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《日光燈電路和功率因數(shù)的提高》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫。
1、實(shí)驗(yàn)4.7日光燈電路與功率因數(shù)的提高4.7.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.熟悉日光燈的接線方法。2.掌握在感性負(fù)載上并聯(lián)電容器以提高電路功率因數(shù)的原理。圖4-7-1相線u1中性線RRL,L~380V1電容器組I*IU*UW4.7.2實(shí)驗(yàn)任務(wù)4.7.2.1基本實(shí)驗(yàn)1.完成因無補(bǔ)償電容和不同的補(bǔ)償電容時(shí)電路中相關(guān)支路的電壓、電流以及電路的功率、功率因數(shù)的測量和電路的總功率因數(shù)曲線cosθ′=f(C)的測量。并測出將電路的總功率因數(shù)提高到最大值時(shí)所需補(bǔ)償電容器的電容值。(日光燈燈管額定電壓為220V,額定功率30W。)2.完成圖4-7-1所示點(diǎn)亮日光燈時(shí)所需電壓U點(diǎn)亮和日光燈熄滅時(shí)電壓U熄滅的測量。3.定量畫出
2、電路的相量圖。完成鎮(zhèn)流器的等效參數(shù)RL、L的計(jì)算。4.7.2.2擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)保持U=220V不變,當(dāng)電路并聯(lián)最佳電容器后使得總功率因數(shù)達(dá)到最大時(shí),在電容器組兩端并入20W燈泡,通過并入燈泡的個(gè)數(shù),使得總電流I與無并聯(lián)電容時(shí)的I值大致相同,記錄此時(shí)I、IC、IL、P以及流入燈泡的電流值。4.7.3實(shí)驗(yàn)設(shè)備1.三相自耦調(diào)壓器一套2.燈管一套3.鎮(zhèn)流器一只4.起輝器一只5.單相智能型數(shù)字功率表一只6.電容器組/500V一套7.電流插座三付8.粗導(dǎo)線電流插頭一付9.交流電壓表(0~500V)或數(shù)字萬用表一只10.交流電流表(0~5A)一只11.粗導(dǎo)線若干圖4-7-2日光燈電路圖~220V燈管鎮(zhèn)流器RL
3、、L啟輝器4.7.4實(shí)驗(yàn)原理1.日光燈電路組成日光燈電路主要有燈管、啟輝器和鎮(zhèn)流器組成。聯(lián)接關(guān)系如圖4-7-2所示。2.日光燈工作原理接通電源后,啟輝器內(nèi)固定電極、可動(dòng)電極間的氖氣發(fā)生輝光放電,使可動(dòng)電極的雙金屬片因受熱膨脹而與固定電極接觸,內(nèi)壁涂有熒光粉的真空燈管里的燈絲預(yù)熱并發(fā)射電子。啟輝器接通后輝光放電停止,雙金屬片冷縮與固定電極斷開,此時(shí)鎮(zhèn)流器將感應(yīng)出瞬時(shí)高電壓加于燈管兩端,使燈管內(nèi)的惰性氣體電離而引起弧光放電,產(chǎn)生大量紫外線,燈管內(nèi)壁的熒光粉吸收紫外線后,輻射出可見光,發(fā)光后日光燈兩端電壓急劇下降,下降到一定值,如40W日光燈下降到110V左右開始穩(wěn)定工作。啟輝器因在110V電壓
4、下無法接通工作而斷開。啟輝器在電路啟動(dòng)過程中相當(dāng)于一個(gè)點(diǎn)動(dòng)開關(guān)。─電源電壓─日光燈支路電流─補(bǔ)償后電路總電流─電容支路電流θ─補(bǔ)償前電路的電壓與電流間相位角─補(bǔ)償后電路的電壓與電流間相位角當(dāng)日光燈正常工作后,可看成由日光燈管和鎮(zhèn)流器串聯(lián)的電路,電源電壓按比例分配。鎮(zhèn)流器對燈管起分壓和限流作用。燈管相當(dāng)于一個(gè)電阻元件,而鎮(zhèn)流器是一個(gè)具有鐵心的電感線圈,但它不是純電感,我們可把它看成一個(gè)RL、L串聯(lián)的感性負(fù)載,電流為。設(shè)日光燈電路兩端電壓的相位超前于日光燈電路電流相位θ角,則日光燈電路的功率因數(shù)為cosθ。如圖4-7-3所示。θ圖4-7-3提高電路功率因數(shù)的相量圖3.提高功率因數(shù)的目的為了減少
5、電能浪費(fèi),提高電路的傳輸效率和電源的利用率,須提高電源的功率因數(shù)。提高感性負(fù)載功率因數(shù)的方法之一,就是在感性負(fù)載兩端并聯(lián)適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償電容,以供給感性負(fù)載所需的部分無功功率。并聯(lián)電容器后,電路兩端的電壓與總電流()的相位差為,相應(yīng)的向量圖如圖4-7-3所示。由圖可見,補(bǔ)償后的cos>cosθ,即功率因數(shù)得到了提高。由圖4-7-3可得IC=ILsinθ-Isin=sin-sinθ=(tanθ-tan)又因IC==UωC所以UωC=(tanθ-tan)由此得出補(bǔ)償電容C的大小可按下式計(jì)算:(4-7-1)4-7-1式中P─有功功率(W);ω─電角度(rad/s),ω=2πf(f=50Hz)。4.在日
6、光燈實(shí)驗(yàn)中,由于燈管內(nèi)的氣體放電電流不是正弦波,且在一周期內(nèi)形成不連續(xù)的兩次放電。所測量的有功功率應(yīng)是50Hz基波電流與同頻率的電源電壓的乘積。所以在正弦波的電壓與非正弦波的電流的電路中,因高次諧波電流的存在,功率因數(shù)只能小于1,而不能達(dá)到1。所以我們可利用式4-7-1來計(jì)算理論上cos=1時(shí)所對應(yīng)的補(bǔ)償電容值。4.過補(bǔ)償現(xiàn)象。從圖4-7-3看出,隨著并聯(lián)電容不斷地增加,電容電流IC也隨之增大,使得
7、
8、逐漸變小,過0后,又逐漸變大,此后電容越大,功率因數(shù)反而下降,此現(xiàn)象就稱為過補(bǔ)償。在過補(bǔ)償?shù)那闆r下,系統(tǒng)中由感性轉(zhuǎn)變?yōu)槿菪?。出現(xiàn)容性的無功電流,不僅達(dá)不到補(bǔ)償?shù)念A(yù)期效果,反而會(huì)使配電線路各項(xiàng)
9、損耗增加,在工程應(yīng)用中,應(yīng)避免過補(bǔ)償。4.7.5預(yù)習(xí)提示1.日光燈電路的工作原理是怎樣的?2.日光燈電路的性質(zhì)是阻性、感性還是容性?3.為什么要提高電路的功率因數(shù)?4.怎樣根據(jù)實(shí)測值來計(jì)算當(dāng)cosθ′=1時(shí),補(bǔ)償電容C的值?5.忽略電網(wǎng)電壓波動(dòng),當(dāng)改變電容時(shí),功率表的讀數(shù)和日光燈支路的電流IL是否變化?請分別說明原因。4.7.6實(shí)驗(yàn)步驟1.檢測功率表和日光燈熔斷器的通斷情況。用萬用表的二極管檔,判斷單相交流功率表(以下簡