电路与电子技术实验日光灯

第四章电路分析根底试验 1.6日光灯电路与功率因数的提高试验目的生疏日光灯的接线方法。把握在感性负载上并联电容器以提高电路功率因数的原理。学习单相沟通功率表的使用方法。试验任务根本试验1．完成无补偿电容和不同的

U* I LW补偿电容时图1.6.1所示电路中电 I* IU

R,L压、电流以及电路的功率、总功率 C L因数的测量并画出电路的总功率 ~380V相线因数与电容的关系cosC)曲 1 电容灯灯管额定电压为220V， u 器组R额定功率40W或30W) 1完成电路的总功率因数提电容值。

中性线完成电路中点亮日光灯所 图1.6.1日光灯试验电路

和日光灯熄灭时电压点亮U 的测量。熄灭LR、LL的计算。扩展试验U=220V状况下，在电容器组两端并入20W灯泡。通过并入灯泡的个数，使得总电流III、Ic、I的电流值。试验设备

、以及流入灯泡PLP三相自耦调压器 一套灯管 一套镇流器 一只起辉器 一只单相智能型数字功率表 一只电容器组/500V 一套电流插座 三付粗导线电流插头 一付数字万用表 一只沟通电流表(0~5A) 一只导线 假设干试验原理日光灯电路组成日光灯电路主要有灯管、启辉器和镇流器～220V组成。联接关系如图1.6.2所示。日光灯工作原理

R、LL灯管L启辉器属片因受热膨胀而与固定电极接触，内壁涂有

1.6.2日光灯电路图40W110V110V电压下无法接通工作而断开。启辉器在电路启动过程中相当于一个点动开关。镇流器是一个具有铁心的电感线圈，但它不是纯电感，我们可把它看成一个RL串联的感性负载，电流为L

。设日光灯电路两端电压

的相位超前于日光灯电路电流 相位θ角则日光灯电路的功率因数为相量图如图1.6.3L所示。

─电源电压θIIθIICC

─日光灯支路电流L─电容支路电流Cθ─补偿前电路的电压与电流间相位角L ─补偿后电路的电压与电流间相位角1.6.3提高电路功率因数的相量图3R3L

L串联电路，其模型如图a

、L的值。LIAIAR灯管R~220V1＋RULL1-UU1LθUU1LθI器 R RLb)1.6.4日光灯电路模型电路图 b)向量图相量图计算法LR由余弦定理求得，再依据下式可求得 、。LRLU =U×cos ，则R=URL 〔1.6.1〕RL 1 L IU=U×sin，则L=UL 〔1.6.2〕L 1 ILL或由余弦定理求得R、。LLURL=U×cos-UR

R

=URLL IL

〔1.6.3〕U =U×sin则L=UL 〔1.6.4〕L I解析计算法

(RR)2(RR)2(L)2I L

〔1.6.5〕R2(LR2(L)2U1 I LR

〔1.6.6〕L、的值。LLQ=UIsinθ，表示电感或电容元件与电源进展能量互换的规模。P2P2Q2提高功率因数的目的为了削减电能铺张，提高电路的传输效率和电源的利用率，须提高电源的的电压

I I)的相位差为1.6.3 cos＞cosθ，即功率因数得到了提高。1.6.3I=Isinθ－Isin= P sinθ－ P sin=P

(tanθ－tan)c L Ucos Ucos U 又因Ic=

U=UωCXc所以UωC=P(tanθ－tan)U由此得出补偿电容C的大小的计算公式C PU2

(tantan) 〔1.6.7〕P为有功功率，单位是瓦〔特〕〔W；ω为电角度，单位是弧度秒(rad/s，ω=2ff=50Hz)。150Hz1，1。所以我们只能利用式〔1.6.7〕cos=1时所对应的补偿电容值。1.6.3cI也随之增大，使得||0后，又渐渐变大，此后电容越大，c线路各项损耗增加，在工程应用中，应避开过补偿。单相沟通功率表的说明〔以下简称功率表〕I* IU*I* IU*URL线圈的电流流入(或流出)方向全都，对于电流流进的+++u“-电压线圈的同名端接到电源同一极性的端子上，并且1.6.5单相沟通功率表按电流线圈串联在待测回路中，电压线圈并联在待测回路上的原则接线，如图所示。预习提示1．日光灯电路的工作原理是怎样的？3．为什么要提高电路的功率因数？cos′=C的值？无视电网电压波动，当转变电容时，功率表的读数和日光灯支路的电流I 是否变化？请分别说明缘由。L试验步骤单相智能型数字功率表操作翻开电源，单相沟通功率表〔以下简称功率表〕循环显示统已预备就绪，进入初始状态。按“功能”键，消灭固定的功功率，读取时只需按“确认”键即可；按“功能”键，消灭率因数，读取时只需按“确认”键即可。假设测试功率因数时数字前显示代表感性负载假设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。器导通状况。1.6.1I*”的电流线圈与标有“U*”的电压线圈同名端短接，并与三相自耦调压器的输出端某根相线启辉器和电容器组按图接入电路，并将标有“U”电压线圈与中性线N相联。将各电容器组的开关处于断开位置。率、总功率因数的测量。220V220V1.6.11.6.1提高感性负载电路的功率因数测试CC/μFU/VU/VRU/VLI/AI/ALI/ACP/Wcos电路性质012.23.24.75.76.97.99.87220时，C=μFU点亮=VU熄灭=V完成电路的总功率因数提高到最大值时所需补偿电容器的电容值，将测量数据记录于表1.6.1中。将三相自耦调压器调至零。完成电路中点亮日光灯所需电压U

和日光灯熄灭时电压U点亮

的测量。熄灭U

。将该数据记录于表1.6.1中。点亮连续转动三相自耦调压器同轴旋钮，将其输出电压调高至沟通电压表有效值示数为220V。然后缓慢转动三相自耦调压器同轴旋钮，降低其输出电U1.6.1

熄灭将三相自耦调压器调至零，并按下红色“停顿”按钮，红灯亮，绿灯cos=f(C)曲线。试验的留意事项本试验是强电试验，应严格遵守电器操作规章，并做到先接线、后通拆线或接线。供电电源从相线和零线引出。线路接线正确，但日光灯不能启辉时，应检查启辉器接触是否良好。需补偿电容器的电容值的测量。报告要求画出试验电路与表格，简要写出电路原理和试验步骤。1.6.1完成任务2中电路的总功率因数提高到最大值(cos容器的电容值的实测记录。

时所需补偿电3Ucos=f(C)曲线。

U点亮

的记录。熄灭分别定量画出电路的电压及电流的相量图。R

、的计算。LLL依据测试结果，得出日光灯电路并联电容前后，功率因数变化的特点。高电源利用率的结论。完成思考题。思考题