熒光燈功率因數(shù)的提高

熒光燈功率因數(shù)的提高【實驗目的】了解熒光燈電路的工作原理，掌握熒光燈電路的安裝方法;學習有功功率的測量方法;觀察電感性負載并聯(lián)電容器對提高電路功率因數(shù)的作用?！鞠嚓P知識要點】熒光燈電路簡介大多數(shù)熒光燈電路包括燈管、鎮(zhèn)流器和啟輝器三個器件，如圖2.1.2所示。燈管內(nèi)壁涂有熒光粉,管內(nèi)抽真空后充有惰性氣體氬和少量汞蒸氣,燈管兩端各有一根燈絲。鎮(zhèn)流器是一個具有鐵芯的電感線圈,它的作用是幫助燈管啟動并在燈管啟燃后起降壓、限流作用。電感線圈具有一定的電阻,鐵芯也有一定的鐵耗,故鎮(zhèn)流器要消耗一部分有功功率。啟輝器是一個小型氖氣泡,有一個固定電極和一雙層金屬片構成的可動電極。兩電極與一個小電容并聯(lián)。電路啟動之初，220V交流電壓全部加在啟輝器兩個電極之上,使其產(chǎn)生輝光放電，可動電極受熱膨漲，與固定電極接觸，從而接通燈絲電路，使燈絲通過較大電流，迅速加熱并發(fā)射大量熱電子。啟輝器兩電極接通后電壓降為零，輝光放電停止，雙金屬片因溫度下降而復原,電路斷開。此時，加到燈管兩端的電壓使燈管內(nèi)的電子形成高速電子流，撞擊氣體分子，使之電離而產(chǎn)生弧光放電并射出紫外線，管壁內(nèi)所涂熒光粉因受紫外線激發(fā)而發(fā)出熒光燈特有的可見光。燈管啟燃后，燈管上的電壓降低于啟輝器輝光放電電壓，啟輝器不能再發(fā)生輝光放電，因而失去作用。研究證明，產(chǎn)生氣體放電時的熒光燈是一個非線性電阻,其電流、電壓基本同相,電流波形近似為正弦波，電壓波形近似為矩形波，它含有50Hz基波和3、5、7等高次諧波，故用電壓表（在50Hz正弦波下校準）測量熒光燈電路的電壓時,有一定誤差。功率因數(shù)的提高由于鎮(zhèn)流器具有較大電感,故熒光燈電路是一個感性負載電路。對于這樣的感性負載電路,常采用并聯(lián)電容器的方法來提高電路的功率因數(shù)。以流過電容器的容性電流，補償負載中的感性電流，提高負載電路的功率因數(shù)。此時雖然負載消耗的有功功率不變，但輸電線路上的總電流減小，線路損耗減小，因此提高了電源設備的利用率和減少了線路的能量損耗。由于熒光燈電路的非線性，其電流中含有高次諧波，并聯(lián)電容器不能對其感性無功電流進行全補償，即功率因數(shù)不能提高到1。功率測量方法

功率表具有電流線圈和電壓線圈，功率表所測得的功率P=UIcosQ,U為功率表電壓所跨接電壓的有效值；I為流過功率表電流線圈的電流有效值；0為此電壓和電流之間的相位差。功率表接入電路的方法如圖2.1.1所示，圖中RV為電壓線圈支路的分壓電阻。功率表的電流線圈必須串入線路中，且電流線圈的非“*”號端應接至負載端。電壓線圈必須并聯(lián)接入電路，其“*”端必須與該功率表電流線圈所在的相線相接，而非“*”號端應接至負載的另一端(否則電網(wǎng)的全電壓基本上作用在這兩個線圈之間，會引起線圈相互作用而產(chǎn)生較大的靜電誤差，并且可能導致線圈間絕緣擊穿)。如果接線方式正確，而讀數(shù)為負(或指針反偏)，說明實際功率輸送的方向與預測的相反。這時，只要把電流線圈兩端位置交換即可。為了減少測量誤差，必須正確選擇功率表的聯(lián)接方法。圖2.1.1(a)所示的聯(lián)接，功率讀數(shù)中包括了電流線圈的功率損耗，適用于負載阻抗遠大于電流線圈阻抗的情況，這種接法稱為電壓線圈前接法；圖2.1.1(b)所示的連接，功率讀數(shù)中包括了電壓線圈支路的功率損耗，適用于負載阻抗遠小于功率表電壓線圈支路阻抗的情況，這種接法稱為電壓線圈后接法。電壓線圈電流線圈RL電壓線圈電流線圈RL圖2.1.1功率表的接線方式預習與思考】熟悉熒光燈電路的工作原理，明確電路中各電流、電壓的情況。復習有關交流并聯(lián)電路及提高功率因數(shù)的內(nèi)容。在實驗中，并入電容之后,燈管中流過的電流和消耗的功率變不變？總功率因數(shù)變不變？注意事項】由于電壓較高，接拆線路必須斷電，線路接好后，必須經(jīng)教師檢查后才可接通電源在操作過程中，要注意人身和設備安全。鎮(zhèn)流器必須與燈管串聯(lián)接入電路，以免燒壞燈管。通電后，如熒光燈不亮，可用電壓表逐點測量電壓的方法，找到故障點，分析判斷是導線還是器件發(fā)生了故障，斷電后，仔細檢查、更換故障器件。

實驗內(nèi)容】按原理圖2.1.2組成實驗電路，經(jīng)老師檢查后才能合上交流220V開關Q,電容箱的全部開關置于“斷”，測出U、u燈、U鎮(zhèn)、I、I燈、IC、電路總功率P、鎮(zhèn)燈 鎮(zhèn) 燈 C流器消耗的功率P鎮(zhèn)，數(shù)據(jù)記入表2.1.1中。鎮(zhèn)將并聯(lián)電容由零逐漸增大，測出相應的電流值，數(shù)據(jù)記入表2.1.2中。測出電流1最小時的U、u燈、u鎮(zhèn)、I、1燈、J、P、P鎮(zhèn)，數(shù)據(jù)記入表小中。表2丄1U/VU/VU/VI/AI/AIC/AP/