实验3 日光灯电路及功率因数的提高

1、 实验三 日光灯电路及功率因数的提高一、实验目的1、了解日光灯电路的工作原理与接线。2、了解提高功率因数在工程上的意义。3、掌握提高感性负载功率因数的方法。4、熟悉功率表、功率因数表的使用方法。二、实验内容1、日光灯电路及其功率因数的改善。2、感性负载功率因数的提高。三、实验仪器与设备序号1名称单相交流电源三相自耦调压器交流电压表交流电流表单相功率表万用电表型号规格数量备注0220V234567镇流器8启辉器9日光灯管10电容器1uF、2.2uF、4.7uF/630V若干ZYDG06或者 ZYDG08ZYDG08或者 ZYDG09实验挂箱 ZYDG081112电流插座功率因数提高实验线路板四、

2、实验原理1、 日光灯电路原理日光灯电路由灯管、镇流器及启辉器三部分组成。其原理如图 3.1所示。灯管在工作时可认为是一个电阻负载 R。镇流器是一个交流铁心线圈，可等效为一个电感很大的感性负载（r、L 串联）。灯亮后，启辉器就不起作用了。故实际上是一个R、L 串联电路，等效电路如图 3.2所示。其工作原理如下：当接通 220V交流电源时，电源电压通过镇流器施加于启辉器两电极上，使极间气体导电，可动电极（双金属片）与固定电极接触。由于两电极接触不再产生热量，双金属片冷却复原使电路突然断开，此时镇流器产生一较高的自感电动势经回路施加于灯管两端，而使灯管迅速起燃，电流经镇流器、灯管而流通。灯管起燃后，

3、两端压降较低，启辉器不工作，日光灯正常工作。 IRUU1灯管启辉器U2L图 3.1 日光灯原理电路2、 功率因数的提高图 3.2 日光灯等效电路电力系统中的大多数负载，如异步电动机、日光灯等都是感性负载，功率因数较低，对电力系统的运行不利。一是使电源设备的利用率减低，二是降低了输电线路的输电功率。也就是说，负载的有功功率一定时，有关系式 I=P/UCos，可见，功率因数低，线路电流就大，2输电线路上的功率消耗 I r 也就增大（r 为线路等值电阻），使输电功率降低。因此提高负载的功率因数有着重要的经济意义。提高功率因数即在不改变原负载工作状态的条件下，设法减小线路电流。常用的方法是感性负载并联

4、电容补偿之，容性负载并联电感补偿之。IIRIUI0CIIBUIIC0IB0图 3.3 感性负载电路图 3.4 相量图(a) 电 路 图(b) 相 量 图在感性负载两端并联电容器后的相量图如图 3.4 所示。若忽略线路阻抗，并联电容后并不改变原负载的工作状况，但却通过容性电流对感性电流的补偿，提高了功率因数，降低了对电源输出电流的要求，可增加一定容量电源的带载能力。 =cos=cos时所需并联根据图 3.4 所示的相量图，可确定将功率因数从提高到00的电容。参考以下公式计算：PIIP=UI=UI I =I=I =I sin -IsinC=00C0 00C00UU0负载消耗的电能是供电部门或用户的

5、一个重要指标，电能用电度表测量。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，通电之前一定要经老师检查。2、每次换接线路，均要断开电源，不得在通电状态下换接线路，以免造成人身危险。 3、功率表要正确接入线路，读数时要注意量程和实际读数的折算关系。4、线路接线正确，日光灯不能启辉时，注意检查启辉器及其接触是否良好。六、实验内容与步骤1、 日光灯电路及其功率因数的改善（1）按图3.5 实验电路接线，电源电压取自实验装置配电屏上的 220V 电源端，功率因数表接线方式同功率表，电流线圈串入电路，电压线圈并入电路，参考实验十五中功率表的接线说明。接线完毕经指导教师检查后，方可

6、接通市电电源。TBIILWAAAIC启辉器VC2S2220VU1U镇流器U2图 3.5 实验电路实验用的日光灯管安装在实验装置的顶端，灯管两端引出的四根绝缘导线与实验装置的电源控制屏上的日光灯管线路图的四个蓝色护套插座相连。（2）将 S1、S2、S3 断开，输入 220V，用交流电压表测量电源电压 U、灯管电压 U1、镇流器电压 U2，通过一只交流电流表和三只电流插座分别测量三条支路的电流，用单相功率表测量功率，并记入表 3.1 中。表 3.1测量数据PR=|Z|=U(V)U (V)U (V)I (A)LCos12LI2LL（3）分别并联电容 C1、C1+C2、C1+C2+C3，每改变一次电容值，测一次有关参数，记入表 3.2 中。（4）在同一坐标系作 I=f(C)和 cos=f（C）曲线，并分析曲线成因。 表 3.2电容器测量数据IP标算值U（V） I（A） I （A） I （A） P（W）C=CLC0UUI2.2uF3.2uF4.7uF5.7uF6.9uF七、实验思考题1、在日常生活中，当日光灯上缺少启辉器时，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