文档介绍：电路基础实验
日光灯电路与功率因数的提高
。学****功率表的使用方法。
一、实验目的
。
1. 完成日光灯电路的测量。(日光灯灯管额定电压为220V,额定功率40W)。
二、实验任务
,确定将日光灯功率因数提高到最大时所需补偿电容器的电容值。
三相自耦调压器、灯管、XD06挂箱中起辉器、镇流器、电容器组、交流电流表、电流插座、插头智能型数字功率表、数字万用表、导线。
三、实验设备
镇流器是一个带铁芯的电感线圈,相当于一个电阻与电感串联的元件。
熔断器
四、实验原理及步骤
日光灯电路主要有灯管、起辉器和镇流器组成(熔断器是为了避免过电流损坏灯管)
灯管:内有灯丝、灯头。玻璃管被抽成真空后,充入少量惰性气体并注入微量的液态水银,其内壁涂有一层匀薄的荧光粉,荧光粉的颜色决定了灯点亮后的颜色。两端灯丝上涂有可发射电子的物质(电子粉)称为阴极。灯头与管内灯丝相连。
启辉器:在日光灯接通过程中起自动开关作用。启辉器内有一个充有氖气的氖泡,氖泡内有两个电极,一个是固定电极,另一个是由两片热膨胀系数相差较大的金属片辗压而成的可动电极。在两电极的引出端并联一个电容C,用以消除对无线电设备的干扰。
镇流器是一个具有铁心的电感线圈,但它不是纯电感,它相当于一个电阻与电感串联。其作用是限制和平稳通过灯管的电流,并产生较高的自感电动势以点亮日光灯。
日光灯的工作原理
当日光灯电路接通电源后,因灯管尚未导通,故电源电压全部加在启辉器两端,使氖泡的两电极之间发生辉光放电,使可动电极的双金属片因受热膨胀而与固定电极接触,于是电源、镇流器、灯丝和启辉器构成一个闭合回路,所通过的电流使灯丝得到预热而发射电子。在氖泡内,两电极接触后辉光放电熄灭,随之双金属片冷缩与固定电极断开,断开的瞬间使电路电流突然消失,瞬时在电感上产生一个比电源电压高得多的感应电动势,连同电源电压一起加在灯管的两端,使灯管内的惰性气体电离而引起弧光放电,产生大量紫外线,灯管内壁的荧光粉吸收紫外线后,辐射出可见光,日光灯就开始正常工作。在正常状态下,
电感又起着阻碍交流电的作用,降压限流,使灯管电流不致太大。
为了提高感性负载的功率因数,其中一个方法就是在感性负载两端并联补偿电容,以供给感性负载所需的部分无功功率。
日光灯正常工作后,可看成由日光灯管和镇流器串联的电路。灯管相当于一个电阻元件,前面已经提到镇流器相当于一个电阻、电感串联的元件。这样,日光灯电路就可看成一个RL串联的感性负载。设该负载电压相位超前于电流相位θ角,则电路的功率因数为cosθ,其电路图如下图所示,相应的向量图如图所示。
由图可见,并联电容器后,I与U的相位差为θ′。由于θ′<θ,故cosθ′> cosθ,即功率因数得到了提高。补偿电容C大小可按下式计算:
提高电路功率因数的原理图与向量图
R
L
C
Ic
IR
U
I
日光灯电路
从理论上说,肯定能找到一电容值使得cosθ′=1,但由于装置的限制,实验时调不到1,所以需理论计算出C值
功率表接线应按照同名端相连,电流线圈串联在回路中,电压线圈并联在回路中的原则接线。如图所示。
功率表的说明
P=UIcosθ
功率表测量的是有功功率。
它有两个线圈,一个是电流线圈
RL
一个是电压线圈,为了保证两个线圈的电流流入(或流出)方向一致,对于电流流进的接线端钮仪表板面上均已表明“*”或“+”标志,称为同名端。功率表在接线时,应使电流线圈和电压线圈的同名端接到电源同一极性的端子上。
智能型数字功率表示意图
智能型数字功率表使用简介
打开电源,循环显示,
表示测试系统已准备就绪,
进入初始状态。
按“功能”键,出现固定,则测试有功功率,读取时只需按“确认”键即可;按“功能”键,出现,则测试功率因数,读取时只需按“确认”键即可。
复位
功能
确认
同名端相连
U*
U
电压线圈
I
I*
电流线圈
若显示代表感性负载,若显示代表容性负载。在任何状态下按“复位”键系统恢复到初始状态
,观察并测量未加电容补偿时日光灯点亮所需的电源电压。
,完成表中电压、电流、功率与功率因数记录。
1. 先用万用表的挡,判断功率表的电流线圈中的熔断器与日光灯管的熔断器的导通情况。
。按照先串联回路连接,后并联回路连接的原则,按后面实验电路图的接线演示进行接线。经检查无误后方可通电。
步骤: