电工学实验指导书（90学时）(1)(4)

实验三 日光灯交流电路的研究

一、实验目的

1、学习功率表的使用；

2、学习通过U、I、P的测量计算交流电路的参数； 3、学会如何提高功率因数。 二、实验属性：验证性实验。 三、实验仪器设备及器材

电工实验装置：DG032T、DY02T、DG051T 四、实验要求

1、实验前要认真预习关于交流电路的连接方法； 2、实验前要熟悉实验仪器的工作原理；

3、测电压、电流时，一定要注意表的档位选择，测量类型、量程都要对应； 4、功率表电流线圈的电流、电压线圈的电压都不可超过所选的额定值； 5、自耦调压器输入输出端不可接反；

6、注意安全，线路接好后，须经指导老师检查无误后，再接通电源。

7、实验报告要对功率表的接线情况用图形说明，说明功率因数提高的原因和意义，说明电容是否能提高功率因数。 五、实验原理

日光灯结构图如图2-1所示，K闭合时，日光灯管不导电，全部电压加在启辉器两触片之间，使启辉器中氖气击穿，产生气体放电，此放电产生的一定热量使双金属片受热膨胀与固定片接通，于是有电流通过日光灯管两端的灯丝和镇流器。短时间后双金属片冷却收缩与固定片断开，电路中电流突然减小；根据电磁感应定律，这时镇流器两端产生一定的感应电动势，使日光灯管两端电压产生400至500V高压，灯管气体电离，产生放电，日光灯点燃发亮。日光灯点燃后，灯管两端电压降为100V左右，这时由于镇流器的限流作用，灯管中的电流不会过大。同时并联在灯管两端的启辉器，也因电压降低而不能放电，其触片保持断开状态。

日光灯工作后，灯管相当于一电阻R，镇流器可等效为电阻RL和电感L的串联，启辉器断开，所以整个电流等效为一个R、L串联电路，其电路模型如图2-2所示。

灯管火.U启辉器K地镇流器XLRL灯丝.IR~220V

图2-1 图2-2

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六、实验步骤

1、测量交流参数

对照实验板如图2-3接线（不接电容C）。

*W.I1.IC.I2U1.U2启辉器火*~220V.U地

图2-3

调节自耦调压器输出，使U=220V，进行测试，填表2-1。

表2-1

测量值 U（V） P(W) 220 I1（mA） U1（V） U2（V） 2、提高功率因数

按照表2-2的电容值并联电容C，令U=220V不变，将测试结果填入表2-2中。

表2-2 测量值 计算值 I2(mA) IC(mA) cosφ C 1μf 2.88μf 4.7μf P(W) I1(mA) 七、报告要求

1、 若直接测量镇流器功率，功率表如何接线，作图说明。 2、 说明功率因数提高的原因和意义。 3、 串联电容能否提高功率因数。

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实验四 三相负载的星形联接

一、实验目的

l、研究三相负载作星形联接时(或作三角形联接时)，在对称和不对称情况下线电压与相电压(或线电流和相电流)的关系。

2、比较三相供电方式中三线制和四线制的特点。 3、掌握三相交流电路功率的测量方法 二、实验属性：验证性实验 三、实验仪器设备及器材

电工实验装置： DG04T、DY012T、DG051T 四、实验要求

实验前些预习报告，凭预习报告参加实验。熟悉三相负载星形联接方法。实验中听从安排，正确使用仪表，记录测量数据，实验后根据要求认真书写实验报告。 五、实验原理

l、图3-1是星形联接三线制供电图。当线路阻抗不计时，负载的线电压等于电源的线电压，若负载对称，则负载中性O′和电源中性点O之间的电压为零。

AIAA'+UAOUCO__OUA'O'_UBO+C+BIBUC'O'C'O'UB'O'B'IC

图3-1

其电压相量图如图3-2所示，此时负载的相电压对称，线电压U线和相电压U相满足 U线=3U相的关系。若负载不对称，负载中性点O′和电源中性点O之间的电压不再为零，负载端的各项电压也就不再对称，其数值可由计算得出，或者通过实验测出。

2、位形图是电压相量图的一种特殊形式，其特点是图形上的点与电路图上的点一一对应。图3-2是对应于图3-1星形联接三相电路的位形图。图中，UAB代表电路中从A点到B点的电压相量，UA'B'代表电路中从A′点到O′点之间的电压相量。在三相负载对称时，位形图中负载中性点O′与电源中性点O重合，负载不对称时，虽然线电压仍对称，但负载的相电压不再对称，负载中性点O′发生位移，如图3-3所示。

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AA'AA'UAO'OO'UBO'CC'UCO'BB'CC'UCO'UAO'OO'UBO'BB'

图3-2 图3-3

3、在图3-1中，若把电源中性点和负载中性点间用中线联接起来，就成为三相四线制。在负载对称时，中线电流等于零，其工作情况与三线制相同；负载不对称时，忽略线路阻抗，则负载端相电压仍然相对称，但这时中线电流不再为零，它可由计算方法或实验方法确定。

UIUoooAXVIVoooAYWoIWooAZOooINNoooA

图 3-4

4、在三相四线制供电的星形联接负载，可以用一只表测量各项的有功功率，PA、PB、 PC．三相负载的总功率P=PA+PB+PC，既为三相功率之和，。若三相负载为对称负载，那么只须测量其中一相的功率，总有功功率乘3即可。线路如图3-5所示。

在三相四线制供电系统中，不论负载是否对称，也不论负载是星形接法还是三角形接法，均可用二表法测三相负载的总功率线路如图3-6所示。

二表法测量三相负载的总功率，不同性质的负载（电阻、电感、电容）对两功率表的读数有影响，例如当电压表与电流表的相位差角大于60o时，一只表为正，一只表为负，（若指针表反偏，须调整表的极性开关），读数计为负值，应按P=P1- P2计算三相功率。 六、实验内容

1、按图3-4接线。三相电源接线电压380V，通过改变电灯数目来调负载，按表3-1的要求测量出各电压和电流值。

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表 3-1 待测数据 UUV UVW UWU UUX UVY UWZ UON 实验内容 负 有中线 载 对 无中线 称 负 有中线 载 不对无中线 称 IU IV IW IN 2、分别按图3-5和图3-6接线。按表3-2的要求，用三表法和两表法分别测量负载星型连接时的各功率。

* U * W * V * W * W * W N

图3-5 表3-2

负载情况 Pa Pb Pc P1 P2 ?P ?P

对 称

不对称

七、报告要求

1、按实验数据，总结说明负载星型连接时的特点。 2、根据实验结果，说明三相四线制供电时中线的作用。 3、简述三相功率的测量法。

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