公告:新满多没有杂乱广告的网站, 请大家收藏!很好记,域名是 新满多 拼音!xinmanduo.com ! 更简洁好记的 ykyh.net

您的当前位置:首页 > 电气技术 > 正文 -- 手机或者平板访问

日光灯功率因数的提高实验报告

来源:未知 编辑:晚一步 时间:2017-03-18

一、实验目的
1.验证单相交流电路中的电流、电压和功率关系的理论;
2.了解日光灯电路的组成,工作原理和安装方法;
3.了解用电容器改善功率因数的方法和意义;
4.学习功率表的使用方法。
二、实验原理
电力系统中的负载大部分是感性负载,其功率因数较低,为提高电源的利用率和减少供电线路的损耗,往往采用在感性负载两端并联电容器的方法,来进行无功补偿,以提高线路的功率因数。日光灯电路为感性负载,其功率因数一般在0.3~0.4左右,在本实验中,利用日光灯电路来模拟实际的感性负载观察交流电路的各种现象。


图3-1 日光灯电路 图3-2 日光灯等效电路
1.日光灯的工作原理
如图3-1所示,日光灯电路由荧光灯管、镇流器和启辉器三部分组成:
(1)灯管:日光灯管是一根玻璃管,它的内壁均匀地涂有一层薄薄的荧光粉,灯管两端各有一个阳极和一根灯丝。
灯丝由钨丝制成,其作用是发射电子。阳极是两根镍丝,焊在灯丝上,与灯丝具有相同的电位,其主要作用是当它具有正电位时吸收部分电子,以减少电子对灯丝的撞击。此外,它还具有帮助灯管点燃的作用。
灯管内还充有惰性气体(如氮气)与水银蒸汽。由于有水银蒸汽,当管内产生辉光放电时,就会放射紫外线。
这些紫外线照射到荧光粉上就会发出可见光。
(2)镇流器:它是绕在硅钢片铁芯上的电感线圈,在电路上与灯管相串联。其作用为:在日光灯启动时,产生足够的自感电势,使灯管内的气体放电;在日光灯正常工作时,限制灯管电流。不同功率的灯管应配以相应的镇流器。
(3)启辉器:它是一个小型的辉光管,管内充有惰性气体,并装有两个电极:一个是固定电极,一个是倒“U”形的可动电极,如图3-3所示。两电极上都焊接有触头。倒“U”形可动电极由热膨胀系数不同的两种金属片制成。
点燃过程:日光灯管、镇流器和启辉器的联接电路如图3-1所示。刚接通电源时,灯管内气体尚未放电,电源电压全部加在启辉器上,使它产生辉光放电并发热,倒“U”形的金属片受热膨胀,由于内层金属的热膨胀系数大,双金属片受热后趋于伸直,使金属片上的触点闭合,将电路接通。电流通过灯管两端的灯丝,灯丝受热后发射电子,而当启辉器的触点闭合后,两电极间的电压降为零,辉光放电停止,双金属片经冷却后恢复原来位置,两触点重新分开。为了避免启辉器断开时产生火花,将触点烧毁,通常在两电极间并联一只极小的电容器。
在双金属片冷却后触点断开瞬间,镇流器两端产生相当高的自感电势,这个自感电势与电源电压一起加到灯管两端,使灯管发生弧光放电,弧光放电所放射的紫外线照射到灯管的荧光粉上,就发出可见光。
灯管点亮后,较高的电压降落在镇流器上,灯管电压只有100V左右,这个较低的电压不足以使启辉器放电,因此,它的触点不能闭合。这时,日光灯电路因有镇流器的存在形成一个功率因数很低的感性电路。日光灯电路的等效电路如图3-2所示。
2.日光灯电路原理分析
日光灯电路可以看成R、L串联的感性电路(见图3-2)。以电流?L为参考相量,则电压、电流关系为

其相量图如图3-4所示。


图3-4 日光灯电路相量图 图3-5 提高功率因数相量图
3.功率因数的提高
如果负载功率因数低(日光灯电路的功率因数在0.3~0.4),一是电源利用率不高,二是供电线路损耗加大,因此供电部门规定,当负载(或单位供电)的功率因数低于0.85时,必须对其进行改善和提高。 提高功率因数的方法,除改善负身的工作状态、设计合理外,由于工业负载基本都是感性负载,因此常用的方法是在负载两端并联电容器组(接线方法如图3-1),补偿无功功率,以提高线路的功率因数。功率因数提高的原理如图3-5所示。
三、实验内容与要求
根据实验室提供的实验设备完成以下实验内容的设计:
1.设计一个日光灯的照明电路,测试电路中的各参量的数据,并记录在表3-1中。根据测量数据了解交流电路中,各部分电压和电流之间的相量关系。要求有电流表的地方,全用电流插孔盒联接。

物理量

  U

  UR

  ULr

   I

  ILr

  IC

  P

  PLr

  PC

测  值

 

 

 

 

 

 

 

2.在1内容基础上设计一个利用并联电容来提高功率因数的电路,记录各部分电流、电压和功率测量结果的实验数据于表3-2中。电容变化范围为1~15μF,要求选择至少七个不同的电容值来观察电路中各个物理量的变化,并与实验内容1的数据进行比较与分析,了解并联交流电路中,电压和电流及各部分电压之间的相量关系。
表3-2

 

  U

  UR

  ULr

   I

  ILr

  IC

  P

  PLr

  PC

并C前

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C=1mF

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C=2mF

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C=4mF

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C=

 

 

 

 

 

 

 


3.在内容2基础上测量日光灯管、镇流器、电容器及整个电路的功率,设计实验方案,测试电路中的各参量的数据,并记录在表3-3中。
表3-3

物理量

P

PLr

PC

PR

测  值

 

 

 

四、实验设备
实验室提供实验用单相交流电源电压为220V。
实验室可提供的设备见表3-4。
表3-4

设备与仪表名称

规格与型号

 数量

日光灯管

220V,40W

 1支

镇流器

40W

 1个

  启辉器

40W

 1个

  电容器

1μF,2μF,4μF,8μF

 4个

  交流电流表

T51,0-500mA-1000mA

 1块

  交流电压表

T51,0-600V

 1块

  功率表

D51,600V,1A

 1块


五、实验报告要求
1.实验题目、目的、内容(包括设计的实验电路和实验数据表格);
2.整理测试数据,填入各个表格中;
3.回答思考题。
六、注意事项
1.灯管一定要与镇流器串联后接到电源上,切勿将灯管直接接到220V电源上;
2.日光灯启动时,起动电流很大,为防止过大起动电流损坏电流表,电流表不能直接联接在电路中。实验时,用电流插孔盒替代电流表接入电路;日光灯亮后,再接入电压表与电流表进行测量。
3.测功率时分清功率表的电压线圈和电流线圈。电压线圈要并联在被测电路两端,而电流线圈要接电流插头,测量时把插头插在被测功率的线路中串接的电流插孔盒中。功率表的具体使用方法详见第二章第三节;
4.电工技术实验台控制面板最右侧的旋钮要放于“实验”位置上,切勿放在“照明”位置上,否则会发生事故;
5.在做功率因数提高实验时,仔细观察电路总电流的变化规律,作好记录。

 
手机扫描本二维码

分享创意到朋友圈

网友评论:

栏目分类


Copyright © 2006-2017 新满多 渝ICP备11004546号-1

如有侵犯,请联系我们:Gaocheng365@live.com

Top