試驗八-單相交流電路及功率因數(shù)的提高

1、文檔收集于互聯(lián)網(wǎng)，已重新整理排版word版本可編輯歡迎下載支持.文檔收集于互聯(lián)網(wǎng)，已重新整理排版word版本可編輯歡迎下載支持.實驗八單相交流電路及功率因數(shù)的提高一、實驗目的1研究正弦穩(wěn)態(tài)交流電路中電壓、電流相量之間的關系。2. 了解日光燈電路的特點，理解改善電路功率因數(shù)的意義并掌握其方法。二、原理說明1. 交流電路中電壓、電流相量之間的關系在單相正弦交流電路中，各支路電流和回路中各元件兩端 的電壓滿足相量形式的基爾霍夫定律，即si=o和藝 u =o圖8-1所示的RC串聯(lián)電路，在正弦穩(wěn)態(tài)信號U的激勵下，電阻上的端電壓U與電路中的電流I同 相位，當R的阻值改變時，Ur和Uc的大小會隨之改變，但相

2、位差總是保持90° , Ur的相量軌跡是 一個半圓，電壓U、Uc與Ur三者之間形成一個直角三角形。即U=Ur+Uc相位角(p=acr tg (Uc / Ur)改變電阻R時，可改變<p角的大小，故RC串聯(lián)電路具有移相的作用。2.交流 電路的功率 因數(shù)交流電 路的功率因 數(shù)立義為有 功功率與視 在功率之比， 即(Q) RC串聯(lián)電塔oscp = P/ S其中<p為電路的總電壓與總電流之間的相位差。交流電路的負載多為感性(如日光燈、電動機、變壓器等)，電感與外界交換能量本身需要一上的 無功功率，因此功率因數(shù)比較低(cos<p<0.5)0從供電方而來看，在同一電壓下輸送

3、給負載一泄的有功功 率時，所需電流就較大；若將功率因數(shù)提高(如cos<p=l ),所需電流就可小些。這樣即可提高供電設備 的利用率，又可減少線路的能量損失。所以，功率因數(shù)的大小關系到電源設備及輸電線路能否得到充分 利用。為了提髙交流電路的功率因數(shù)，可在感性負載兩端并聯(lián)適當?shù)碾娙軨,如圖8-2所示。并聯(lián)電容C 以后，對于原電路所加的電壓和負載參數(shù)均未改變，但由于-的出現(xiàn)，電路的總電流i減小了，總電壓 與總電流之間的相位差cp減小，即功率因數(shù)cos®得到提髙。3. 日光燈電路及功率因數(shù)的提髙日光燈電路由燈管R、鎮(zhèn)流器L和啟輝器S組成，C是補償電容器，用以改善電路的功率因數(shù)，如圖8-

4、3所示。其工作原理如下：當接通220V交流電源時，電源電壓通過鎮(zhèn)流器施加于啟輝器兩電極上，使極間氣體導電，可動電 極（雙金屬片）與固泄電極接觸。由于兩電極接觸不再產生熱量，雙金屬片冷卻復原使電路突然斷開，此 時鎮(zhèn)流器產生一較高的自感電勢經(jīng)回路施加于燈管兩端，而使燈管迅速起燃，電流經(jīng)鎮(zhèn)流器、燈管而流 通。燈管起燃后，兩端壓降較低，起輝器不再動作，日光燈正常工作。三.實驗設備序號需稱型號與規(guī)格數(shù)量備注自耦調壓器0 220V1RTDG01交流電流表05A1RTT03-1交流電壓表0 300V1RTT03-1單相瓦特表D34-W或英它1RTT04白熾燈泡40W/220V3RTDG07鎮(zhèn)流器與40W燈管

5、配用1RTDG08啟輝器與40W燈管配用1RTDG08電容器1 u E2.2 u F 4.7 u F/400VRTDG08日光燈燈管4( )W1RTDG-1電流插座3RTDG08四、實驗內容1. 用一只220V, 40W的白熾燈泡和4.7 u F/450V電容器組成如圖8J所示的實驗電路，經(jīng)指導教 師檢查后，接通市電，將自耦調壓器輸出調至220V。記錄U、Ur、Uc值，驗證電壓三角形關系。改變 亮燈盞數(shù)（即改變R）成并聯(lián)電容C之值，重復測量，數(shù)據(jù)記入表中。表驗證電壓關系負載情況測M值汁算值RCU(v)UR(v)Uc (v)I? (UR,UC 組成 RtA)AU040WR34.7uF40WR24

6、.7Mf40WR12.2uF2.日光燈線路接線與測量。IBS I I¥22URW 3-3冃光対電珠氐為牛因菽的址嵩按圖8-3組成線路，經(jīng)指導教師檢査后接通市電交流22OV電源，調右自耦調壓器的輸岀，使其輸 岀電壓緩慢增大，直到日光燈剛啟輝點亮為至，按表8-2記錄各表數(shù)據(jù)。然后將電壓調至220V,測量功 率P和Pr，電流I，電壓U, UL, Ur等值，計算鎮(zhèn)流器等值電阻r和等效電感L。表8-2日光燈電路的測量日光燈測 M 值計算值工作狀態(tài)U(V)1(A)P(W)Ua(V)UrL(V)Pr (W)r(Q)L(H)啟輝狀態(tài)正常工作3.并聯(lián)電路一電路功率因數(shù)的改善。按圖8-3組成實驗線路。經(jīng)

7、指導老師檢査后，接通市電，將自耦調壓器的輸岀調至220V,記錄功率表，電壓表讀數(shù)，通過一只電流表和三個電流插孔分別測得三條支路的電流，改變電容值，進行重復測量。電容值測量數(shù)值計算值0P(w)U(v)1(A)L (A)IMA)cosIZAcos7 IMF2. 2MF3. 2MF4. 7PF5. 7PF6. 9MF五、實驗注意事項1. 本實驗用交流市電220V,務必注意用電和人身安全。2. 功率表要正確接入電路，讀數(shù)時要注意量程和實際讀數(shù)的折算關系。3. 線路接線正確，日光燈不能啟輝時，應檢查啟輝器及其接觸是否良好。六、預習思考題1. 參閱課外資料，了解日光燈的啟輝原理。2. 在日常生活中，當日光燈上缺少了啟輝器時，人們常用一根導線將啟輝器的兩端短接一下，然后 迅速斷開，使日光燈點亮：或用一只啟輝器去點亮多只同類型的日光燈，這是為什么？3. 為了提高電路的功率因數(shù)，常在感性負載上并聯(lián)電容器，此時增加了一條電流支路，試問電路的 總電流是增大還是減小，此時感性元件上的電流和功率是否改變？4. 提高線路功率因數(shù)為什么只采用并聯(lián)電容器法，而不用串聯(lián)法？所并的電容器是否越大越好？5. 若日光燈在正常電壓下不能啟動點燃，如何用電壓表測岀故障發(fā)生的位苣?試簡述排除故障的過程?七、實驗報告1文檔來源為:從網(wǎng)絡收集整理word版本可編借.文檔收集于互聯(lián)網(wǎng).已重新整理排版word版本可編輯歡迎下載