實驗 單項正弦交流電路的分析
一. 實驗?zāi)康?/font>
1. 研究正弦穩(wěn)態(tài)交流電路中電壓、電流相量之間的關(guān)系。
2. 掌握日光燈線路的接線。
3. 理解改善電路功率因數(shù)的意義并掌握其方法。
二、實驗設(shè)備
序號 |
名稱 |
型號與規(guī)格 |
數(shù)量 |
備注 |
1 |
交流電壓表 |
1 |
D33 | |
2 |
交流電流表 |
1 |
D32 | |
3 |
功率表 |
1 |
D34 | |
4 |
自耦調(diào)壓器 |
1 |
DG01 | |
5 |
鎮(zhèn)流器 |
與40W燈管配用 |
1 |
DG09 |
6 |
1μf, 2μf, 4μf/450v |
DG09 | ||
7 |
啟輝器 |
與40w燈管配用 |
1 |
DG09 |
8 |
日光燈燈管 |
40w |
1 |
DG01 |
9 |
電門插座 |
3 |
DG09 |
三、日光燈點燃原理簡單說明
燈管:它的內(nèi)壁均勻地涂上一層熒光粉,兩端各有一燈絲和電極,管內(nèi)充有少量的惰性氣體(如氬.氖等)及少量的水銀,當燈絲預(yù)熱后再在兩極間加上一定電壓,燈管就會點燃。
鎮(zhèn)流器:是一個鐵蕊線圈,用來限制燈管電流及啟動時產(chǎn)生足夠的自感電動勢使燈管點燃。
啟動器:是一個小型輝光放電泡,泡內(nèi)充惰性氣體氖,裝有兩個電極如圖4-1示,一個是固定電極,一個是倒“U”型可動電極是由兩種膨脹系數(shù)相差較大的金屬片粘合一起制成。
點燃過程:參看圖4-2中,當電源接通時電源電壓(220V),全部加在啟動器,兩極上,兩極間發(fā)生輝光放電,電極加熱,可動電極內(nèi)層金屬片膨脹系數(shù)較大,熱后趨于伸直,使觸點閉合。將電路接通,兩個燈絲開始預(yù)熱,水銀蒸發(fā)變?yōu)樗羝?,為管子?dǎo)通創(chuàng)造了條件,啟動器觸點閉合的同時,泡內(nèi)兩極間電壓下降為零,無輝光,泡內(nèi)冷卻,雙片收縮,觸點斷開。(觸點斷開能產(chǎn)生火花,燒壞觸點),在觸點斷開瞬間,鎮(zhèn)流器兩端產(chǎn)生高的自感電動勢加在燈管兩端,水銀蒸氣電離,管內(nèi)發(fā)生弧光放電,放射出紫外線,紫外線射在熒光粉上就產(chǎn)生了可見光,燈管點燃,點燃后的燈管電壓只有120V左右,另一部分電壓(180V左右),降在鎮(zhèn)流器上,由于燈管電壓只有120V左右,不足以使啟動器再次啟動。
四、實驗內(nèi)容
1. 用一只220V,15W的白熾燈炮和4μf/450v電容器組成圖4-1所示的實驗
電路,經(jīng)指導(dǎo)教師檢查后,接通市電,將自耦調(diào)壓器輸出調(diào)至220V。記錄U、UR、UC值,填入表4-1中,驗證電壓三角形關(guān)系。
圖4-1 表4-1
測 量 值 |
計 算 值 | ||||
U(v) |
UR(v) |
UC(v) |
U’(UR,UC組成RtΔ) |
ΔU |
ΔU/U |
2. 日光燈線路接線與測量。
按圖4-2組成線路,經(jīng)指導(dǎo)教師檢查后接通市電交流220V電源,調(diào)節(jié)自耦調(diào)壓器的輸出,使其輸出電壓緩慢增大,直到日光燈剛啟輝點亮為止,記下三表的指示值。然后將電壓調(diào)至220V,測量功率P,電流I,電壓U, UL, UA等值,驗證電壓、電流相量關(guān)系。表4-2
測量數(shù)值 計算值 P(w) cosφ I(v) U(v) UL(v) UA(v) R(Ω) cosφ 啟輝值 正常工作值
3. 并聯(lián)電容電路:電路功率因數(shù)的改善。
按圖4-3組成實驗線路
圖4-3
經(jīng)指導(dǎo)老師檢查后,接通市電,將自耦調(diào)壓器的輸出調(diào)至220V,記錄功率表,電壓表讀數(shù),通過一只電流表和三個電門插座分別測得三條支路的電流,改變電容值,進行三次重復(fù)測量填入4-3中。
表4-3
電容值 |
測 量 數(shù) 值 |
計 算 值 | |||||
(μf) |
P(w) |
U(v) |
I(A) |
IL(A) |
IC(A) |
I’(A) |
cosφ |
2 |
|||||||
4 |
|||||||
6 |
|||||||
8 |
五、實驗注意事項
1. 本實驗用交流市電220V,務(wù)必注意用電和人身安全。
2. 功率表要正確接入電路,讀數(shù)時要注意量程和實際讀數(shù)的折算關(guān)系。
3. 線路接線正確,日光燈不能啟輝時,應(yīng)檢查啟輝器及其接觸是否良好。
六、預(yù)習(xí)思考題
1. 參閱課外資料,了解日光燈的啟輝原理
2. 在日常生活中,當日光燈上缺少了啟輝器時,人們常用一根導(dǎo)線將啟 輝器的兩端短接一下,然后迅速斷開,使日光燈點亮,或用一只啟輝器去點亮多只同類型的日光燈,這是為什么?
3. 為了提高電路的功率因數(shù),常在感性負載上并聯(lián)電容器,此時增加了一條電流支路,試問電路的總電流是增大還是減小,此時感性元件上的電流和功率是否改變?
4. 提高線路功率因數(shù)為什么只采用并聯(lián)電容器法,而不用串聯(lián)法?所并的電容器是否越大越好?
七、實驗報告
1. 完成數(shù)據(jù)表格中的計算,進行必要的誤差分析。
2. 根據(jù)實驗數(shù)據(jù),分別繪出電壓、電流相量圖,驗證相量形式的基霍夫 定律。
3. 討論改善電路功率因數(shù)的意義和方法。
4. 裝接日光燈的心得體會及其他。
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