耗的功率p,然后通過計算得到所求的各值,這種方法稱為三表法,是用來測量50hz交流電路參數的基本方法。計算的基本公式為:

        電阻元件的電阻:r? uriuliuci pi 2 或r? xl2?f 12?fx c

        電感元件的感抗xl? ,電感l?

        電容元件的容抗xc? ,電容c?

        ui xr

        串聯電路復阻抗的模z? pi 2

        ,阻抗角 ? ?arctg

        其中:等效電阻 r?,等效電抗x?z





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