实验八-单相交流电路及功率因数的提高

实验7单相交流电路的测量及功率因数的提高实验介绍：本实验主要是通过测量和分析单相交流电路中的各种参数，以及探索如何优化单相交流电路的功率因数。

实验中将使用一台主要由电阻、电容和电感组成的单相交流电路进行测量和调整。

实验目的：1.理解单相交流电路的基本原理和工作原理。

2.了解单相交流电路中各种参数的测量方法和技巧。

3.掌握如何调整和改善单相交流电路的功率因数。

实验步骤：1.搭建单相交流电路。

使用电源、电阻、电容和电感组成一个单相交流电路。

2.测量电路中的电阻、电容和电感的阻抗值。

使用万用表或阻抗仪测量电阻、电容和电感的阻抗值。

3.测量电路中的电流和电压。

使用电流表和电压表测量电路中的电流和电压的大小和相位关系。

4.测量电路的功率因数。

根据电流和电压的相位关系计算电路的功率因数。

5.调整电路中的电容或电感的数值。

通过改变电容或电感的数值，观察功率因数的变化。

6.记录实验数据。

记录测量结果和调整参数的过程，进行数据分析和讨论。

实验注意事项：1.在拼接和连接电路元件时，要确保电路连接正确、接触良好，避免因接触不良造成测量误差。

2.在测量电路中的电压和电流时，要注意选择合适量程的电压表和电流表，并要保证测量的准确性。

3.在调整电路中的电容或电感时，要小心操作，避免短路或过载，以免对电路和仪器造成损坏。

实验结果分析：通过测量和分析实验数据，可以得出以下结论：1.电路中的电阻、电容和电感的阻抗值会影响电路的功率因数。

当电阻值较大，电容值较小，电感值较大时，电路的功率因数较低。

2.调整电路中的电容或电感数值可以改善电路的功率因数。

增加电容值或减小电感值可以提高电路的功率因数。

3.大功率因数的电路具有较低的无功功率，能够提高电能的利用率，并减少电能的浪费。

实验总结：通过本次实验，我们对单相交流电路的测量方法和技巧有了更深入的了解，并且掌握了如何调整和改善单相交流电路的功率因数。

实验结果表明，优化电路的功率因数可以提高电能的利用效率，减少能源浪费。

日光灯电路及功率因数的提高
一、实验目的
1.了解日光灯电路的组成，工作原理和安装方法；
2.验证单相交流电路中的电流、电压和功率的关系；
3.了解电感性电路提高功率因数的方法和意义；
4.学习交流电流表，交流电压表和功率表的使用方法。

二、实验内容
1. 按照图1正确连接日光灯的实验电路,首先不并联电容C，即开关S断开，测量日光灯管、镇流器及整个电路的各部分电压、电流和功率，并将结果记于表1中。

根据测量数据了解串联交流电路中，各部分电压和电流之间的相量关系。

图1 日光灯实验电路
2. 在实验内容1的基础上，并联容量不同的电容来提高日光灯的功率因数。

测量各部分的电压、电流和功率，将实验数据记录于表1中。

电容变化范围为1～15μF，要求选择至少七个不同的电容值来观察电路中各个物理量的变化，并与实验内容1的数据进行比较与分析，了解并联交流电路中，各部分电压和电流之间的相量关系。

根据实验数据分析并联不同电容对整个电路功率的影响。

表1 实验数据
3. 在内容2基础上，根据总电流的变化规律探究功率因数接近于1时电容量的近似值，然后选择几个具有代表性的电容值，再次测量电路的总电压、总电流和总功率，并计算功率因数。

设计电容选择方案，并将实验数据记录于表2中。

分析并联不同电容对功率因数的影响。

表2 并联不同电容后的功率因数。

单相电路参数测量及功率因数的提高一实验目的1．掌握单相功率表的使用。

2．了解日光灯电路的组成、工作原理和线路的连接。

3．研究日光灯电路中电压、电流相量之间的关系。

4．理解改善电路功率因数的意义并掌握其应用方法。

二实验原理1．日光灯电路的组成日光灯电路是一个RL串联电路，由灯管、镇流器、起辉器组成，如图3－1所示。

由于有感抗元件，功率因数较低，提高电路功率因数实验可以用日光灯电路来验证。

图3－1日光灯的组成电路灯管：内壁涂上一层荧光粉，灯管两端各有一个灯丝（由钨丝组成），用以发射电子，管内抽真空后充有一定的氩气与少量水银，当管内产生辉光放电时，发出可见光。

镇流器：是绕在硅钢片铁心上的电感线圈。

它有两个作用，一是在起动过程中，起辉器突然断开时，其两端感应出一个足以击穿管中气体的高电压，使灯管中气体电离而放电。

二是正常工作时，它相当于电感器，与日光灯管相串联产生一定的电压降，用以限制、稳定灯管的电流，故称为镇流器。

实验时，可以认为镇流器是由一个等效电阻R L和一个电感L串联组成。

起辉器：是一个充有氖气的玻璃泡，内有一对触片，一个是固定的静触片，一个是用双金属片制成的U形动触片。

动触片由两种热膨胀系数不同的金属制成，受热后，双金属片伸张与静触片接触，冷却时又分开。

所以起辉器的作用是使电路接通和自动断开，起一个自动开关作用。

2．日光灯点亮过程电源刚接通时，灯管内尚未产生辉光放电，起辉器的触片处在断开位置，此时电源电压通过镇流器和灯管两端的灯丝全部加在起辉器的二个触片上，起辉器的两触片之间的气隙被击穿，发生辉光放电，使动触片受热伸张而与静触片构成通路，于是电流流过镇流器和灯管两端的灯丝，使灯丝通电预热而发射热电子。

与此同时，由于起辉器中动、静触片接触后放电熄灭，双金属片因冷却复原而与静触片分离。

在断开瞬间镇流器感应出很高的自感电动势，它和电源电压串联加到灯管的两端，使灯管内水银蒸气电离产生弧光放电，并发射紫外线到灯管内壁，激发荧光粉发光，日光灯就点亮了。

提高功率因数实验报告引言：功率因数是电路中一个重要的参数，用来衡量电路对功率的利用效率。

功率因数越高，电路能更有效地利用输入电能转化为有用的输出功率。

为了提高功率因数，在实验中我们进行了一番研究和探索。

一、背景知识：功率因数是指电流与电压之间的夹角的余弦值，通常用cosφ来表示。

当电路中的电流和电压完全同相，即夹角为0时，功率因数为1，这意味着电路有效利用了输入电能。

而如果电流和电压之间的夹角为90度，此时功率因数为0，电路无法有效利用输入电能。

二、实验目的：本次实验的目的是通过实验研究，探索提高功率因数的方法和手段。

我们希望能找到一种方法，使得电路中的功率因数尽可能接近1，以提高电路的效率和稳定性。

三、实验方法：1. 实验装置：本次实验使用了一台交流供电电源、一块功率因数测试仪和一台示波器。

2. 实验步骤：首先，我们将交流供电电源与待测电路连接，确保电路中的电压和电流能够被测试仪正确测量。

然后，我们使用示波器观测电路中的电流和电压波形。

接下来，我们将调整电路中的元件，改变电路的结构和参数，以使功率因数得到改善。

这可能包括改变电容器或电感器的数值，调整电路中的电阻等。

在每一次调整后，我们使用功率因数测试仪测量电路中的功率因数，并记录结果。

四、实验结果：经过一番调整，我们得到了一些有关提高功率因数的实验结果。

以下是一些值得注意的发现：1. 增加功率因数的方法：通过在电路中添加补偿电容或补偿电感，我们可以显著提高功率因数。

这些补偿元件能够改变电流和电压之间的相位关系，从而使得功率因数接近1。

2. 调整电路参数的重要性：我们发现，调整电路中的参数对于改善功率因数十分重要。

例如，在并联电路中增加电阻和电感，可以有效地提高功率因数。

3. 实验结果的可重复性：我们进行了多次实验，结果显示，通过相同的调整方法，可以得到相似的功率因数改善结果。

这表明我们的实验结果是可重复的，提高功率因数的方法是有效的。

五、讨论：通过本次实验，我们发现了一些有关提高功率因数的方法和技巧。

功率因数提高
一、实验目的
1、了解荧光灯的结构及工作原理。

2、掌握对感性负载提高功率的方法及意义。

二、实验原理
荧光灯管A，镇流器L，启动器S组成，当接通电源后，启动器内发生辉放电，双金属片受热弯曲，触点接通，将灯丝预热使它发射电子，启动器接通后辉光放电停止，双金属片冷却，又把触电断开，这是镇流器感应出高电压加在灯管两端使荧光灯管放电，产生大量紫外线，灯管同壁的荧光粉吸收后辐射出可见光，荧光灯就开始正常的工作，启动器相当一只自动开关，能自动接通电路和开端电路。

伏在功率因数过低，一方面没有充分利用电源容量，另一方面又在输电电路中增加损耗。

为了提高功率因数，一般最常用的方法是在伏在两端并联一个补偿电容器，抵消负载电流的一部分无功分量。

三、实验内容
1、按图二接线，经老师检查无误，开启电源。

2、用交流电压表测总电压U，镇流电路两端电压Ul及灯管两端电压UA，用交流电流表测总电流I，灯光支路电流Ia及电容支路电流Ic，用功率表测其功率P。

四、实验结论
随着功率因数的提高，负载电流明显降低。

五、实验心得
1注意电容值，以免接入大电容时，电流过大。

2不能带电操作。

实验八 日光灯电路的连接及功率因数的提高一、实验目的1.学习功率表的使用；2.学会通过U 、I 、P 的测量计算交流电路的参数；3.掌握提高电感性电路功率因数的方法。

二、原理说明日光灯结构图如图8-1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。

图8-1日光灯结构图 图8-2工作原理图日光灯工作后，启辉器断开，灯管相当于一电阻R ，镇流器可等效为电阻R L和电感X L 的串联，所以整个电路可等效为一R 、L 串联电路，其电路模型如图8-2所示。

在电路中日光灯管与镇流器串联构成一个电感性负载电路，由于镇流器本身电感较大，故整个电路功率因数很低。

整个电路消耗的功率P 包括日光灯管消耗功率（P R =U 2I L ）以及镇流器所消耗的有功功率（P L =P-P R ），用功率表直接可以测量。

也可以用交流电压表，电流表及功率表，测出电路的总电压U 、电流I 和总功率P ，则电路的功率因数可用下式计算：UI PCOS =ϕ为了提高电路的功率因数，可以用并联电容器的办法，使流过电容器的无功电流分量与感性负载中的无功电流分量互相补偿，减少电压和电流之间的相位差，从而提高了功率因数。

由于电源的电压是固定的，所以并联电容器并不影响感性负载的正常工作，即感性负载支路的电流、功率和功率因数并不随并联电容量的多少而改变，仅仅是电路总电流及总功率因数发生变化。

电路基础实验六实验名称单相交流电路及功率因数的提高一. 实验目的1、通过RL串联电路掌握单相交流电路的电压、电流、复阻抗之间的相量关系、有效值关系。

2、熟悉日光灯电路的组成，各元件的作用及日光灯的工作原理，学会日光灯电路的连接，了解线路故障的检查方法。

3、掌握交流电路的电压、电流和功率的测量方法。

4、掌握提高感性负载功率因数的方法。

二. 实验原理镇流器是一个铁心线圈，其电感L比较大，而线圈本身具有电阻R1。

日光灯在稳态工作时近似认为是一个阻性负载R2。

镇流器和灯管串联后接在交流电路中，可以把这个电路等效为RL串联电路。

图(1)日光灯电路图(2)日光灯等效电路因镇流器本身的电感较大，故整个电路的功率因数较低，为了提高电路的功率因数，可以采用在日光灯两端并联电容的方法。

并联电容后电路的总电流。

由于电容的无功电流抵消了一部分日光灯电流中的感性无功分量，所以总电流将减小，电路的功率因数被提高。

由于电源电压是固定的，并联电容器并不影响感性负载的工作状态，即日光灯支路的电流、功率和功率因数并不随并联电容的大小而改变，仅是电路的总电流及总功率因数发生变化。

提高电路的功率因数能够减小供电线路的损耗及电压损失，提高电源设备的利用率而又不影响负载的工作，所以并联电容器提高电路的功率因数的方法被供电部门广泛采用。

三. 实验设备序号名称型号与规格数量备注1 交流电压表0～500V 1 实验台2 交流电流表０～5A 1 实验台3 功率表 1 实验台4 自耦调压器 1 实验台5 日光灯灯管30W 1 实验台6 镇流器、启辉器与30W灯管配用各1 实验台7 电容器1μF,2.2μF,4.7μF/500V 各1 电工原理18 电流插座 3 实验台四. 实验内容及数据测量数值计算值P(W)cosφI(mA)U(V)U RL(V)U R(V)R1(Ω)L(H)cosφL R2(Ω)正常工作值29.47L0.53255220.0171.2109.424.19 2.140.036429.023、电容值(μF)测量数值P (W) cosφ′U (V)总电流I (mA)负载电流IRL(mA)电容电流IC(mA)0.47 29.6 L 0.59 220.0 230 257 431 29.97 L0.67 220.0 205 260 782.2 30.14 L0.89 220.0 157 261 1674.3 30.71 C0.75 220.0 187 260 327五.数据分析六. 思考题1、当日光灯上缺少了启辉器时，人们常用一根导线将启辉器的两端短接一下，然后迅速断开，使日光灯点亮或用一只启辉器去点亮多只同类型的日光灯，这是为什么？2、为了改善电路的功率因数，常在感性负载上并联电容器，此时增加了一条电流支路，试问电路的总电流是增大还是减小，此时感性支路的电流和功率是否改变？3、提高线路功率因数为什么只采用并联电容器法，而不用串联法？所并联的电容器是否越大越好？4、本节实验中，为了改善功率因数，分别并联了四个容值由小到大不等的电容，对应的功率因数是否也随之由小到大的变化？如果不是，分析原因。

交流电路功率因数的改善实验报告
实验目的：研究如何通过改变电路元件，改善交流电路的功率因数。

实验材料：电阻器、电容器、电感器、交流电源、万用表、示波器等。

实验步骤：
1.将电阻器连接到交流电源电路中，测量电路的功率因数。

2.将电容器连接到交流电源电路中，并调节电容器的电容值，测量电路的功率因数。

3.将电感器连接到交流电源电路中，并调节电感器的电感值，测量电路的功率因数。

4.根据测得的数据，分析并比较电阻器、电容器和电感器对电路功率因数的影响。

实验结果：经过实验，我们得出如下结果：
1.当电路中只有电阻器时，功率因数较低，无法有效利用电能。

2.当电路中添加电容器时，电路的功率因数得到了改善，并且随着电容值的增大，功率因数也会逐渐提高。

3.当电路中添加电感器时，电路的功率因数也得到了改善，并且随着电感值的增大，功率因数也会逐渐提高。

实验结论：通过实验，我们可以得出如下结论：
1.在交流电路中，只有电阻器是不能够起到改善功率因数的作用的。

2.电容器和电感器可以有效地改善交流电路的功率因数，而且电容器和电感器的大小对功率因数的影响是不同的，需要根据实际情况进行选择。

3.在实际电路中，可以通过组合使用电阻器、电容器和电感器，来达到更好的功率因数调节效果。