专利名称：一种提高rl电路功率因数实验仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种教学实验设备，具体为一种提高RL电路功率因数实验仪。
目前，在同类教学实验中，是用一个40W日光灯，外加一个电容箱等分立元件进行实验，结构笨重，操作麻烦，仪器价格也高。也有将该部分做成大型仪器的一部分，但价格更贵，不便推广。
本实用新型的目的在于提出一种结构简单、操作方便、价格便宜的提高RL电路功率因数实验仪。
在工农业生产和日常生活中，一般感性负载很多，如电动机，变压器等，其功率因数较低。当负载的端电压一定时，功率因数越低，输电线路上的电流越大，导线上的压降也就越大，导致电能损耗增加，传输效率降低，发电设备的容量得不到充分的利用，在经济上是一个很大的损失。因此，要设法提高负载端的功率因数。在电力工业系统中通常的做法是在负载端并联电容器。这样，以流过电容器的容性电流补偿原负载中的感性电流。此时负载消耗的有功功率虽然不变，但是，随着负载端功率因数的提高，输电线路上的总电流减小，线路压降减小，线路损耗降低，从而可提高电源设备的利用率和传输效率。RL电路中最具代表性的是日光灯电路。因此，本实用新型设计了一种提高日光灯电路功率因数的实验仪。它由日光灯基本控制电路和控制基板构成。其中，日光灯基本控制电路由日光灯管1、启动器2、镇流器3、可变电容4、及电源开关5经电路连接组成，如
图1所示，其连接关系如下日光灯管1的一端经接镇流器3后接电源输入端，日光灯管1的另一端接电源输出端，可变电容4与日光灯管1和镇流器3并联，日光灯管1两端另一个接线脚之间接启动器2。本实验仪中可变电容4可以为多个不同容值的电容器。例如为0.4μ、1.0μ、2.0μ、3.0μ等。一般可以有3-10个不同容值的电容器。
本电路提高功率因数的原理如下日光灯管1是一个电阻性元件，镇流器3是铁心线圈，相当于一个电感线圈元件，所以日光灯相当于一个电阻与电感串联的电路(即LR电路)，而且其感抗比电阻大得多，因此，电路的功率因数比较低。如果电源电压的有效值为U，流过日光灯的电流的有效值为I，日光灯管与镇流器消耗的有效功率为P，则电路的功率因数为cosφ=PIUI。为了提高电路的功率因数，可以采用并联电容器的方式，即与日光灯管并联一组电容器C，使整个电路变成为电容与电阻、电感并联的交流电路，如
图1所示。这时电路的总电流I即为日光灯电流IRL和电容电流Ic的向量和，即I.=IRL.+IC.]]>。因为电容器吸收趋前的无功电流Ic，它抵消了一部分滞后的无功电流。因此，电路的总电流将减少，而有功功率P基本上不变，电路的功率因素便随之提高了。电容器的容量逐渐增加，总电流通渐下降，当电容量增大到一定值，电路的总电流下降到最小值。此时的电路的功率因数最大(即cosφ=1)。如果继续增大电容量，总电流又将上升，电路由电感性转变为电容性了。因此，为了提高电路功率因数，必须对并联的电容容值进行恰当选择。而不是电容的容值越大越好。
上述电路中的元器件设置于控制基板上。其布局如图2所示。其中，日光灯管1设置于基板的左上方，其下面是接线排6，再下面并排设置启动器2和镇流器3，电压表7和电流表8设置于基板左下部，可变电容4一般为3-5个电容，并排设置于基板中下部，电源及其开关5设置于基板右侧。这样的布局设计可以使仪器成为一个整体，便于学生操作。
本项实验的目的是让学生掌握在RL电路中如何提高功率因素，同时掌握含有RL典型电路的日光灯的结构及各主要部件的作用等。
本实验仪结构简单、操作方便、价格便宜，实验效果好，便于在学生教学学实验中推广使用。
图1为本实验仪电路原理图。
图1为本实验仪电路元器件在基板上的布置图。
图中标号1为日光灯管，2为启动器，3为镇流器，4为可变电容，5为电源开关，6为接线排，7为电压表，8为电流表，9为控制基板。
实施例日光灯管1为220V,20W，启动器2为0-40W，镇流器3为220V，电压表为0-220V电流表为0-1.0A，电容器组4采用4个电容，其容值分别为0.4μ、1.0μ、2.0μ、3.0μ。电源开关6为220V双刀。按图2所示，将上述元器件设置于控制基板上，基板9尺寸为40×60cm，按
图1所示线路，将这些元器件连接，即得所需实验仪。电压表，电流表用于测量电路中的电压和电流。
权利要求1.一种提高RL电路功率因数实验仪，由日光灯基本控制电路和控制基板构成，其特征在于日光灯基本控制电路由日光灯管(1)、启动器(2)、镇流器(3)、电容器组(4)、电源开关(5)经电路连接构成，其连接关系如下日光灯管(1)的一端经接镇流器(3)后接电源输入端，日光灯管(1)的另一端接电源输出端，电容器组(4)与日光灯管(1)和镇流器(3)并联，日光灯管(1)两端的另一个接线脚之间接启动器(2)；电容器(4)由多个不同容值的电容器组成。
2.根据权利要求1所述的提高RL电路功率因数实验仪，其特征在于上述电路的元器件设置于控制基板上(9)上，其布局为日光灯管(1)设置于基板的左上方，其下面是接线排(6)，再下面并排设置启动器(2)和镇流器(3)，电压表(7)和电流表(8)并排设置于基板左下部；电容器组(4)为3-5个电容，并列设置于基板中下部；电源及其开关(5)设置于基板右侧。
专利摘要本实用新型涉及一种提高RL电路功率因数的教学实验仪。它由具有典型RL电路特征的日光灯控制电路与控制基板构成。日光灯控制电路由日光灯管、启动器、镇流器和电容器组经电路连接构成,所述电容器组与日光灯管和镇流器并联,其元器件合理设置于控制基板上构成一整体。本实验仪结构简单、操作方便、价格便宜,实验效果好,便于在学生教学实验活动中推广使用。
文档编号G09B23/18GK2456254SQ00259468
公开日2001年10月24日 申请日期2000年12月4日 优先权日2000年12月4日
发明者王焕杰 申请人:复旦大学