电工电子技术 课件 2任务四、荧光灯电路的研究实验

任务四、荧光灯电路的研究实验电工电子技术

黄燕华任务导学提高供电系统的功率因数是一个关系到充分发挥现有发电设备潜力、节约能源的重要问题，具有重要的经济意义，供电系统功率因数低是什么原因?怎么提高功率因数?

任务导学供电系统功率因数低的原因是电感性负载与电源之间存在无功功率的往返交换，这种无功功率的往返交换当然要占用一部分电流。因此，要提高供电系统的功率因数就是要减小负载与电源之间的无功功率交换。同时，既要提高功率因数，又不能影响负载的正常工作。电感元件与电容元件的无功功率是相互补偿的。因此，提高供电系统功率因数的方法就是在电感性负载的两端并联一个容量数值合适的电容器C，称为补偿电容。任务情境在正弦交流电路中，功率因数的高低关系到交流电源的输出功率和电力设备能否得到充分利用，为了提高交流电源的利用率。减少线路的能量损耗，可采取在感性负载两端并联适当容量的补偿电容，以改善电路的功率因数。简述荧光灯电路的工作原理，计算并联补偿电容器Ｃ之后电路中的各电参数，分析感性电路的功率因数ｃｏｓφ是否得到提高。任务实施任务目的1、了解荧光灯电路的工作原理2、学会使用交流数字仪表（电压表、电流表、功率表）和自耦调压器。3、学习用交流数字仪表测量交流电路的电压、电流和功率。4、加深对阻抗、阻抗角及相位差等概念的理解。实施设备一台型号为RTDG-3A的电工技术实验台、交流电压表、电流表和功率表、可调电容箱、开关、一个型号为RTDG-08的实验电路板，含有镇流器、启辉器、导线若干。实施步骤1、根据图2-57简述荧光灯电路的工作原理。图2-57荧光灯电路的结构示意图２)在图２-５８中画出荧光灯的等效电路模型。３)先断开实验台总供电电压开关，对照实验电路图２-５７接线(不接电容)。调节自耦调压器输出，使Ｕ＝２２０Ｖ，进行测试，将数据填入表２-１２。荧光灯电路的结构示意图４)按照图２-５７，并联电容Ｃ，使电源电压Ｕ＝２２０Ｖ不变，将所得测试结果填入表２-１３中。5、注意事项（1）实验中使用的是220V交流电，在进行荧光灯电路的接线操作时务必确保实验台的总供电电压开关分闸，严禁带电操作。（2）测电压、电流时一定要注意表的档位选择，测量类型、量程都要对应。（3）功率表电流线圈的电流、电压线圈的电压都不可超过所选的额定值，通常功率表不单独使用，要有电压表和电流表监测，使电压表和电流表的读数不超过功率表的电压电流量限。（4）自耦调压器输入输出端不可接反，在接通电源前应将手柄置于零位上，调节时使其输出电压从零开始逐渐升高。每次改接实验负载或实验完毕，都必须将其旋柄慢慢调回零位，再断电源，必须严格遵守这一安全操作规程。（5）各支路电流要接入电流插座。（6）注意安全，线路接好后，需经指导老师检查无误后再接通电源。（7）如果实验电路接线正确，接通工作电源后荧光灯不能正常点亮，可转动启辉器以使荧光灯点亮。（8）实验接线中、检查电路及实验结束后拆线时均应切断电源，确保断电操作。拆线时不要用力过猛，以防拔断导线，最好是轻轻旋拔。知识链接一、自耦调压器二、荧光灯电路功率因数的提高

一、自耦调压器电工电子技术

黄燕华一、自耦调压器一.自耦变压器常用的实验设备。特点输出电压可以根据需要连续、均匀的调节。结构只有一个绕组，绕组上有一个滑动抽头a。-+ΦmN1N2-+aN2N1++--a一、二次侧共用一个绕组，一、二次绕组既有磁的耦合，又有电的直接联系。N2N1++--a一次绕组加入电源电压U1→工作磁通Φm→一、二次绕组中产生E1、

E2空载时-+ΦmN1N2-+a略去绕组内部导线电阻等的影响，负载状态下可用于升压N2＞

N1安全操作正确接线外壳接地移动滑动端头a的位置,即可改变二次绕组的匝数N2,就能够连续调节输出电压U2。二、荧光灯电路功率因数的提高电工电子技术

黄燕华提高功率因数的方法原则:不影响负载的正常工作。电感元件的无功功率与电容元件的无功功率相互补偿。R1+-I·U·jXLIRL·原理:减小电路的无功功率。补偿电容器C方法：与电感性负载并联一个容量合适的电容器。-jXCIC·C分解无功分量有功分量IX=IRLsinφ1IR=IRLcosφ1IX·IR·电路的功率因数λ1=cosφ1I·总电流IRL·=U·IRL·φ1感性负载支路电流IRL·工作原理+-I·U·jXLR1IRL·未并联电容IX·IC·与无功分量相位相反、相互补偿有效值I＜IRLU·总电流I·与电压的相位差角φ2＜

φ1补偿后的功率因数λ2=cosφ2＞λ1=cosφ1+-I·U·jXL-jXCR1IRL·IC·IC·并入电容后,电容支路电流IC·U·IRL·IX·IR·φ1总电流I·IRL·=IC·+I·IC·φ2φ2U·IRL·IC·IC·IX·IR·φ1I·把功率因数从λ1=cosφ1提高到λ2=cosφ2应该并联电容器的容量。电容支路的电流

IC

=U／XC

=UωC代入上式注意P=UIRLcosφ1=UIcos1φ2任务实施任务目的1、了解荧光灯电路的工作原理2、学会使用交流数字仪表（电压表、电流表、功率表）和自耦调压器。3、学习用交流数字仪表测量交流电路的电压、电流和功率。4、加深对阻抗、阻抗角及相位差等概念的理解。实施设备一台型号为RTDG-3A的电工技术实验台、交流电压表、电压表和功率表、可调电容箱、开关、一个型号为RTDG-08的实验电路板，含有镇流器、启辉器、导线若干。实施步骤1、请根据图2-67简述荧光灯电路的工作原理。图2-67荧光灯电路的结构示意图荧光灯结构如图2-68所示，开关S闭合时，荧光灯管不导电，全部电压加在启辉器两触片之间，使启辉器中的氖气击穿，产生气体放电，此放电产生的一定热量使双金属片受热膨胀与固定片接通，于是有电流通过荧光灯管两端的灯丝和整流器。短时间后双金属片冷却收缩与固定片断开，电路中电流突然减小；根据电磁感应定理，这时整流器两端产生一定的感应电动势，使荧光灯灯管两端电压产生400至500伏高压，灯管气体电离，产生放电，荧光灯点燃发亮。荧光灯点燃后，灯管两端电压降为100伏左右，这时由于整流器的限流作用，灯管中电流不会过大，同时并联在灯管两端的启辉器也因电压降低而不能放电，其触片保持断开状态。２)在图２-５８中画出荧光灯的等效电路模型。荧光灯工作后，灯管相当于一个电阻R，整流器可以等效为电阻和电感L串联，启辉器断开，所以整个电路可以等效为一个R、L串联电路，其电路模