实验1：功率因数的提高.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,实验一：功率因数的提高,一、实验目的,:,1,研究正弦交流电路中电压、电流相量之间的关系。,2.,掌握电抗式日光灯线路的接线及其工作原理。,3.,理解改善电路功率因数的意义并掌握其方法。,二、原理说明,相量形式的基尔霍夫定律适用于正弦交流电路：,节点,的各支路,电流相量和为零,，即,İ,0;,闭合回路,的各段电路,电压相量和为零,，即,0,。,1,2.,实验电路为串联电路，如图,1,（,a,）所示，在正弦稳态信号的激励下，则有：,与相量图为一个直角电压三角形。当阻值改变时，与始终保持着,90,的相位差，所以的相量轨迹是一个半圆，如图,1,（,b,）所示。从图中我们可知，改变,C,或,R,值可改变,角的大小，从而达到移相的目的。,R,-,jX,C,（,a,）原理图 （,b,）向量图,2,R,-,jX,C,（,a,）原理图 （,b,）向量图,3,玻璃泡,电容器,外壳,静触片,动触片,220V,启动时电流路径,2,1,220V,点亮后电流路径,2,1,日光灯的点燃过程如下：当日光灯,刚接通电源时，灯管尚未通电,，启动器两极也处于断开位置。这时电路中没有电流，电源电压全部加在启动器的两电极上，使,氖管产生辉光,放电而发热，可动电极受热变形，于是两触片闭合，灯管灯丝通过启动器和镇流器构成回路，如图,2,（,b,）所示。,灯丝通电加热发射电子，当氖管内两个触片接通后,，触片间不存在电压，辉光放电停止，双金属片冷却复原，两触片脱开，回路中的电流瞬间被切断。这时镇流器,产生相当高的自感电动势,，它和电源电压串联后加在灯管两端，促使管内氩气首先电离，氩气放电产生的热量又使管内水银蒸发，变成水银蒸气。当水银蒸气电离导电时，激励管壁上的荧光粉而发出近似日光的可见光。,灯管点燃后，镇流器和灯管串联接入电源，如图,2,（,c,）所示。由于电源电压部分降落在镇流器上，使灯管两端电压（也就是启动器两触片间的电压）较低，不足以引起启动器氖管再次产生辉光放电，两触片仍保持断开状态。因此，,日光灯正常工作后，启动器在日光灯电路中不再起作用。,4,5,3.,日光灯线路如图,1-1,所示，图中,R,是日光灯管,，,L,是电抗镇流器，,S,是启辉器，,C,是补偿电容器,-,用以改善电路的功率因数（,cos,值）。,图,1-2,是,日光灯实验的等效电路,.,图,1,-3,所示的,RL,串联电路，在正弦交流电,的激励下，,R,与,L,保持有,90,的相位差,。,是,R,与,L,的相量和。,图,1-4,是日光灯并联电容,C,以后的电流相量图。,6,S,1.1.,电路原理图,R,L,L,L,R,L,İ,İ,İ,C,İ,LR,1.2.,等效电路图,1.4.,电流相量图,İ,İ,c,İ,LR,220v,V,L,V,R,C,C,İ,C,İ,İ,LR,1.3.,电压相量图,图,-21,日光灯实验电路原理与相量图,R,R,R,1,R,1,R,1,7,三,.,实验内容,1.,按图,15-1,接线。,R,为,220V,、,15W,的白炽灯泡，电容器为,4.7F/500V,。经指导教师检查后，接通实验台电源，将自耦调压器输出,(,即,U),调至,220V,。记录,U,、,UR,、,UC,值，验证电压三角形关系。,U,（与,U,R,，,U,C,组成,Rt,）,（,U=,）,测,量,值,计,算,值,U,（,V,）,U,R,（,V,）,U,C,（,V,）,U=U,U,（,V,）,U/U,（,%,）,不做,8,2.,利用,HE-16,实验箱中“,30W,日光灯实验器件”、屏上与,30W,日光灯管连通的插孔及相关器件，按右图接线。经指导教师,检查后接通实验台电源，调节自耦调压器的输出，使其输出,电压缓慢增大，,直到日光灯刚启辉点亮为止,，记下三表的指示值然后将电压调至,220V,，测量功率,P,，电流,I,，电压,U,，,UL,，,UA,等值，验证电压、电流相量关系。,W,R,A,L,I,LR,220V,S,9,测 量 数 值,计算值,P(W),Cos,I(A),U(V),U,L,(V),U,A,(V),r(,),Cos,正常工作值,10,3.,并联电路电路功率因数的改善。利用主屏上的电流插座，按图,15-5,组成实验线路。经指导老师检查后，接通实验台电源，将自耦调压器的输出调至,220V,，记录功率表，电压表读数。通过一只电流表和三个电流插座分别测得三条支路的电,流，改变电容值，进行三次重复测量。,W,S,R,A,L,I,C,I,LR,图,-2,提高日光灯电路功率因数实验电路图,R,L,220V,11,根据实验数据,验证电流相量关系并计算相应的,视在功率,S.,分析电路功率因数提高的原因。,说明：电子镇流器式日光灯的工作原理可另查有关资料。,电容值,测 量 数 值,计 算 值,(,F,),P(W),COS,U(V),I,（,A,）,I,L,(A),I,C,(A),I(A),Cos,0,1,2.2,4.7,12,五、实验报告,1.,完成数据表格中的计算，进行必要的误差分析。,2.,根据实验数据，,绘制日光灯实验的电压相量图,电流相量图,根据基尔霍夫定律解释支路电流大于总电流,部分电压大于总电压的实验现象。,3.,讨论改善电路的功率因数的意义。,13,