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单相交流电路及功率因数的提高--第1页 单相交流电路及功率因数的提高 工作资料 2008-11-23 16:25 阅读351 评论0 字号： 大 中 小 一、实验目的 1. 研究正弦稳态交流电路中电压、电流相量之间的关系。 2. 了解日光灯电路的特点，理解改善电路功率因数的意义并掌握其方法。 二、原理说明 1. 交流电路中电压、电流相量之间的关系在单相正弦交流电路中，各支路电流和回路中各元件两端 的电压满足相量形式的基尔霍夫定律，即 ΣI ＝0 和ΣU ＝0 图12-1 所示的RC 串联电路，在正弦稳态信号U 的激励下，电阻上的端电压 与电路中的电流 同相位，当R 的阻值改变时， 和 的大小会随之改变，但相位差总是保持90°， 的相 量轨迹是一个半圆，电压 、 与 三者之间形成一个直角三角形。 即 = + 相位角φ ＝acr tg (Uc / UR) 改变电阻R 时，可改变φ 角的大小，故RC 串联电路具有移相的作用。 2. 交流电路的功率因数 单相交流电路及功率因数的提高--第1页 单相交流电路及功率因数的提高--第2页 交流电路的功率因数定义为有功功率与视在功率之比，即 cosφ ＝P / S 其中φ 为电路的总电压与总电流之间的相位差。 交流电路的负载多为感性（如日光灯、电动机、变压器等），电感与外界交换能量本身需要一定的 无功功率，因此功率因数比较低(cosφ＜。从供电方面来看，在同一电压下输送给负载一定的有功功率时， 所需电流就较大；若将功率因数提高 (如cosφ ＝1 )，所需电流就可小些。这样即可提高供电设备的利用率， 又可减少线路的能量损失。所以，功率因数的大小关系到电源设备及输电线路能否得到充分利用。 为了提高交流电路的功率因数，可在感性负载两端并联适当的电容Ｃ，如图12-2 所示。并联电容Ｃ 以后，对于原电路所加的电压和负载参数均未改变，但由于 的出现，电路的总电流 减小了，总 电压与总电流之间的相位差φ 减小，即功率因数cosφ 得到提高。 3. 日光灯电路及功率因数的提高 日光灯电路由灯管R、镇流器L 和启辉器S 组成，C 是补偿电容器，用以改善电路的功率因数，如图 12-3 所示。其工作原理如下： 当接通220V 交流电源时，电源电压通过镇流器施加于启辉器两电极上，使极间气体导电，可动电极 (双金属片)与固定电极接触。由于两电极接触不再产生热量，双金属片冷却复原使电路突然断开，此时镇流 器产生一较高的自感电势经回路施加于灯管两端，而使灯管迅速起燃，电流经镇流器、灯管而流通。灯管 起燃后，两端压降较低，起辉器不再动作，日