八交流电路元件参数测量.DOC

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； (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，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。 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 0～250V 1 1 单相交流电源 0～220V l 2 交流电压表 JDV-24 1 2 三相自耦调压器 1 3 交流电流表 JDA-11 1 3 交流电压表 l 4 交流功率表 JDW-32 1 4 交流电流表 1 5 电容箱 1 D06 5 功率表 1 6 日光灯实验单元 1 D04 6 镇流器 与30w灯管配用 1 DGJ-04 7 镇流器 1 7 电容器 1μf、2.2μf 4．7μf／450v DGJ-05 8 启辉器 8 启辉器 与30w灯管配用 l DGJ-04 9 日光灯灯管 20w 1 9 日 光灯 灯 管 30w 1 10 电门插座 1 10 电门插座 1 DGJ-04 四、实验内容 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 (μf) 测 量 数 值 计 算 值 U(V) I (A) IL(A) IC(A) P（W） 0