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1、實驗3感性電路的測量及功率因數(shù)的提高一?實驗目的1.進—步熟悉日光燈電路的工作原理?2.進—步理解交流電路中電壓?電流的相量關(guān)系?3.學習感性負載電路提高功率因數(shù)的方法?4.學習交流電壓表?電流表?功率表的使用?二?實驗任務(建議學時:2學時)基本實驗任務1.正確連接日光燈電路并學習測量日光燈電路中的各項參數(shù)?2.選擇合適的實驗電路,采取正確的實驗方法,提高感性負載電路的功率因數(shù)?擴展實驗任務1.采用正確的實驗方法排除日光燈電路的簡單故障?三?實驗器材(一)儀器儀表1.交流電壓表1臺2.交流電流表1臺3
2、.單相功率表1臺(或多功能電參數(shù)測試儀1臺)(二)器材器件1.日光燈電路板1套2.電流插孔若干3.電容器若干四?實驗原理(一)基本實驗任務1.日光燈電路的組成及工作原理日光燈電路由日光燈管?鎮(zhèn)流器?啟動器及開關(guān)組成,如圖3.1所示?圖3.1日光燈電路(1)日光燈管燈管是內(nèi)壁涂有熒光粉的玻璃管,兩端有鎢絲,鎢絲上涂有易發(fā)射電子的氧化物?玻璃管抽成真空后充入一定量的氬氣和少量水銀,氬氣具有使燈管易發(fā)光和保護電極延長燈管壽命的作用?工作時燈管可認為是電阻性負載?(2)鎮(zhèn)流器鎮(zhèn)流器是一個具有鐵心的線圈?在日光燈
3、啟動時,它和啟輝器配合產(chǎn)生瞬間高壓促使燈管導通,管壁熒光粉發(fā)光?燈管發(fā)光后在電路中起限流作用?工作時鎮(zhèn)流器是電感性負載?(3)啟動器啟動器的外殼是用鋁或塑料制成,殼內(nèi)有一個充有氖氣的小玻璃泡和一個紙質(zhì)電容器,玻璃泡內(nèi)有兩個電極,其中彎曲的觸片是由熱膨脹系數(shù)不同的雙金屬片(冷態(tài)常開觸頭)制成?電容器作用是避免啟動器觸片斷開時產(chǎn)生的火花將觸片燒壞,也防止管內(nèi)氣體放電時產(chǎn)生的電磁波輻射對收音機?電視機的干擾?(4)日光燈發(fā)光原理及啟動過程在圖2.7.1中當接通電源后,電源電壓(220V)全部加在啟動器靜觸片和
4、雙金屬片兩級間,高壓產(chǎn)生強電場使氖氣放電(紅色輝光),熱量使雙金屬片伸直與靜觸片連接?電流經(jīng)鎮(zhèn)流器?燈管兩端燈絲及啟輝器構(gòu)成通路?燈絲流過電流被加熱(溫度可達800~1000oC)后產(chǎn)生熱電子發(fā)射,釋放大量電子,致使管內(nèi)氬氣電離,水銀蒸發(fā)為水銀蒸氣,為燈管導通創(chuàng)造了條件?URURLRLXLR圖3.2日光燈等效電路U由于啟動器玻璃泡內(nèi)兩電極的接觸,電場消失,使氖氣停止放電?從而玻璃泡內(nèi)溫度下降,雙金屬片因冷卻而恢復原來狀態(tài),致使啟輝電路斷開?此時,由于鎮(zhèn)流器中的電流突變,在鎮(zhèn)流器兩端產(chǎn)生一個很高的自感電動
5、勢,這個自感電動勢和電源電壓串聯(lián)疊加后,加在燈管兩端形成一個很強的電場,使管內(nèi)水銀蒸氣產(chǎn)生弧光放電,工作電路在弧光放電時產(chǎn)生的紫外線激發(fā)了燈管壁上的熒光粉使燈管發(fā)光?由于發(fā)出的光近似日光故稱為日光燈?在日光燈進入正常工作狀態(tài)后,由于鎮(zhèn)流器的作用加在啟動器兩級間的電壓遠小于電源電壓,啟動器不再產(chǎn)生輝光放電,既處于冷態(tài)常開狀態(tài),而日光燈處于正常工作狀態(tài)?2.感性負載并聯(lián)電容器改善電路的功率因數(shù)日光燈工作時,燈管可以認為是一電阻負載,鎮(zhèn)流器可以認為是一個電感量較大的感性負載,兩者串聯(lián)構(gòu)成一個R?L串聯(lián)電路?日
6、光燈工作時的整個電路可用圖3.2等效串聯(lián)電路來表示?因電路中所消耗的功率:,故測出P?U?I后,即可求出電路的功率因數(shù)的數(shù)值?功率因數(shù)的高低反映了電源容量利用率的大小?電路功率因數(shù)低,說明電源容量沒有被充分利用?同時,無功電流在輸電線路上造成無為的損耗?因此,提高電路的功率因數(shù)是電力系統(tǒng)的重要課題?功率因數(shù)較低時,可并聯(lián)適當容量的電容器來提高電路的功率因數(shù),并聯(lián)了補償電容器C以后,原來的感性負載取用的無功功率中的一部分,將由補償電容提供,這樣由電源提供的無功功率就減少了,電路的總電流?也會減小,從而使得
7、感性電路的功率因數(shù)cosφ得到提高?當功率因數(shù)等于l時,電路產(chǎn)生并聯(lián)諧振,此時電路的總電流最小?若并聯(lián)電容容量過大,則產(chǎn)生過補償?(二)擴展實驗任務1.日光燈的簡單故障及排除(1)燈管連續(xù)閃爍,周期性地時暗時亮?這種故障一般是啟動器中氖管使用日久老化的結(jié)果,只要更換一只相同規(guī)格的啟動器即可排除?(2)燈管兩端發(fā)紅而不能跳亮,一拿下啟動器就能正常發(fā)光?這是啟動器中小電容器被擊穿造成,也可能是啟動器中雙金屬片與靜觸片粘在一起不能復原,更換新啟動器即可?(3)接通電源后,啟動器氖燈和燈管兩端均不發(fā)紅,若各元件
8、都是好的,這種故障可能是斷路或者接觸不良(特別是燈管兩端燈腳與燈座)造成的?輕輕旋動燈管?啟動器,仔細檢查接線是否斷開或者接錯,再檢查電源,一般情況下故障可排除?(4)如果在日光燈點亮前啟輝器損壞,可采取下面的應急措施點亮日光燈?把啟輝器的兩個線頭互相短接一下,見到燈管兩端見紅時迅速斷離,如果沒有啟輝,則再次短接,一般在三五次內(nèi)會啟輝器?此方法適用于啟輝器損壞的臨時應急,或電壓不足,或燈管老化等情況?五?實驗預習(一)基本實驗任務1.預習日
