感性電路的測(cè)量及功率因數(shù)的提高

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1、實(shí)驗(yàn)3感性電路的測(cè)量及功率因數(shù)的提高一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．進(jìn)—步熟悉日光燈電路的工作原理。2.進(jìn)—步理解交流電路中電壓、電流的相量關(guān)系。3.學(xué)習(xí)感性負(fù)載電路提高功率因數(shù)的方法。4.學(xué)習(xí)交流電壓表、電流表、功率表的使用。二、實(shí)驗(yàn)任務(wù)（建議學(xué)時(shí)：2學(xué)時(shí)）基本實(shí)驗(yàn)任務(wù)1.正確連接日光燈電路并學(xué)習(xí)測(cè)量日光燈電路中的各項(xiàng)參數(shù)。2.選擇合適的實(shí)驗(yàn)電路，采取正確的實(shí)驗(yàn)方法，提高感性負(fù)載電路的功率因數(shù)。擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)任務(wù)1.采用正確的實(shí)驗(yàn)方法排除日光燈電路的簡(jiǎn)單故障。三、實(shí)驗(yàn)器材（一）儀器儀表1.交流電壓表1臺(tái)2.交流電流表1臺(tái)3.單相功率表1臺(tái)（或多功能電參數(shù)測(cè)

2、試儀1臺(tái)）（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(shí)驗(yàn)原理（一）基本實(shí)驗(yàn)任務(wù)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(dòng)器及開(kāi)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(hù)電極延長(zhǎng)燈管壽命的作用。工作時(shí)燈管可認(rèn)為是電阻性負(fù)載。（2）鎮(zhèn)流器鎮(zhèn)流器是一個(gè)具有鐵心的線圈。在日光燈啟動(dòng)時(shí)，它和啟輝器配合產(chǎn)生瞬間高壓促使燈管導(dǎo)通，管壁熒光粉發(fā)光。燈管

3、發(fā)光后在電路中起限流作用。工作時(shí)鎮(zhèn)流器是電感性負(fù)載。（3）啟動(dòng)器啟動(dòng)器的外殼是用鋁或塑料制成，殼內(nèi)有一個(gè)充有氖氣的小玻璃泡和一個(gè)紙質(zhì)電容器，玻璃泡內(nèi)有兩個(gè)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(kāi)觸頭）制成。電容器作用是避免啟動(dòng)器觸片斷開(kāi)時(shí)產(chǎn)生的火花將觸片燒壞，也防止管內(nèi)氣體放電時(shí)產(chǎn)生的電磁波輻射對(duì)收音機(jī)、電視機(jī)的干擾。（4）日光燈發(fā)光原理及啟動(dòng)過(guò)程在圖2.7.1中當(dāng)接通電源后，電源電壓（220V）全部加在啟動(dòng)器靜觸片和雙金屬片兩級(jí)間，高壓產(chǎn)生強(qiáng)電場(chǎng)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

4、管兩端燈絲及啟輝器構(gòu)成通路。燈絲流過(guò)電流被加熱（溫度可達(dá)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(dǎo)通創(chuàng)造了條件。URURLRLXLR圖3.2日光燈等效電路U由于啟動(dòng)器玻璃泡內(nèi)兩電極的接觸，電場(chǎng)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(fù)原來(lái)狀態(tài),致使啟輝電路斷開(kāi)。此時(shí),由于鎮(zhèn)流器中的電流突變,在鎮(zhèn)流器兩端產(chǎn)生一個(gè)很高的自感電動(dòng)勢(shì),這個(gè)自感電動(dòng)勢(shì)和電源電壓串聯(lián)疊加后，加在燈管兩端形成一個(gè)很強(qiáng)的電場(chǎng)，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(shí)產(chǎn)生的紫外線激發(fā)

5、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(jìn)入正常工作狀態(tài)后，由于鎮(zhèn)流器的作用加在啟動(dòng)器兩級(jí)間的電壓遠(yuǎn)小于電源電壓，啟動(dòng)器不再產(chǎn)生輝光放電,既處于冷態(tài)常開(kāi)狀態(tài),而日光燈處于正常工作狀態(tài)。2.感性負(fù)載并聯(lián)電容器改善電路的功率因數(shù)日光燈工作時(shí)，燈管可以認(rèn)為是一電阻負(fù)載，鎮(zhèn)流器可以認(rèn)為是一個(gè)電感量較大的感性負(fù)載，兩者串聯(lián)構(gòu)成一個(gè)R、L串聯(lián)電路。日光燈工作時(shí)的整個(gè)電路可用圖3.2等效串聯(lián)電路來(lái)表示。因電路中所消耗的功率：，故測(cè)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

6、路功率因數(shù)低，說(shuō)明電源容量沒(méi)有被充分利用。同時(shí)，無(wú)功電流在輸電線路上造成無(wú)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(shí)，可并聯(lián)適當(dāng)容量的電容器來(lái)提高電路的功率因數(shù)，并聯(lián)了補(bǔ)償電容器C以后，原來(lái)的感性負(fù)載取用的無(wú)功功率中的一部分，將由補(bǔ)償電容提供，這樣由電源提供的無(wú)功功率就減少了，電路的總電流?也會(huì)減小，從而使得感性電路的功率因數(shù)cosφ得到提高。當(dāng)功率因數(shù)等于l時(shí)，電路產(chǎn)生并聯(lián)諧振，此時(shí)電路的總電流最小。若并聯(lián)電容容量過(guò)大，則產(chǎn)生過(guò)補(bǔ)償。（二）擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)任務(wù)1.日光燈的簡(jiǎn)單故障及排除（1）燈管連續(xù)閃爍，周期性地時(shí)

7、暗時(shí)亮。這種故障一般是啟動(dòng)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(dòng)器即可排除。（2）燈管兩端發(fā)紅而不能跳亮，一拿下啟動(dòng)器就能正常發(fā)光。這是啟動(dòng)器中小電容器被擊穿造成，也可能是啟動(dòng)器中雙金屬片與靜觸片粘在一起不能復(fù)原，更換新啟動(dòng)器即可。（3）接通電源后，啟動(dòng)器氖燈和燈管兩端均不發(fā)紅，若各元件都是好的，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(dòng)燈管、啟動(dòng)器，仔細(xì)檢查接線是否斷開(kāi)或者接錯(cuò)，再檢查電源，一般情況下故障可排除。（4）如果在日光燈點(diǎn)亮前啟輝器損壞，可采取下面的應(yīng)急措施點(diǎn)亮日光燈。把啟輝器

8、的兩個(gè)線頭互相短接一下，見(jiàn)到燈管兩端見(jiàn)紅時(shí)迅速斷離，如果沒(méi)有啟輝，則再次短接，一般在三五次內(nèi)會(huì)啟輝器。此方法適用于啟輝器損壞的臨時(shí)應(yīng)急，或電壓不足，或燈管老化等情況。五、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)（一）基本實(shí)驗(yàn)任務(wù)1．預(yù)習(xí)日