实验五日光灯电路与功率因数的提高

电工电子实验示范中心1实验五.日光灯电路与功率因数的提高电工电子实验示范中心2一实验目的1.研究正弦交流电路中电压、电流相量之间的关系。2.掌握电抗镇流式日光灯线路的接线及其工作原理。3.理解改善负载电路功率因数的意义，掌握提高日光灯电路功率因数的方法。4.了解在交流电路中串联电容的移相或升压的作用。电工电子实验示范中心3二实验原理1.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ΣÌ＝0。闭合回路的各段电路电压相量和为零，即ΣÙ＝0。2.负载电路的功率因数cosφ,反映负载对电源的利用程度。φ的意义：电压与电流的相位差，阻抗的辐角。视在功率S=U×I有功功率P=U×I×cosφ负载电路的功率因数低，会降低电源的利用率，还会因电流增大而加大输电线路的损耗。3.造成日光灯功率因数低原因，是电路中的电抗镇流器电流的相位落后于电压。电工电子实验示范中心4二实验原理4.提高日光灯功率因数的要求：1）接入电容性负载；2）不改变日光灯工作电压。5.接入串联电容对负载电路的影响1）电阻负载串联电容能使总阻抗增大，电流下降，负载端电压下降，有移相作用；2）电感性负载串联适当的电容使总阻抗减小，电流增大，负载端电压上升—电压偕振；6.电感性负载接入并联适当的电容使总阻抗增大，总电流减小，电感性负载支路电流不变，负载端电压不变。满足提高日光灯功率因数的要求。电工电子实验示范中心5Sa.电路图RRLLŪŪLŪRūūLūRīīīCīLRb.等效电路图d.电流相量图īīcīLRφ220vVLVRŪCCīCīīLRc.电压相量图图-1日光灯实验电路原理与相量图φ电工电子实验示范中心6三实验内容—负载电路串联电容实验1.电阻负载串联电容实验取40W/220V白炽灯与电容串联，计算器件阻抗，接入220V电源，测量相关电压，计算移相角，记录在表5-1中2.电感负载串联电容实验首先将互感器中36V线圈接入36V电源测量其电流ILN，计算电抗XL，取4.7uf/500v的电容与互感器中36V电感线圈串联，计算相关阻抗，选取的实验电压U，应满足：ILN＞I=U/Z且I×XC＜UCN再将实验电源电压下调到50V，接通电压互感器36V线圈与4.7μF/450V电容的串联电路，分别测量记录U、UL、UC值，计算电路的升压比Uc/U，数据填入表5-2中特别提示：电感负载串联电容实验，电路的总阻抗会下降，属于电压谐振性质，要防止器件过电压过电流！电工电子实验示范中心7三实验内容—负载电路串联电容实验表5-1电阻负载串联电容实验记录表表5-2电感与电容串联实验记录表记录表串联器件计算阻抗（Ω）测量序次电压测量值（V）计算值UURUC移相角φZ=XC+RZ12204.7u电容XC240W灯泡R3串联器件计算阻抗（Ω）测量序次电压测量值（V）升压比UC/UUURUCZ=XC+RZ1504.7uF电容XC236V线圈XL3电工电子实验示范中心8三实验内容—日光灯电路并联电容实验3.日光灯线路接线与电路参数测量按图1-3接线，调节自耦调压器的输出,逐步提高电压，直到日光灯启辉点亮，记录日光灯起动电压UQ。将电压调至220V，测量功率P，电流Ｉ，电压U，UL，UR和功率因数COSφ等值，并计算视在功率S。4.改善日光灯功率因数的实验--并联电容在日光灯电路上并联可调电容,提高功率因数的测量。可用电流表通过电流插座分别测量三条支路的电流。改变并联电容值，分别测量相应的各支路电流，功率因数COSφ.记录在表5-4中。电工电子实验示范中心9注意:当电容取0值时，应将电容移去，不可将直接电容短接---会样造成电源短路的!!!W∨SRALC＊＊IICILR图-2提高日光灯电路功率因数实验电路图∨R∨L220V三实验内容—日光灯电路并联电容实验电工电子实验示范中心10三实验内容—日光灯电路并联电容实验根据实验数据,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。并联C（uf）U(V)UL(V)UR(V)P(W)COSφI(A)ILR(A)IＣ(A)计算S（ＶＡ）01.02.23.24.75.7表5-3提高功率因数的实验记录表UQ=V电工电子实验示范中心11四实验注意事项1.本实验用220V电源，务必注意用电和人身安全。严格按照—先断电，后接线（拆线），经检查，再通电—安全操作规范操作。2.电感负载串联电容实验，电路的总阻抗会下降，属于电压谐振性质，要防止器件过电压过电流！3.功率表要按并联接入电压线圈、串联接入电流线圈的正确接法接入电路。4.线路接线正确，日光灯不能启辉时，应检查启辉器及日光灯管座其是否接触良好。5.并联电容值取0值时，只要断开电容的联线即可，千万不能两联线短路，这会造成电源短路的！！！电工电子实验示范中心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.讨论改善日光灯功率因数的方法。为什么不采用串联电容的方法提高功率因数？4.讨论改善日光灯电路的功率因数的意义。