单相交流电路研究实验报告.docVIP

中国石油大学现代远程教育 电工电子学课程实验报告 所属教学站：青岛直属学习中心 姓 名：杜广志 学 号：16633104003 年级专业层次：网络16秋专升本 学 期： 实验时间：2016-11-05 实验名称：单相交流电路研究 小组合作： 是○ 否● 小组成员：杜广志 1、实验目的： 1．学习日光灯的原理和接线。 2．验证并联电容对提高感性负载电路功率因数的作用。 3．学习使用功率表测量交流电路的功率。 4．验证单相正弦交流电路总电流和各元件分电流的相量关系。 2、实验设备及材料： 1. 日光灯实验板? 40W? 一块（DG032） 2 .智能功率表???一块（DG032）3. 电容器箱????一组（DG032） 3、实验原理： 图1为日光灯电路，它由灯管A，镇流器L及启辉器S组成。　　（1）灯管　　灯管是内壁涂有荧光粉的玻璃管，两端有钨丝，钨丝上涂有易发射电子的氧化物。玻璃管抽成真空后充入一定量的氩气和少量水银，氩气具有使灯管易发光和保护电极延长灯管寿命的作用。　　（2）启辉器　　启辉器的外壳是用铝或塑料制成，壳内有一个充有氖气的小玻璃泡和一个纸质电容器，玻璃泡内有两个电极，其中弯曲的触片是由热膨胀系数不同的双金属片（冷态常开触头）制成。电容器作用是避免启辉器触片断开时产生的火花将触片烧坏，也防止管内气体放电时产生的电磁波辐射对收音机、电视机的干扰。 启动器的作用是与镇流器配合点燃日光灯。　　（3）镇流器　　它是一个具有铁心线圈，其作用一是在日光灯启动时，它和启动器配合产生瞬间高压促使灯管导通；二是在日关灯工作时，限制灯管的电流、电压。　　（4）日光灯的点燃过程　　电源电压（220V）全部加在启辉器静触片和双金属片两级间，高压产生强电场使氖气放电（红色辉光），热量使双金属片伸直与静触片连接。电流经镇流器、灯管两端灯丝及启辉器构成通路。灯丝流过电流被加热（温度可达800～1000）后产生热电子发射，释放大量电子，致使管内氩气电离，水银蒸发为水银蒸气，为灯管导通创造了条件。　　由于启辉器玻璃泡内两电极的接触，电场消失，使氖气停止放电。从而玻璃泡内温度下降, 双金属片因冷却而恢复原来状态,致使启辉电路断开。此时, 由于镇流器中的电流突变,在镇流器两端产生一个很高的自感电动势, 这个自感电动势和电源电压串联叠加后,加在灯管两端形成一个很强的电场,使管内水银蒸气产生弧光放电, 工作电路在弧光放电时产生的紫外线激发了灯管壁上的荧光粉使灯管发光, 由于发出的光近似日光故称为日光灯. 在日光灯进入正常工作状态后, 由于镇流器的作用加在启辉器两级间的电压远小于电源电压, 启辉器不再产生辉光放电, 既处于冷态常开状态, 而日光灯处于正常工作状态。　　灯管发光后，电压主要降落在镇流器上，灯管两端的电压（即启动器两端电压）较低（约80~110V），不足以使启辉器的气体放电，因此它的触点不再闭合，保证了灯管的连续点燃。　　（5）并联电容提高功率因数　　电感性负载由于有电感L的存在, 功率因数都较低，因此必须设法提高电感性负载的功率因数。常用的方法是在电感性负载的两端并联一个容量适当的电容器。 图1? 实验原理图 4、实验内容及数据： 1．按图2接线。合上电源闸刀，观察日光灯点燃过程。 2．改变电容C（从0~10uF），分别测U，I，IC，IL及P总，cosφ，注意三个电流的变化情况并记录数据于表格1中。 图2? 实验测量电路 　　表1 实验数据表格 C/μF ? ? ? ? ? ? ? ? U/V ? ? ? ? ? ? ? ? I/A ? ? ? ? ? ? ? ? /A ? ? ? ? ? ? ? ? /A ? ? ? ? ? ? ? ? P/W ? ? ? ? ? ? ? ? cosφ ? ? ? ? ? ? ? ? 5．实验数据处理过程： 实验测量数据表 C/μF 0 0.68 1 2.2 4.7 6.8 10 U/V 235.1 235.7 235.8 236.5 237.4 237.8 238.1 I/A 0.323 0.283 0.265 0.206 0.181 0.257 0.451 /A 0.323 0.322 0.323 0.325 0.328 0.331 0.333 /A 0 0.032 0.056 0.151 0.326 0.47 0.705 P/W 39 40 40 41 41 42 42 cosφ 0.525 0.599 0.636 0.836 0.961 0.687 0.389 6．实验结果的评定及分析： 1、日光灯电路并联适当电容后，整个电路的功率因数会得到提高。 2、功率因数提高后，电路总电流降低。 3、在并联电容提高功率因数的过程中，电路总有功功率保持不变。