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你好今天我们要做的实验是

正弦稳态交流电路相量的研究

和功率因素的改善

通过日光灯电路的正确连线

测量各个电路器件的工作电压 电流

以及功率 分析正弦交流电路中电压 电流相量

以及功率的关系 获得电路的元件参数

改变电路结构和参数

研究提高电路功率因素的方法

日光灯电路主要由灯管 镇流器

启辉器和电容器等元件组成

通入220V交流工频电压后

灯管灯丝预热 同时220V电压加到启辉器两端

启辉器中金属片受热伸直

接通电路后马上又断开 这一瞬间的变化作用

在镇流器上使镇流器的等效电感

产生瞬时高电压 加在灯管两端

与电源电压叠加足够使灯管内气体击穿放电

灯管内水银蒸汽受激发产生紫外线

让管壁荧光粉发光 灯管点燃 正常发光

此时镇流器分压

灯管两端电压比电源电压低很多

启辉器不会动作

实验电路如图所示

实验要用到的实验设备包括

三相自耦调压器 单相交流电源

250V交流电压表 1A交流电流表

电流插座和插头 功率表 日光灯

镇流器 启辉器 电容器组 粗导线

电路工作电流达几百毫安

因此特别要注意安全用电

这里我们再次明确实验的基本步骤

就是1正确选择测量仪表

2测量调整好电源电压

3连接电路正常工作后再测量数据

我们先看交流电源

将交流电压表并在三相调压输出U V W

三者中任意两个端子

调整实验台左侧黑色旋钮

使得电压输出为220V

U V W三者两两端子之间电压即都为220V

这就是三相线电压 只不过跟我们日常输配电

不同的仅仅是电压调整的低一些

不是380 策略性降压到220

此时UN VN WN之间相电压只有127V

这样做的目的是为了避免接错电源输出口

导致电压过大的危险

日光灯实验需要220V的单相电压

我们选择U V W输出口

就是一个线电压做电源

即使我们在做实验中万一接错

一百二十几伏的电压仅仅使得日光灯不能点亮

也不至于电压过大造成危险

交流电压表和交流电流表

测量的电压和电流数据是有效值

测量电压直接将交流电压表

并在电路元件两端相应结点上 读数

因为工作电流比较大

测量电流时必须要借助于电流插座和电流插头

将电流表正确串接在电路中

功率的测量要用功率表

功率表有一个电压线圈并在电路中采集电压

两个电流线圈 串在电路中采集电流

电压线圈与不同电阻串联获得不同电压量程

分150V 300V和 600V三档

两个电流线圈串联量程小为1A

并联量程大为2A

电流线圈的两个端子事先与电流插头线相连

方便串入电路

因此电路中要接入配套的电流插座

还需要提前把电压和电流线圈的起端

也就是标有星号的两端用导线相连

电路接好并正常工作以后

先将电流插头插入预留的电流插座孔

再将电压线圈末端跨接在

被测部分电路的另一端

测量的就是电流插头和

电压线圈末端之间部分电路的功率

至于电压和电流的参考方向一致与否

有专门设置的换向开关解决

如果指针反偏 转动换向开关换到另一边即可

我们把功率表的电流线圈用金属片串联

所以如图功率表量程为电压表量程300V

和电流量程1A的乘积 即300W

电路的连接方式是先连接主回路

再并入其他器件 连线时注意断电接线单手操作

按照电路图 电源端出来第一个是电流插座1

接着是镇流器

镇流器出来是电流插座2

然后是灯管 灯管出来到电源末端

最后在灯管两端预留的插孔并入启辉器

电路连好经过对照检查后 接入电源

按启动按钮 可以看到启辉器短暂闪烁

接着灯管点亮 电路连接正确 开始测量数据

并入的启辉器为什么要用单独留的插孔呢

因为在灯管工作回路中接有两个保险

避免灯管进入正常工作时被烧坏

启辉过程结束后启辉器就断开

启辉过程的大电压不能影响保险的作用

整个过程中镇流器串联在电路中

他的作用你可以总结出来吗

这里还有一个问题请想一想

电路中为什么要串联两个电流插座呢

一个不就可以了吗

整个实验包括两个内容

第一项是通过电压电流功率的测量

获得电路元件参数

测量的数据包括电源电压U镇流器电压U镇

灯管电压U灯电流I 计入表1

将功率表电压线圈末端接至电路B端

分别将电流线圈插头插到插孔1和插孔3中

测得整个日光灯电路的功率P

和灯管功率P灯填入表1

将功率表电压线圈末端

和电流线圈插头插入电路合适的位置

测量镇流器功率P镇

表一数据测量完以后断电

也就是表一数据测量完之后断电

在电流插座1的后面分一支路出来

接入一个电流插座2后 再串联电容组

回到电源末端 实现不同电容的并联

这里又有一个问题请思考

为什么要强调是在插座1的后面

分一支路并入电容呢

在插座1的前面并入电容有什么问题呢

电路接好后并入电压表分别测量电路中总电压

将功率表电压线圈末端接至电路B端

将电流线圈插头插入插座1 改变电容大小

分别测量电路功率P 填入表2

分别将交流电流表插头插入插座1 2 3

改变电容大小 测量各支路电流

分别填入表2 计算功率因素加以比较

进一步 还可以利用实验台的其他电容

找到让电路功率因素达到最大的电容

或者判断功率因素最大时的电容范围

如果要检查测量电容的功率是否为零

怎样接入功率表呢

做完实验 请完成实验思考题

1根据表1测得的值画出日光灯电路的相量图

2作出镇流器的等效电路

考虑U镇 UR镇及UL三者的关系

用实验怎样求得其等效电路参数

完成表中要求的数据计算

3作出电压和电流相量图

并说明U是否等于U镇加U灯

I是否等于IC加IL

P为什么不变