實(shí)驗(yàn)一日光燈電路及功率因數(shù)的提高

1、電 工 學(xué)&電工 學(xué) 及 電 氣 設(shè)備實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書山東農(nóng)業(yè)大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)中心實(shí)驗(yàn)的基本要求電工學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課的目的在于培養(yǎng)學(xué)生掌握基本的實(shí)驗(yàn)方法與操作技能。 培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會(huì)根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?實(shí) 驗(yàn)內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)設(shè)備擬定實(shí)驗(yàn)線路，選擇所需儀表，確定實(shí)驗(yàn)步驟，測取所需數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析研究，得出必要結(jié) 論，從而完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，必須集中精力，及時(shí)認(rèn)真做好實(shí)驗(yàn)?，F(xiàn)按實(shí)驗(yàn)過程提出下列基本 要求。一、實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)前應(yīng)復(fù)習(xí)教科書有關(guān)章節(jié)，認(rèn)真研讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 ,了解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?xiàng)目、方法與步驟，明確實(shí)驗(yàn)過程 中應(yīng)注意的問題 （有些內(nèi)容可到實(shí)驗(yàn)室對照實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)，如熟悉組件的編號，使用及其規(guī)定值等），并

2、按照實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目準(zhǔn)備記錄抄表等。實(shí)驗(yàn)前應(yīng)寫好預(yù)習(xí)報(bào)告 ,經(jīng)指導(dǎo)教師檢查認(rèn)為確實(shí)作好了實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備，方可開始作實(shí)驗(yàn)。 認(rèn)真作好實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作，對于培養(yǎng)同學(xué)獨(dú)立工作能力，提高實(shí)驗(yàn)質(zhì)量和保護(hù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備都是很重要的。二、實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行1、建立小組，合理分工每次實(shí)驗(yàn)都以小組為單位進(jìn)行 ，每組由23人組成，實(shí)驗(yàn)進(jìn)行中的接線、調(diào)節(jié)負(fù)載、保持電壓或電流、 記錄數(shù)據(jù)等工作每人應(yīng)有明確的分工，以保證實(shí)驗(yàn)操作協(xié)調(diào)，記錄數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。2、選擇組件和儀表 實(shí)驗(yàn)前先熟悉該次實(shí)驗(yàn)所用的組件，選擇儀表量程，然后依次排列組件和儀表便于測取數(shù)據(jù)。3、按圖接線 根據(jù)實(shí)驗(yàn)線路圖及所選組件、儀表、按圖接線，線路力求簡單明了，按接線原則是先接串

3、聯(lián)主回路，再接并聯(lián)支路。為查找線路方便，每路可用相同顏色的導(dǎo)線或插頭。4、接通電源，觀察儀表 接線完畢，首先自我檢查，然后請指導(dǎo)教師查驗(yàn)無誤后，方可通電。在正式實(shí)驗(yàn)開始之前，先熟悉儀表刻度，并記下倍率，然后開始實(shí)驗(yàn)，觀察所有儀表是否正常 （如指針正、反向是否超滿量程等 ）。如果出現(xiàn)異常， 應(yīng)立即切斷電源，并排除故障；如果一切正常，即可正式開始實(shí)驗(yàn)。5、測取數(shù)據(jù)預(yù)習(xí)時(shí)對電工實(shí)驗(yàn)的基本試驗(yàn)方法及所測數(shù)據(jù)的大小作到心中有數(shù)。正式實(shí)驗(yàn)時(shí)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟逐次測取數(shù)據(jù)。6、認(rèn)真負(fù)責(zé)，實(shí)驗(yàn)有始有終 實(shí)驗(yàn)完畢，須將數(shù)據(jù)交指導(dǎo)教師審閱。經(jīng)指導(dǎo)教師認(rèn)可后，才允許拆線并把實(shí)驗(yàn)所用的組件、導(dǎo)線及儀 器等物品整理好。實(shí)驗(yàn)

4、過程中一定要注意用電安全，按程序規(guī)范操作，以避免人身觸 電事故的發(fā)生！三、實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)報(bào)告是根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)和在實(shí)驗(yàn)中觀察和發(fā)現(xiàn)的問題，經(jīng)過自己分析研究或分析討論后寫出的心得體會(huì)。實(shí)驗(yàn)報(bào)告要簡明扼要、字跡清楚、圖表整潔、結(jié)論明確。實(shí)驗(yàn)報(bào)告包括以下內(nèi)容：1）實(shí)驗(yàn)名稱、專業(yè)班級、學(xué)號、姓名、實(shí)驗(yàn)日期。2）列出實(shí)驗(yàn)中所用組件的名稱及編號等。3）數(shù)據(jù)的整理和計(jì)算4）根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和分析，說明實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論是否符合，可對某些問題提出一些自己的見解并最后 寫出結(jié)論。實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)寫在一定規(guī)格的報(bào)告紙上，保持整潔5）每次實(shí)驗(yàn)每人獨(dú)立完成一份報(bào)告，按時(shí)送交指導(dǎo)教師批閱。實(shí)驗(yàn)一 日光燈電路及功率因數(shù)的提高一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

5、1. 了解日光燈的工作原理；2. 了解提高功率因數(shù)的意義；3. 掌握提高感性負(fù)載功率因數(shù)的方法。二、實(shí)驗(yàn)原理說明燈管 燈絲I R圖1-1日光燈電路1、日光燈各元件的聯(lián)接及其工作過程日光燈結(jié)構(gòu)如圖1-1所示，K閉合時(shí)，日光燈管不導(dǎo)電，全部電壓加在啟輝器兩觸片之間， 使啟輝器中氖氣擊穿，產(chǎn)生氣體放電，此放電產(chǎn)生的一定熱量使雙金屬片受熱膨脹與固定片接通， 于是有電流通過日光燈管的燈絲和鎮(zhèn)流器。 短時(shí)間后雙金屬片冷卻收縮與固定片斷開，電路中的電流突然減小；根據(jù)電磁感應(yīng)定律，這時(shí)鎮(zhèn)流器兩端產(chǎn)生一定的感應(yīng)電動(dòng)勢， 使日光燈管兩端電 壓產(chǎn)生400至500V高壓，燈管氣體電離，產(chǎn)生放電，日光燈點(diǎn)燃發(fā)亮。日光燈

6、點(diǎn)燃后，燈管 兩端的電壓降為100V左右，這時(shí)由于鎮(zhèn)流器的限流作用，燈管中電流不會(huì)過大。同時(shí)并聯(lián)在燈 管兩端的啟輝器，也因電壓降低而不能放電，其觸片保持?jǐn)嚅_狀態(tài)。2、功率因數(shù)提高的意義和方法對于一個(gè)無源一端口網(wǎng)絡(luò)，如圖1-2所示，其所吸收的有功功率 P=Ulcos其中cos 稱 為功率因數(shù)。要提高感性負(fù)載的功率因數(shù)，可以用并聯(lián)電容器的辦法，使流過電容器中的無功電 流分量與感性負(fù)載中的無功電流分量互相補(bǔ)償，以減小電壓和電流之間的相位差，從而提高了功率因數(shù)。提高負(fù)載的功率因數(shù)有很大的經(jīng)濟(jì)意義，一方面它可以充分發(fā)揮電源設(shè)備的利用率，另一方面又可以減少輸電線路上的功率損失，提高電能的傳輸效率。UrUz

7、=|Z|/三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備表1-1實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備序號名 稱型號與規(guī)格數(shù)量備注1交流電壓表12交流電流表13功率表14自耦調(diào)壓器:14鎮(zhèn)流器與40W燈管配用15電容器箱16啟輝器與40W燈管配用17日光燈燈管40W181四、實(shí)驗(yàn)線路與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)接線如圖所示。測量交流參數(shù)及提高功率因數(shù)按表1-2并聯(lián)電容C，令U=220V不變，將測試結(jié)果填入表 1-2中電容值口 F測量值計(jì)算值U (V)1(A)Irl(A)Ic(A)cos©02.54.752.5+4.754.75+4.75表1-2測試結(jié)果S（IM）五、注意事項(xiàng)1、測電壓、電流時(shí)，一定要注意表的檔位選擇，測量類型、量程都要對應(yīng)2、功率表電流線

8、圈的電流、電壓線圈的電壓都不可超過所選的額定值。3、自耦調(diào)壓器輸入輸出端不可接反。4、各支路電流要接入電流插座。5、注意安全，線路接好后，須經(jīng)指導(dǎo)教師檢查無誤后，再接通電源。六、報(bào)告要求1、若直接測量鎮(zhèn)流器功率，功率表應(yīng)如何接線，作圖說明2、說明功率因數(shù)提高的原因和意義。3、收獲體會(huì)及其他。實(shí)驗(yàn)二三相負(fù)載星形連接一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?熟悉三相負(fù)載作星形連接的方法。2. 學(xué)習(xí)和驗(yàn)證三相負(fù)載對稱與不對稱電路中，相電壓，線電壓之間的關(guān)系 3了解三相四線制中中線的作用。二、實(shí)驗(yàn)原理：三相負(fù)載作星形連接時(shí)，如圖21所示。B當(dāng)三相負(fù)載對稱或不對 稱的星形連接有中線時(shí)，線電 壓與相電壓均對稱，且AB©u線

9、=3U相。而且u線超前與u 相 30。當(dāng)三相負(fù)載不對稱又無 中線連接時(shí)，此時(shí)將出現(xiàn)三相 電壓不平衡、不對稱的現(xiàn)象， 導(dǎo)致三相不能正常工作，為此 必須有中線連接，才能保證三 相負(fù)載正常工作。從上述理論中，考慮到三 相負(fù)載對稱與不對稱連接又 無中線時(shí)某相電壓升高，影響 負(fù)載的使用時(shí)間，同時(shí)考慮到 實(shí)驗(yàn)的安全，故將三相電壓降 低到220V的相電壓作實(shí)驗(yàn)。三、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備：1、三相負(fù)載箱一個(gè)2、電流T15-MA只3、萬用表500型一只4、連接導(dǎo)線若干細(xì)©四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟：宀實(shí)驗(yàn)板布置圖如圖所示。將實(shí)驗(yàn)臺(tái)供電箱的實(shí)驗(yàn)板布置圖三相電源A B C、O對應(yīng)接到負(fù)載箱上。再接3、如何接線才能利用電流

10、測量插孔測得中性線電流?負(fù)載接法測量數(shù)據(jù)對稱負(fù)載不對稱負(fù)載有中線無中線有中線無中線相電壓UaUBUc線電壓UABUBCUCA相電流1 A1 B1 C中線電流I 0成星形連接，即X、Y、Z、O連接。1、上供電箱上三相開關(guān)，用電流 表插頭及電壓表進(jìn)行下列情況的測量。 并將數(shù)據(jù)記入表內(nèi)。2、負(fù)載對稱有中線，將三相負(fù)載 箱上的開關(guān)全部打到接通位置。3、負(fù)載對稱無中線，即斷開中線。4、負(fù)載不對稱有中線，將A相的 KAI開關(guān)斷開。5、負(fù)載不對稱無中線。上述數(shù)據(jù)作完，請老師檢查數(shù)據(jù)后，方 可整理好實(shí)驗(yàn)臺(tái)。五、填寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告：1、分析負(fù)載不對稱又無中線連接 時(shí)的數(shù)據(jù)。2、中線有何作用？六、注意事項(xiàng)：1、電壓電流

11、表測量時(shí)，一定要注 意表的量程。2、每測一次，改變負(fù)載連接方式 都要斷開電源開關(guān)。7實(shí)驗(yàn)三 三相負(fù)載三角形連接一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?. 熟悉三相負(fù)載作三角形連接的方法。2. 驗(yàn)證負(fù)載作三角形連接時(shí)，對稱與不對稱的線電流與相電流之間的關(guān)系二、實(shí)驗(yàn)原理：三相負(fù)載三角形連接時(shí)如下圖所示。1、當(dāng)三相負(fù)載對稱連接時(shí)，其線電流、相電流之間的關(guān)系為I線二.31相，且相電流超前線電流30。2、當(dāng)三相負(fù)載不對稱作三角形連接時(shí)，將導(dǎo)致兩相的線電流、 一相的相電流發(fā)生變化。此時(shí)，I線與I相無3的關(guān)系。3、當(dāng)三角形連接時(shí)，一相負(fù)載斷路時(shí)，如下圖 3-2所示。此 時(shí)只影響故障相不能正常工作，其余兩相仍能正常工作。4、當(dāng)三角形

12、連接時(shí)，一條火線斷線時(shí)如下圖 壓，而BC相仍能夠正常工作。3-2所示。此時(shí)故障兩相負(fù)載電壓小于正常電二、實(shí)驗(yàn)儀表設(shè)備:1、三相負(fù)載箱一臺(tái)2、電流表T15 MA一只3、電壓表一只8#四、預(yù)習(xí)要點(diǎn)：1、實(shí)驗(yàn)板上一相負(fù)載，電流插孔只有一個(gè)，如何通過適當(dāng)接線使其可測線電流，又如何 接線使其可測相電流？測相電流時(shí)，電流插孔又是對應(yīng)那一相的電流？五、實(shí)驗(yàn)步驟及內(nèi)容:實(shí)驗(yàn)板布置圖見實(shí)驗(yàn)二。接線參照圖 3-3。1、參照下圖將負(fù)載箱接成三角形的負(fù)載。2、合上供電箱的開關(guān)，進(jìn)行下列負(fù)載接法的測量并將數(shù)據(jù)記入表內(nèi)數(shù)據(jù)記入表測量數(shù)據(jù) 負(fù)載接法線電流相電流線電壓I A1 B1 C1 AB1 BC1 CAU ABUBCU

13、CA負(fù)載對稱負(fù)載不對稱一相負(fù)載斷路一相火線斷路(1) 對稱負(fù)載的測量，所有開關(guān)全部接通。(2) 不對稱負(fù)載的測量，短開 KA1開關(guān)。(3) 相負(fù)載短路，短開 KAI.KA2開關(guān)。(4) 一相火線斷線，開關(guān)全部接通，取掉 A相火線。上述內(nèi)容作完后，數(shù)據(jù)經(jīng)老師檢查后方可整理實(shí)驗(yàn)臺(tái)，離開實(shí)驗(yàn)室。五、填寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告：1、負(fù)載作三角形連接時(shí)，從實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)作I相與I線之間關(guān)系的計(jì)算。二者之間的關(guān)系是什么?2、對各種情況負(fù)載下用實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。說明了什么？ft.O9#圖3-3#實(shí)驗(yàn)四 變壓器空載、短路實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、通過空載和短路實(shí)驗(yàn)判斷變壓器的性能。2、學(xué)習(xí)各種儀表的使用。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1、變壓器

14、2、變壓器的短路實(shí)驗(yàn)。三、預(yù)習(xí)要點(diǎn)：1、在變壓器空載和短路實(shí)驗(yàn)中，各種儀表怎樣連接才能使測量誤差最?。?、變壓器的空載實(shí)驗(yàn)，測空載損耗為什么必須用低功率因數(shù)表？3、變壓器空載及短路實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意哪些問題？ 一般電源接在低壓邊還是高壓邊比較合適？四、實(shí)驗(yàn)器材：單相變壓器、電流表、電壓表、功率表、調(diào)壓器、兆歐表。五、實(shí)驗(yàn)步驟和方法：1、測定絕緣電阻用兆歐表分別檢查變壓器高、低壓繞組之間和各繞組對地之間冷態(tài)絕緣電阻值。將數(shù)據(jù) 填下表4-1中。表4 1絕緣電阻測試數(shù)據(jù)測量內(nèi)容高、低壓繞組之間高壓繞組對地低壓繞組對地測量值（MQ）2、測定電壓比接線圖如圖2-1所示。閉合電源開關(guān)Q,將調(diào)壓器的輸出電壓從低壓

15、繞組額定電壓的 50% 左右開始調(diào)至Un范圍內(nèi)，對應(yīng)不同的輸入電壓，測量低壓繞組電壓和高壓繞組電壓共 3組數(shù)據(jù)， 記錄于4-2表中，分別計(jì)算電壓比，取其平均值。表42測定電壓比數(shù)據(jù)序號低壓線圈電壓U 2/V高壓線圈電壓U 1/V3、空載實(shí)驗(yàn)為了安全，空載實(shí)驗(yàn)應(yīng)在低壓邊進(jìn)行，空載實(shí)驗(yàn)的接線圖如圖 2-2所示。由于空載時(shí)變 壓器的功率因數(shù)甚低，應(yīng)選用低功率因數(shù)表測量功率，以減少測量誤差。又因?yàn)樽儔浩骺蛰d阻抗 很大，故電壓表應(yīng)接在電流表的外側(cè)，以免由于電壓表分流引起誤差。為了保護(hù)儀表，調(diào)壓器將電壓從零開始升至 Un，測量空載電流Io及空載損耗功率Po， 副邊電壓共測取數(shù)據(jù)3組。記錄于表4-1中。10

16、圖21測電壓比憲驗(yàn)線路11#圖22空載實(shí)驗(yàn)線路4、短路實(shí)驗(yàn)短路實(shí)驗(yàn)接線圖如圖2-3所示。由于短路阻抗很小，故電流表應(yīng)接在電壓表的外側(cè)，以免由于電流表的內(nèi)阻壓降引起誤差。短路時(shí)的功率因數(shù)較高，故不必采用低功率因數(shù)功率表。U1U2#圖23 短路實(shí)驗(yàn)線路Q，調(diào)節(jié)輸出電壓，使通電前，必須將調(diào)壓器調(diào)至輸出電壓為零的起始位置。然后合上開關(guān) 短路電流升至In，測量Uk、Pk。共測取數(shù)據(jù)3組。記錄于表4-1中。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告：1、由測定的絕緣電阻值判定變壓器的絕緣性能。2、計(jì)算變壓器電壓變比的平均值作為受試變壓器的變比3、將空載實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)值比較，判斷性能。4、將短路實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)值比較，判斷性能。數(shù)據(jù)記入表

17、表3-1序號空載實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)Uo(V)Io(A)Po(W)Uax(V)COS© 0123短路實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)Uk (V)Ik (A)Pk (W)COS © k12312實(shí)驗(yàn)五三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和調(diào)速一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、通過實(shí)驗(yàn)熟悉異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)設(shè)備和起動(dòng)方法。2、熟悉異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速原理和調(diào)速方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1、籠型異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)。2、繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)。3、異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速。三、預(yù)習(xí)要點(diǎn)：1、為什么籠型異步電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)不適用于重載起動(dòng)？2、繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)所串電阻的大小對起動(dòng)轉(zhuǎn)矩有什么影響？3、異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速原理。四、實(shí)驗(yàn)器材：五、實(shí)驗(yàn)步驟和方法：1、直接

18、起動(dòng) 按圖5-1接線。先將開關(guān)Q2向上閉合，然后閉合電源開關(guān) Q,讀取瞬時(shí)起動(dòng) 電流數(shù)值，記錄于表5-1中。表5 1各種起動(dòng)方法時(shí)的數(shù)據(jù)啟動(dòng)方式Ust/VIst/A起動(dòng)電流倍數(shù)（ISt/IN）備注直接啟動(dòng)星一三角啟動(dòng)自耦變壓器減壓啟動(dòng)2、星一三角形起動(dòng)仍按上圖5-1接線。先將開關(guān)Q2向下閉合，定子繞組為星形聯(lián)結(jié)，然后電源開關(guān) Q1,讀取 起動(dòng)電流數(shù)值，記錄于表5-1中。待電機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，將開關(guān)氏 Q2拉開，并迅速向上閉合，定 子繞組換接三角形聯(lián)結(jié)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行。3、自耦變壓器起動(dòng)選用起動(dòng)補(bǔ)償器，按圖5-2接線。抽頭電壓選60%電源電壓。先合上電源開關(guān) Q1，然后將 起動(dòng)補(bǔ)償器的手柄扳至“起動(dòng)”位置，此時(shí)電動(dòng)機(jī)由自耦變壓器供給低電壓起動(dòng)。讀取起動(dòng)電流 數(shù)值，記錄于表5-1中。待電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，將手柄從“起動(dòng)”位置拉開，并迅速合至“運(yùn)行” 位置，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程結(jié)束。4、繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)按如圖5-3接線，先將起動(dòng)變阻器手柄置于阻值最大位置，然后合上電源開關(guān)Q1起動(dòng)電動(dòng)機(jī)，讀取起動(dòng)電流數(shù)值，記錄于表 5-1中。緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)起動(dòng)變阻器手柄，逐漸減小起動(dòng)電阻，直至 起動(dòng)變阻器被切除，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行。5、繞線轉(zhuǎn)子導(dǎo)步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速 仍按圖5-3接線，將電動(dòng)機(jī)帶一定負(fù)載起動(dòng)后, 改變轉(zhuǎn)子電阻，觀察轉(zhuǎn)