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1、2023/3/161实训任务实训任务4.4 4.4 荧光灯照明电路的安装与测试荧光灯照明电路的安装与测试4.4.1 4.4.1 荧光灯照明电路的安装与测试荧光灯照明电路的安装与测试4.4.2 4.4.2 功率的测试和功率因数的提高功率的测试和功率因数的提高4.4.3 4.4.3 交流电路中的实际器件交流电路中的实际器件第1页/共44页4.4.1 4.4.1 荧光灯照明电路的安装与测试荧光灯照明电路的安装与测试实训实训4-12：荧光灯照明电路测试：荧光灯照明电路测试实训流程：实训流程：按按图图4.684.68所所示示接接线线。经经指指导导教教师师检检查查后后接接通通实实验验台台电电源源，调调节节
2、自自耦耦调调压压器器的的输输出出，使使其其输输出出电电压压缓缓慢慢增增大大，直直到到日日光光灯灯刚刚启启辉辉点点亮亮为为止止，记记下下电电压压表表、电电流流表表和和功功率率表表的的指指示示值值。然然后后将将电电压压调调至至220V220V，测测量量功功率率P P，电电流流I I，电压电压U U，U UL L，U UA A等值，验证电压、电流相量关系。等值，验证电压、电流相量关系。图图4.68 4.68 荧光灯照明电路实验电路图荧光灯照明电路实验电路图第2页/共44页4.4.1 4.4.1 荧光灯照明电路的安装与测试荧光灯照明电路的安装与测试实训实训4-12：荧光灯照明电路测试：荧光灯照明电路测
3、试表表4-15 4-15 荧光灯照明电路测量表荧光灯照明电路测量表P P（W W）CosCosI I（A A）U U（V V）U UL L（V V）U UA A（V V）启辉值启辉值正常工作值正常工作值1.荧光灯的结构及各部分功能荧光灯的结构及各部分功能荧光灯照明电路主要由荧光灯管、镇流器、辉光启动器、灯架和灯座等组荧光灯照明电路主要由荧光灯管、镇流器、辉光启动器、灯架和灯座等组成。成。灯管是内壁涂有荧光粉的玻璃管，灯管两端各有一个由钨丝绕成的灯丝，灯管是内壁涂有荧光粉的玻璃管，灯管两端各有一个由钨丝绕成的灯丝，灯丝上涂有易发射电子的氧化物。管内充有一定量的氩气和少量水银，氩灯丝上涂有易发射电
4、子的氧化物。管内充有一定量的氩气和少量水银，氩气具有帮助灯管点燃、保护灯丝，延长灯管使用寿命的作用。气具有帮助灯管点燃、保护灯丝，延长灯管使用寿命的作用。第3页/共44页4.4.1 4.4.1 荧光灯照明电路的安装与测试荧光灯照明电路的安装与测试实训实训4-12：荧光灯照明电路测试：荧光灯照明电路测试当管内产生弧光放电时，水银蒸气受激发辐射大量紫外线，管壁上的荧光当管内产生弧光放电时，水银蒸气受激发辐射大量紫外线，管壁上的荧光粉在紫外线的激发下辐射出白色荧光。因为光色接近于日光，所以也称为粉在紫外线的激发下辐射出白色荧光。因为光色接近于日光，所以也称为日光灯。日光灯。图图4.69 4.69 灯
5、管灯管 图图4.70 4.70 镇流器镇流器 图图4.71 4.71 启辉器启辉器 第4页/共44页镇流器是具有铁芯的电感线圈，如图镇流器是具有铁芯的电感线圈，如图4.704.70所示。它的作用主要有三个：所示。它的作用主要有三个：在接通电源的瞬间，使流过灯丝的预热电流受到限制，防止预热过高而在接通电源的瞬间，使流过灯丝的预热电流受到限制，防止预热过高而烧断灯丝，同时也保证灯丝稳定放电；荧光灯启动时，与辉光启动器配烧断灯丝，同时也保证灯丝稳定放电；荧光灯启动时，与辉光启动器配合产生瞬间高压点燃灯管；灯管发光工作后，维持灯管的工作电压和限合产生瞬间高压点燃灯管；灯管发光工作后，维持灯管的工作电压
6、和限制灯管的工作电流，以保证灯管稳定工作。制灯管的工作电流，以保证灯管稳定工作。辉光启动器俗称启辉器，由氖泡、纸质电容、出线脚和外壳等组成，如辉光启动器俗称启辉器，由氖泡、纸质电容、出线脚和外壳等组成，如图图4.714.71所示。氖泡内装有静触片和所示。氖泡内装有静触片和U U形动触片。纸质电容与氖泡并联，其形动触片。纸质电容与氖泡并联，其作用是：与镇流器线圈形成作用是：与镇流器线圈形成LCLC振荡电路，延长灯丝预热时间和维持脉冲振荡电路，延长灯丝预热时间和维持脉冲放电电压；吸收干扰电子设备的杂波信号。当电容因击穿而被剪除后，放电电压；吸收干扰电子设备的杂波信号。当电容因击穿而被剪除后，启辉器
7、仍可继续使用，但失去了吸收干扰杂波的功能。启辉器仍可继续使用，但失去了吸收干扰杂波的功能。4.4.1 4.4.1 荧光灯照明电路的安装与测试荧光灯照明电路的安装与测试第5页/共44页2.荧光灯的工作原理荧光灯的工作原理4.4.1 4.4.1 荧光灯照明电路的安装与测试荧光灯照明电路的安装与测试荧光灯的工作原理如图荧光灯的工作原理如图4.724.72所示。图所示。图4.72 4.72 荧光灯电路原理图荧光灯电路原理图接通电源后，电源电压同时加在灯管和启辉器的两个电极上。电源电压太接通电源后，电源电压同时加在灯管和启辉器的两个电极上。电源电压太低，不足以使灯管放电，而对启辉器来说，动、静触片间则会
8、发生辉光放低，不足以使灯管放电，而对启辉器来说，动、静触片间则会发生辉光放电，使动触片的双金属片受热膨胀伸展与静触片接触，构成镇流器、灯管电，使动触片的双金属片受热膨胀伸展与静触片接触，构成镇流器、灯管灯丝和启辉器的启辉状态电流回路。电流流过灯丝，灯丝发热并发射电子，灯丝和启辉器的启辉状态电流回路。电流流过灯丝，灯丝发热并发射电子，启辉器的动、启辉器的动、图图4.72 4.72 荧光灯电路原理图荧光灯电路原理图第6页/共44页静触片接触后，辉光放电消失，触片温度下降而恢复断开位置，将启辉电静触片接触后，辉光放电消失，触片温度下降而恢复断开位置，将启辉电路分断。此时，镇流器线圈中由于电流突然中断
9、，在镇流器两端产生一个路分断。此时，镇流器线圈中由于电流突然中断，在镇流器两端产生一个很高的自感电动势，产生瞬时脉冲高压，它和电源电压叠加后加在灯管两很高的自感电动势，产生瞬时脉冲高压，它和电源电压叠加后加在灯管两端，导致管内水银蒸气产生弧光放电，辐射出的紫外线激发管壁上的荧光端，导致管内水银蒸气产生弧光放电，辐射出的紫外线激发管壁上的荧光粉而发出近似日光的灯光。粉而发出近似日光的灯光。灯管点亮后，荧光灯管内电阻下降，灯管回路通过的电流增加，镇流器电灯管点亮后，荧光灯管内电阻下降，灯管回路通过的电流增加，镇流器电感线圈两端电压降跟着增大，使灯管两端的电压比电源电压低得多，不足感线圈两端电压降跟
10、着增大，使灯管两端的电压比电源电压低得多，不足以使启辉器放电，其触点不再闭合，电流由管内气体导电而形成回路，灯以使启辉器放电，其触点不再闭合，电流由管内气体导电而形成回路，灯管进入工作状态。管进入工作状态。照明灯具安装的一般要求：各种灯具、开关、插座及所有附件，都必须安照明灯具安装的一般要求：各种灯具、开关、插座及所有附件，都必须安装牢固可靠，应符合规定的要求。壁灯及吸顶灯要牢固地敷设在建筑物的装牢固可靠，应符合规定的要求。壁灯及吸顶灯要牢固地敷设在建筑物的平面上；吊灯必须装有吊线盒，每只吊线盒一般只允许装一盏电灯（双管平面上；吊灯必须装有吊线盒，每只吊线盒一般只允许装一盏电灯（双管荧光灯和特
11、殊吊灯除外），荧光灯和较大的吊灯必须采用金属链条或其他荧光灯和特殊吊灯除外），荧光灯和较大的吊灯必须采用金属链条或其他方法支持。灯具与附件的连接必须正确可靠。方法支持。灯具与附件的连接必须正确可靠。2.荧光灯的工作原理荧光灯的工作原理4.4.1 4.4.1 荧光灯照明电路的安装与测试荧光灯照明电路的安装与测试第7页/共44页3.荧光灯等照明灯具安装的要求荧光灯等照明灯具安装的要求4.4.1 4.4.1 荧光灯照明电路的安装与测试荧光灯照明电路的安装与测试荧光灯的安装方式有吸顶式和悬吊式，如图荧光灯的安装方式有吸顶式和悬吊式，如图4.734.73所示。悬吊式安装时，所示。悬吊式安装时，应将镇流器
12、用螺钉固定在灯架的中间位置；吸顶式安装时，灯架与天花应将镇流器用螺钉固定在灯架的中间位置；吸顶式安装时，灯架与天花板之间应留板之间应留15mm 15mm 的间隙，以利通风，不能将镇流器放在灯架上，以免散的间隙，以利通风，不能将镇流器放在灯架上，以免散热困难，可将镇流器放在灯架外的其他位置。热困难，可将镇流器放在灯架外的其他位置。图图4.73 4.73 荧光灯的安装方式荧光灯的安装方式第8页/共44页实训实训4-13：悬吊式荧光灯的安装：悬吊式荧光灯的安装4.4.1 4.4.1 荧光灯照明电路的安装与测试荧光灯照明电路的安装与测试实训流程：实训流程：（1 1）安装前的检查。安装前先检查灯管、镇流
13、器、启辉器等有无损坏，）安装前的检查。安装前先检查灯管、镇流器、启辉器等有无损坏，镇流器和启辉器是否与灯管的功率相配合。特别注意，镇流器与日光灯镇流器和启辉器是否与灯管的功率相配合。特别注意，镇流器与日光灯管的功率必须一致，否则不能使用。管的功率必须一致，否则不能使用。图图4.74 4.74 悬吊式荧光灯的安装悬吊式荧光灯的安装 第9页/共44页实训实训4-13：悬吊式荧光灯的安装：悬吊式荧光灯的安装4.4.1 4.4.1 荧光灯照明电路的安装与测试荧光灯照明电路的安装与测试（2 2）各部件安装。）各部件安装。将启辉器座固定在灯架的一端或一侧边上，两个灯座分别固定在灯架将启辉器座固定在灯架的一
14、端或一侧边上，两个灯座分别固定在灯架的两端，中间的距离按所用灯管长度量好，使灯脚刚好插进灯座的插孔的两端，中间的距离按所用灯管长度量好，使灯脚刚好插进灯座的插孔中。中。将镇流器用螺钉固定在灯架的中间位置。将镇流器用螺钉固定在灯架的中间位置。安装好吊线盒和灯架的挂链吊钩，吊线盒固定在圆木上。圆木和挂链安装好吊线盒和灯架的挂链吊钩，吊线盒固定在圆木上。圆木和挂链吊钩应固定在平顶的木结构或木棒上，挂链也可挂在预制的吊环上，必吊钩应固定在平顶的木结构或木棒上，挂链也可挂在预制的吊环上，必须牢固可靠。须牢固可靠。将开关固定在侧墙的圆木上。控制荧光灯的开关应串接在相线上。一将开关固定在侧墙的圆木上。控制荧
15、光灯的开关应串接在相线上。一般拉线开关的安装高度离地面般拉线开关的安装高度离地面2.5m2.5m，扳动开关（包括明装或暗装）离地，扳动开关（包括明装或暗装）离地高度为高度为1.4m1.4m。安装扳动开关时，方向要一致，一般向上为。安装扳动开关时，方向要一致，一般向上为“合合”，向下，向下为为“断断”。（3 3）电路接线。各部件位置固定好后，进行接线。接线完毕要对照电路）电路接线。各部件位置固定好后，进行接线。接线完毕要对照电路图仔细检查，以防接错或漏接。然后把启辉器和灯管分别装入插座内。图仔细检查，以防接错或漏接。然后把启辉器和灯管分别装入插座内。接电源时，其相线应经开关连接在镇流器上，通电试
16、验正常后，即可投接电源时，其相线应经开关连接在镇流器上，通电试验正常后，即可投入使用。入使用。第10页/共44页4.4.2 4.4.2 功率的测试和功率因数的提高功率的测试和功率因数的提高1.1.正弦交流电路中的功率正弦交流电路中的功率在在实实训训任任务务4.2、实实训训任任务务4.3里里，已已经经对对单单一一基基本本元元件件电电路路以以及及RLC串串联联电电路路、RLC并并联联电电路路的的功功率率进进行行了了介介绍绍。在在这这一一节节中中，将将进进一一步步讨讨论论由由R、L、C多多个个元元件件组组成成的的任任一一无无源源二二端端网网络络的的功率特性。功率特性。（1）瞬时功率）瞬时功率在正弦交
17、流电路中，对任意无源二端网络，电压和电流的参考在正弦交流电路中，对任意无源二端网络，电压和电流的参考方向如图方向如图4.75所示。所示。设端口电压为设端口电压为图图4.75 4.75 无源网络上电压与电流无源网络上电压与电流第11页/共44页4.4.2 4.4.2 功率的测试和功率因数的提高功率的测试和功率因数的提高1.1.正弦交流电路中的功率正弦交流电路中的功率端口电流为端口电流为则它的瞬时功率为则它的瞬时功率为式中式中=为电压与电流的相位差。为电压与电流的相位差。第12页/共44页4.4.2 4.4.2 功率的测试和功率因数的提高功率的测试和功率因数的提高1.1.正弦交流电路中的功率正弦交
18、流电路中的功率由由上上式式可可以以看看出出：瞬瞬时时功功率率可可分分为为两两个个分分量量，一一是是与与时时间间无无关关的的常常量量 ，另另一一是是随随时时间间按按2倍倍频频率率变变化化的的变变量量。从从上式还可以看出：瞬时功率又可分为恒为正值的分量上式还可以看出：瞬时功率又可分为恒为正值的分量 和交流变化的分量和交流变化的分量 （2）平均功率（有功功率）平均功率（有功功率）根据平均功率定义根据平均功率定义对对于于无无源源网网络络而而言言，平平均均功功率率就就是是网网络络中中所所有有电电阻阻实实际际消消耗耗的的功功率率，即即电电阻阻将将电电能能转转换换为为其其他他形形式式的的能能量量而而做做功功
19、，故故也也称为有功功率，单位为瓦（称为有功功率，单位为瓦（W）。）。第13页/共44页由由于于平平均均功功率率代代表表了了网网络络中中所所有有电电阻阻消消耗耗的的功功率率，故故平平均均功功率率也可表示为也可表示为4.4.2 4.4.2 功率的测试和功率因数的提高功率的测试和功率因数的提高1.1.正弦交流电路中的功率正弦交流电路中的功率即即网网络络的的平平均均功功率率等等于于网网络络中中所所有有电电阻阻元元件件Rk上上所所消消耗耗的的功功率率之和。之和。为功率因数，它反映了有功功率与最大功率的关系。为功率因数，它反映了有功功率与最大功率的关系。（3）无功功率）无功功率由于储能元件的存在，无源二端
20、网络与外部一般会有能量的交由于储能元件的存在，无源二端网络与外部一般会有能量的交换，交流变化的分量换，交流变化的分量 第14页/共44页4.4.2 4.4.2 功率的测试和功率因数的提高功率的测试和功率因数的提高1.1.正弦交流电路中的功率正弦交流电路中的功率就代表了这一现象，该项系数就代表了这一现象，该项系数 可用以衡量无源二端网络可用以衡量无源二端网络对外交换能量的规模，称为该无源二端网络的无功功率，即对外交换能量的规模，称为该无源二端网络的无功功率，即单位为乏（单位为乏（var）。）。对对于于任任意意无无源源二二端端网网络络，其其无无功功功功率率等等于于该该网网络络内内所所有有储储能能元
21、元件件的的无无功功功功率率之之和和。当当网网络络为为感感性性时时，阻阻抗抗角角0，无无功功功功率率Q0；若网络为容性时，阻抗角；若网络为容性时，阻抗角0，无功功率，无功功率Q0。需需要要说说明明的的是是：无无功功功功率率的的正正负负只只说说明明网网络络是是感感性性还还是是容容性性，其其绝绝对对值值 才才体体现现网网络络对对外外交交换换能能量量的的规规模模。电电感感和和电电容容无无功功功功率率的的符符号号相相反反，说说明明它它们们在在能能量量“吞吞吐吐”方方面面是是相相互互补补偿偿的。的。第15页/共44页（4）视在功率）视在功率视在功率反映了电源可提供给网络的最大功率，即视在功率反映了电源可提
22、供给网络的最大功率，即4.4.2 4.4.2 功率的测试和功率因数的提高功率的测试和功率因数的提高1.1.正弦交流电路中的功率正弦交流电路中的功率单位为伏安（单位为伏安（VA）S、P、Q组成一个称为功率三角形的直角三角形。有：组成一个称为功率三角形的直角三角形。有：图图4.45 功率三角形功率三角形第16页/共44页4.4.2 4.4.2 功率的测试和功率因数的提高功率的测试和功率因数的提高1.1.正弦交流电路中的功率正弦交流电路中的功率【例例4-15】在在如如图图4.76所所示示的的交交流流电电路路中中，已已知知R=30，L=127mH，C=40F，求求：电电流流，电电源源向向电电路路提提供
23、的有功功率供的有功功率P、无功功率、无功功率Q、视在功率、视在功率S及功率因数及功率因数。图图4.76 4.76 例例4-154-15电路图电路图解：感抗、容抗、阻抗分别为解：感抗、容抗、阻抗分别为第17页/共44页4.4.2 4.4.2 功率的测试和功率因数的提高功率的测试和功率因数的提高1.1.正弦交流电路中的功率正弦交流电路中的功率交流电源电压交流电源电压电路中的电流电路中的电流功率因数角就是阻抗角，即功率因数角就是阻抗角，即电路的功率因数电路的功率因数第18页/共44页4.4.2 4.4.2 功率的测试和功率因数的提高功率的测试和功率因数的提高1.1.正弦交流电路中的功率正弦交流电路中
24、的功率有功功率有功功率视在功率视在功率无功功率第19页/共44页4.4.2 4.4.2 功率的测试和功率因数的提高功率的测试和功率因数的提高2.功率的测试功率的测试测测量量电电功功率率的的仪仪表表叫叫功功率率表表，或或者者瓦瓦特特表表。它它既既可可以以测测量量直直流流功率，也可测量交流功率，而且接线和读数的方法完全相同。功率，也可测量交流功率，而且接线和读数的方法完全相同。1）功率表的结构和工作原理）功率表的结构和工作原理电功率由电路中的电压和电流决定，因此功率表有两个线圈，电功率由电路中的电压和电流决定，因此功率表有两个线圈，其中固定线圈导线较粗、匝数较少，称为电流线圈；而可动线其中固定线圈
25、导线较粗、匝数较少，称为电流线圈；而可动线圈导线较细、匝数较多，并串有一定的分压电阻，称为电压线圈导线较细、匝数较多，并串有一定的分压电阻，称为电压线圈。测量时电流线圈要与被测电路串联，通过线圈的电流就是圈。测量时电流线圈要与被测电路串联，通过线圈的电流就是负载电流；电压线圈要与被测电路并联，电压支路的端电压就负载电流；电压线圈要与被测电路并联，电压支路的端电压就是负载电压。图是负载电压。图4.77（a）所示为功率表的结构示意图，而图）所示为功率表的结构示意图，而图4.77（b）所示为功率表在电路图中的符号。）所示为功率表在电路图中的符号。第20页/共44页4.4.2 4.4.2 功率的测试和
26、功率因数的提高功率的测试和功率因数的提高2.功率的测试功率的测试 （a）结构示意图）结构示意图 （b）符号）符号 图图4.77 功率表的结构与符号功率表的结构与符号当当测测量量直直流流电电路路功功率率时时，功功率率表表指指针针的的偏偏转转角角度度取取决决于于负负载载电电流流和和电电压压的的大大小小；当当测测量量交交流流电电路路时时，指指针针的的偏偏转转角角度度是是与与负负载电压、负载电流和功率因数成正比。载电压、负载电流和功率因数成正比。第21页/共44页4.4.2 4.4.2 功率的测试和功率因数的提高功率的测试和功率因数的提高2.功率的测试功率的测试2）功率表的使用）功率表的使用测测量量功
27、功率率的的仪仪表表种种类类和和形形式式很很多多，但但它它们们一一般般都都属属于于电电动动系仪表，其使用方法如下。系仪表，其使用方法如下。（1 1）正确选择功率表的类型和量程正确选择功率表的类型和量程测测直直流流或或单单相相负负荷荷的的功功率率可可用用单单相相功功率率表表，测测三三相相负负荷荷的的功率可用三相功率表，也可用单相功率表。功率可用三相功率表，也可用单相功率表。在在测测量量功功率率前前要要根根据据负负载载的的额额定定电电压压和和额额定定电电流流来来选选择择功功率率表表的的量量程程。要要保保证证功功率率表表中中的的电电流流量量程程不不小小于于负负载载电电流流，电压量程不低于负载电压，而不
28、能仅从功率量程来考虑。电压量程不低于负载电压，而不能仅从功率量程来考虑。第22页/共44页4.4.2 4.4.2 功率的测试和功率因数的提高功率的测试和功率因数的提高2.功率的测试功率的测试（2）正确连接测量线路）正确连接测量线路电动系测量机构的转动力矩方向和两线圈中的电流方向有关，电动系测量机构的转动力矩方向和两线圈中的电流方向有关，为了防止电动系功率表的指针反偏，接线时功率表电流线圈为了防止电动系功率表的指针反偏，接线时功率表电流线圈标有标有“*”（或（或“”）记号的端钮必须接到电源的正极端，）记号的端钮必须接到电源的正极端，而电流线圈的另一端则与负载相连，电流线圈以串联形式接而电流线圈的
29、另一端则与负载相连，电流线圈以串联形式接入电路中。功率表测量单相交流电时电压线圈标有入电路中。功率表测量单相交流电时电压线圈标有“*”（或（或“”）的端钮可以接到电源端钮的任一端上，而另一电）的端钮可以接到电源端钮的任一端上，而另一电压端钮则跨接到负载的另一端。压端钮则跨接到负载的另一端。若接线正确，而功率表反转，表明该电路向外输出功率，这若接线正确，而功率表反转，表明该电路向外输出功率，这时应将电流端钮换接一下。时应将电流端钮换接一下。第23页/共44页4.4.2 4.4.2 功率的测试和功率因数的提高功率的测试和功率因数的提高2.功率的测试功率的测试当当负负载载电电阻阻远远远远大大于于功功
30、率率表表电电流流线线圈圈的的电电阻阻时时，应应采采用用电电压压线线圈圈前前接接法法，如如图图4.78（a）所所示示。这这时时电电压压线线圈圈的的电电压压是是负负载载电电压压和和电电流流线线圈圈电电压压之之和和，功功率率表表测测量量的的是是负负载载功功率率和和电电流流线线圈圈功功率率之之和和。如如果果负负载载电电阻阻远远远远大大于于电电流流线线圈圈的的电电阻阻，则则可可以以略略去去电电流流线线圈圈分分压压所所造造成成的的影影响响，测测量量结结果果比比较较接接近近负载的实际功率值。负载的实际功率值。当当负负载载电电阻阻远远远远小小于于电电压压线线圈圈电电阻阻时时，应应采采用用电电压压线线圈圈后后接
31、接法法，如如图图4.78（b）所所示示。这这时时电电压压线线圈圈两两端端的的电电压压虽虽然然等等于于负负载载电电压压，但但电电流流线线圈圈中中的的电电流流却却等等于于负负载载电电流流与与功功率率表表电电压压线线圈圈中中的的电电流流之之和和，测测量量时时功功率率读读数数为为负负载载功功率率与与电电压压线线圈圈功功率率之之和和。由由于于此此时时负负载载电电阻阻远远小小于于电电压压线线圈圈电电阻阻，所所以以电电压压线线圈圈分分流流作作用用大大大大减减小小，其其对对测测量量结结果果的的影影响响也也可可以以大大为减小。为减小。第24页/共44页4.4.2 4.4.2 功率的测试和功率因数的提高功率的测试
32、和功率因数的提高2.功率的测试功率的测试如界被测负载本身功率较大，可以不考虑功率表本身的功率如界被测负载本身功率较大，可以不考虑功率表本身的功率对测量结果的影响，则两种接法可以任意选择。但最好选用对测量结果的影响，则两种接法可以任意选择。但最好选用电压线圈前接法，因为功率表中电流线圈的功率一般都小于电压线圈前接法，因为功率表中电流线圈的功率一般都小于电压线圈支路的功率。电压线圈支路的功率。（3）正确读数）正确读数一般安装式功率表为直读单量程式，表上的示数即为功率数。一般安装式功率表为直读单量程式，表上的示数即为功率数。但便携式功率表一般为多量程式，在表的标度尺上不直接标但便携式功率表一般为多量
33、程式，在表的标度尺上不直接标注示数，只标注分格。在选用不同的电流与电压量程时，每注示数，只标注分格。在选用不同的电流与电压量程时，每一分格都可以表示不同的功率数。在读数时，应先根据所选一分格都可以表示不同的功率数。在读数时，应先根据所选的电压量程、电流量程以及标度尺满量程时的格数，求出每的电压量程、电流量程以及标度尺满量程时的格数，求出每格瓦数（又称功率表常数），然后再乘上指针偏转的格数，格瓦数（又称功率表常数），然后再乘上指针偏转的格数，就可得到所测功率就可得到所测功率P。第25页/共44页4.4.2 4.4.2 功率的测试和功率因数的提高功率的测试和功率因数的提高2.功率的测试功率的测试（
34、a a）电压线圈前接法）电压线圈前接法 （b b）电压线圈后接法）电压线圈后接法图图4.78 4.78 功率表的接法功率表的接法第26页/共44页4.4.2 4.4.2 功率的测试和功率因数的提高功率的测试和功率因数的提高3.功率因数的提高功率因数的提高荧荧光光灯灯照照明明电电路路的的镇镇流流器器电电感感很很大大，因因此此该该电电路路可可视视为为电电阻阻和和电电感感串串联联。实实际际电电力力系系统统中中多多数数电电气气设设备备均均为为感感性性负负载载，功功率率因因数数都都比比较较低低，如如异异步步电电动动机机，功功率率满满载载时时只只有有0.8左左右右，空空载载和和轻轻载载时时仅仅为为0.20
35、.5；荧荧光光灯灯照照明明电电路路的的功功率率因因数数只只有有0.450.6。1）提高功率因数的意义）提高功率因数的意义功率因数低会带来以下方面的问题。功率因数低会带来以下方面的问题。（1）供电设备的容量不能得到充分利用）供电设备的容量不能得到充分利用假假设设供供电电设设备备的的额额定定电电压压、额额定定电电流流为为UN、IN，则则供供电电设设备备的的容容量量就就是是其其视视在在功功率率SN=UNIN，它它表表示示供供电电设设备备能能向向外外电电路提供的最大功率。而负载能获得多少功率取决于负载的性路提供的最大功率。而负载能获得多少功率取决于负载的性第27页/共44页质，供电设备向外电路输出的有
36、功功率为：质，供电设备向外电路输出的有功功率为：4.4.2 4.4.2 功率的测试和功率因数的提高功率的测试和功率因数的提高3.功率因数的提高功率因数的提高由由于于负负载载功功率率因因数数cos小小于于1，使使供供电电设设备备的的容容量量不不能能全全部部成成为为有有功功功功率率输输出出。功功率率因因数数越越低低，供供电电设设备备输输出出的的有有功功功率越低，供电设备的容量就越不能充分利用。功率越低，供电设备的容量就越不能充分利用。（2）增加供电线路的功率损耗）增加供电线路的功率损耗当供电电压和负载输送的有功功率一定时，供电线路当供电电压和负载输送的有功功率一定时，供电线路I为为第28页/共44
37、页4.4.2 4.4.2 功率的测试和功率因数的提高功率的测试和功率因数的提高3.功率因数的提高功率因数的提高功率因数功率因数cos越低，线路电流越低，线路电流I越高，电流通过有电阻存在的越高，电流通过有电阻存在的供电线路的能量损耗也越大，供电效率降低。供电线路的能量损耗也越大，供电效率降低。此外，线路电流太大还可导致电压在线路上降低太多，影响此外，线路电流太大还可导致电压在线路上降低太多，影响负载获得正常工作所需的额定电压值。负载获得正常工作所需的额定电压值。可见，提高供电系统的功率因数，对电力工业的建设和节约可见，提高供电系统的功率因数，对电力工业的建设和节约电能有着重要意义。我国电力部门
38、对用户用电的功率因数都电能有着重要意义。我国电力部门对用户用电的功率因数都有明确的规定。不达标，供电局会给予罚款，功率因数越低，有明确的规定。不达标，供电局会给予罚款，功率因数越低，罚款越多。罚款越多。第29页/共44页4.4.2 4.4.2 功率的测试和功率因数的提高功率的测试和功率因数的提高3.功率因数的提高功率因数的提高2）提高功率因数的方法）提高功率因数的方法功功率率因因数数不不高高，根根本本原原因因就就是是电电气气设设备备一一般般都都是是感感性性负负载载，负负载载（设设备备）本本身身的的功功率率因因数数是是无无法法改改变变的的，只只能能提提高高电电路路的的功功率率因因数数。提提高高电
39、电路路功功率率因因数数的的途途径径很很多多，其其中中一一个个最最常常用用的的方方法法就就是是在在感感性性负负载载的的两两端端并并联联电电容容量量适适当当的的电电容容器器。这这种种方方法法不不会会改改变变负负载载原原来来的的工工作作状状态态，负负载载的的部部分分无无功功电电流流、无无功功功功率率从从电电容容支支路路得得到到了了补补偿偿，使使线线路路功功率因数提高。率因数提高。第30页/共44页4.4.2 4.4.2 功率的测试和功率因数的提高功率的测试和功率因数的提高实训实训4-13：功率因数提高的方法：功率因数提高的方法按按图图4.79所所示示组组成成实实验验线线路路。经经指指导导教教师师检检
40、查查后后，接接通通实实验验台台电电源源，将将自自耦耦调调压压器器的的输输出出调调至至220V，记记录录功功率率表表、电电压压表表读读数数。通通过过一一只只电电流流表表和和三三个个电电流流插插座座分分别别测测得得三三条条支支路路的的电电流流，改改变变电电容容值值，进进行行三三次次重重复复测测量并记录。量并记录。图图4.79 4.79 提高功率因数实验电路提高功率因数实验电路第31页/共44页4.4.2 4.4.2 功率的测试和功率因数的提高功率的测试和功率因数的提高实训实训4-13：功率因数提高的方法：功率因数提高的方法表表4-16 4-16 电容值变化时电路的参数值电容值变化时电路的参数值电容
41、值电容值测测 量量 数数 值值计计 算算 值值(F)P(W)COSU(V)I（A）IL(A)IC(A)I(A)Cos012.24.74.7+2.2第32页/共44页4.4.2 4.4.2 功率的测试和功率因数的提高功率的测试和功率因数的提高结论：感性负载两端并联补偿电容，结论：感性负载两端并联补偿电容，（能够（能够/不能够）提高不能够）提高功率因数；补偿电容值在一定范围内越大，功率因数功率因数；补偿电容值在一定范围内越大，功率因数 （越（越高高/影响不大影响不大/越低），输入端总电流越低），输入端总电流 （增大（增大/基本不变基本不变/减减小）小）实训实训4-13：功率因数提高的方法：功率因数
42、提高的方法第33页/共44页4.4.2 4.4.2 功率的测试和功率因数的提高功率的测试和功率因数的提高3.功率因数的提高功率因数的提高3）并联补偿电容计算公式的推导）并联补偿电容计算公式的推导图图4.80（a）所示为一感性负载的电路模型，由电阻）所示为一感性负载的电路模型，由电阻R和电感和电感L串联组成。假定电路端电压为串联组成。假定电路端电压为 ，感性负载需要的有功功，感性负载需要的有功功率为率为P，则两端未并联电容器时，线路电流，则两端未并联电容器时，线路电流 就是负载中的就是负载中的电流电流 大小大小 为为（a a）电路图）电路图 （b b）相量图）相量图图图4.80 4.80 用并联
43、电容的方法提高功率因数用并联电容的方法提高功率因数第34页/共44页1是感性负载的阻抗角，即线路电流（负载电流）滞后端电是感性负载的阻抗角，即线路电流（负载电流）滞后端电压的相位压的相位1，该感性负载的功率因数为，该感性负载的功率因数为cos1。4.4.2 4.4.2 功率的测试和功率因数的提高功率的测试和功率因数的提高3.功率因数的提高功率因数的提高并并联联电电容容C后后，负负载载中中电电流流没没有有变变化化，仍仍为为 但但因因电电容容中中的的电电流流 超超前前于于电电压压 ，使使相相量量 之之和和，即即线线路路上上电电流流的的有有效效值值比比 减减小小了了，线线路路电电流流 滞滞后后端端电
44、电压压 的的相相位位也也减减小为小为2，提高了网络整体的功率因数。，提高了网络整体的功率因数。根据图根据图4.80（b）所示向量图的分析，可得）所示向量图的分析，可得第35页/共44页4.4.2 4.4.2 功率的测试和功率因数的提高功率的测试和功率因数的提高3.功率因数的提高功率因数的提高而而所以所以从从能能量量角角度度看看，并并联联补补偿偿电电容容的的方方法法实实质质上上就就是是通通过过负负载载中中的的磁磁场场能能量量与与并并联联的的电电容容中中的的电电场场能能量量进进行行相相互互补补偿偿，从从而而降降低低供供电电设设备备与与负负载载间间的的能能量量交交换换；或或者者说说利利用用电电容容发
45、发出出的的无无功功功功率率去去补补偿偿负负载载所所需需的的无无功功功功率率，从从而而减减小小总总的无功功率，提高整个系统的功率因数。的无功功率，提高整个系统的功率因数。在在生生产产实实际际中中，功功率率因因数数一一般般达达到到0.9左左右右就就可可以以了了，因因为为功功率率因因数数从从0.9提提高高到到1时时线线路路总总电电流流的的减减少少并并不不明明显显，而而所所需的补偿电容量很大，很不经济。需的补偿电容量很大，很不经济。第36页/共44页4.4.2 4.4.2 功率的测试和功率因数的提高功率的测试和功率因数的提高3.功率因数的提高功率因数的提高【例例4-16】有有一一台台发发电电机机，其其
46、额额定定容容量量SN为为10kVA，额额定定电电压压UN为为220V，在在工工频频情情况况下下给给一一负负载载供供电电。该该负负载载的的有有功功功功率率P为为6kW，功功率率因因数数cos1为为0.58。试试求求：（1）该该负负载载所所需需的的电电流流值值，该该负负载载是是否否超超载载？（2）在在负负载载不不变变的的情情况况下下，若若要要将将该该系系统统的的功功率率因因数数提提高高到到0.9，问问需需要要并并联联多多大大的的电电容容器器？此时线路的电流是多少？此时线路的电流是多少？解：（解：（1）负载电流为）负载电流为发电机的额定电流发电机的额定电流第37页/共44页4.4.2 4.4.2 功
47、率的测试和功率因数的提高功率的测试和功率因数的提高3.功率因数的提高功率因数的提高可见，负载已经超载，发电机无法满足负载的需要。可见，负载已经超载，发电机无法满足负载的需要。（2）当系统功率因数提高到）当系统功率因数提高到0.9所需并联的电容值所需并联的电容值当当cos1=0.58时，时，tan1=1.4045，当当cos2=0.9时，时，tan2=0.4843，因此有因此有并联电容器后线路的电流并联电容器后线路的电流并联电容器后线路的电并联电容器后线路的电流从流从47.02A下降到下降到30.3A，发电机容量还，发电机容量还有过剩，还可提供给其有过剩，还可提供给其他负载他负载第38页/共44
48、页4.4.3 4.4.3 交流电路中的实际器件交流电路中的实际器件前前面面讨讨论论的的电电阻阻、电电感感、电电容容等等元元件件都都是是理理想想化化的的，与与实实际际电电路路中中的的实实际际元元件件存存在在着着差差异异，这这些些理理想想元元件件只只能能是是近近似似模模拟拟。随随着着电电源源频频率率等等工工作作条条件件变变化化，许许多多原原不不突突出出的的次次要要性性质质会会表表现现得得不不容容忽忽略略，一一个个实实际际元元件件往往往往需需要要两两个个或或多多个个电电路路元元件件来来较较精精确确模模拟拟。下下面面对对一一些些实实际际元元件件的的情情况况作作一一简简单单介绍。介绍。1.1.实际电阻器
49、实际电阻器电阻器有电流通过时，其周围产生磁场，因而电阻器也有一电阻器有电流通过时，其周围产生磁场，因而电阻器也有一定的电感；电阻器上的电压可使其上存在微量的电荷，这就定的电感；电阻器上的电压可使其上存在微量的电荷，这就不可避免地带有微小的电容参数。一个实际电阻器可用图不可避免地带有微小的电容参数。一个实际电阻器可用图4.81所示的电路模型来较精确地模拟。图中所示的电路模型来较精确地模拟。图中CR、LR分别是实际电分别是实际电阻器的等效电感和电容参数。在直流和低频交流阻器的等效电感和电容参数。在直流和低频交流 第39页/共44页4.4.3 4.4.3 交流电路中的实际器件交流电路中的实际器件电电
50、路路中中，电电感感和和电电容容效效应应远远小小于于电电阻阻，可可不不必必考考虑虑。但但在在高高频频电电路路中中，寄寄生生电电感感的的作作用用就就很很显显著著。此此外外，线线绕绕电电阻阻的的寄寄生生电电感感较较大大，匝匝间间存存在在分分布布电电容容效效果果也也较较大大，不适合用于高频电路。不适合用于高频电路。图图4.81 4.81 实际电阻器的电路模型实际电阻器的电路模型2.实际电感器实际电感器实际电感器就是线圈，通常可以看作一个电阻和一个电感的实际电感器就是线圈，通常可以看作一个电阻和一个电感的串联。其中电阻包括导线电阻和铁芯损耗的等效电阻。如果串联。其中电阻包括导线电阻和铁芯损耗的等效电阻。