实验八交流电路元件参数测量

1、实验八 交流电路元件参数测量一、实验目的(1)熟悉日光灯的接线，能做到正确迅速联接电路；(2)通过实验了解功率因数提高的意义；U.I.图8-1无源一端口网络(3)熟练功率表及功率因数表的使用。二、实验原理 1、对于一个无源一端口网络（如图8-1）其吸收的有功功率为：其中称为功率因数。功率因数的大小决定于电压和电流之间的相位差，即一端口网络的等效阻抗Z的辐角。 这表明，只有u、i的同相位分量才产生有功功率。有功功率反映了电路消耗的功率，但未反映电路储能元件的能量交换情况。在储能元件中，能量交换的最大速率，称之为无功功率。无功功率并非无用之功，它是各种电气设备建立赖以工作的交变电磁场所必需的。在工

2、农业生产及日常生活中，如工矿企业中用的电动机、家用电器如日光灯、电风扇、洗衣机等大都是感性负载。对于感性负载，因而电感元件吸收无功功率，为一无功负载；对于容性负载，故因而电容元件输出无功功率，为一无功电源。 2、由于负载多为感性，对一定的负载，所谓提高功率因数，不是减少它正常工作所需的无功功率，而是在负载方并联一无功电源。例如在感性负载两端并联电容器，使负载所需要的无功功率从无功电源获得部分补偿或全部补偿这样，就整个系统来看，总的功率因数提高了，减少了总电源供给负载的无功功率，减少了线路的电流，因而也减少了由于传输无功功率而在线路上增加的功率损耗。所以提高功率因数既可以充分发挥电源设备的利用率

3、，又减少了输电线路的功率损失和电压损失。在实际生产中，并不要求将功率因数提高到1，因为这样做将大大增加设备费用，以致达不到预期的经济效益。功率因数提高到什么程度为合适，应根据具体的技术经济综合指标，经过全面比较来决定。日光灯A镇流器L启辉器S电容C交流电源图8-2日光灯线路3、日光灯线路及工作原理日光灯线路如图8-2所示。由日光灯管A，镇流器L(带铁芯电感线圈)，启动器S组成。当接通电源后，启辉器内发生辉光放电，双金属片受热弯曲，触点接通，将灯丝预热使它发射电子，启动器接通后辉光放电停止，双金属片冷却，又把触点断开，这时镇流器感应出高电压加在灯管两端使日光灯管放电，产生大量紫外线，灯管内壁的荧

4、光粉吸收后幅射出可见的光，日光灯就开始正常工作。启辉器相当一只自动开关，能自动接通电路(加热灯丝)和开断电路(使镇流器产生高压，将灯管击穿放电)。镇流器的作用除了感应高压使灯管放电外，在日光灯正常工作时，起限制电流的作用，镇流器的名称也由此而来。由于电路中串联着镇流器，它是一个电感量较大的线圈，因而整个电路的功率因数不高。负载功率因数过低，一方面没有充分利用电源容量，另一方面又在输电电路中增加损耗。为了提高功率因数，一般最常用的方法是在负载两端并联一个补偿电容器，抵消负载电流的一部分无功分量。在日光灯接电源两端并联一个可变电容器，当电容器的容量逐渐增加时，电容支路电流Ic也随之增大，可以抵消总

5、电流的一部分无功分量，结果总电流逐渐减小，但如果电容器C增加过多(过补偿)，总电流又将增大。三、实验仪器及设备表8-1 实验仪器及设备GDDS实验装置DGJ实验装置序号名称型 号与规格数量备注序号名称型 号与规格数量备注1单相交流电源0250V11单相交流电源0220V l2交流电压表JDV-2412三相自耦调压器 13交流电流表JDA-1113交流电压表 l4交流功率表JDW-3214交流电流表 15电容箱1D065功率表 16日光灯实验单元1D046镇流器与30w灯管配用 1DGJ-047镇流器17电容器1f、2.2f 47f450vDGJ-058启辉器8启辉器与30w灯管配用 lDGJ-

6、049日光灯灯管20w 19日 光灯灯 管30w 110电门插座110电门插座1DGJ-04四、实验内容可调交流电源L123WV*AS电容器C（取不同值）iiLic 、 、 为电流插孔123图8-3日光灯功率因数提高 1、将日光灯及电容（箱）元件按实验图8-3所示电路连接，在各支路串联接入电流表电门插座，再将功率表接入线路，按图接线并经检查后，接通电源，电压调至220V。 2、改变可变电容箱的电容值，先使C=0，记录功率表、电压表读数，通过一只电流表和三个电门插座分别测量三条支路的电流。改变电容值，进行重复测量。 电容 (f)测 量 数 值计 算 值U(V)I (A)IL(A)IC(A)P（W

7、） 0电容取值GDDS：0.1、0.22、0.47、1.0、2.0、4.0、6.0fDGJ：1.0、2.2、3.2、4.7、5.7f备注GDDS实验装置不能完成的测量，计算即可。表8-2 实验数据记录表五、实验注意事项 1、本实验用交流市电220V，务必注意用电和人身安全； 2、在接通电源前，应先将自耦调压手柄置在零位上； 3、功率表要正确接入电路，功率表的同名端按标准接法联结在一起，否则功率表中模拟指针表会反向偏转，数字表则无显示。使用功率表测量必须按下相应电压、电流量限开关，否则可能会有不适当显示。读数时要注意量程和实际读数的折算关系；4、如线路接线正确，日光灯不能启辉时，应检查启辉器及其

8、接触是否良好；5、日光灯管功率及镇流器所消耗功率都随温度而变，在不同环境温度及接通电路后不同时间中功率会有所变化；6、电容器在交流电路中有一定的介质损耗；六、预习思考题 1、参阅课外资料，了解日光灯的启辉原理。 2、在日常生活中，当日光灯上缺少了启辉器时，人们常用一根导线将启辉器的两端短接一下，然后迅速断开，使日光灯点亮；或用一只启辉器去点亮多只同类型的日光灯，这是为什么?3、为了提高电路的功率因数，常在感性负载上并联电容器，此时增加了一条电流支路，试问电路的总电流是增大还是减小，此时感性元件上的电流和功率是否改变?4、提高电路功率因数为什么只采用并联电容器法，而不用串联电容器法？所并联的电容器是否越大越好?七、