日光灯电路与功率因数的提高

实验五 日光灯电路与功率因数的提高一、 实验目的1． 了解日光灯电路的结构、工作原理和线路的联接。

2． 把握提高功率因数的方式，熟悉提高功率因数的意义。

3． 进一步熟练交流电压表、电流表和功率表的利用。

二、 实验仪器交流电流表 交流电压表 功率表 日光灯电路组件 可变电容器 自耦变压器 三、 预习要求1． 温习有关正弦交流电路功率和谐振电路的内容。

2． 温习功率表的利用方式。

3． 了解日光灯电路的组成和工作原理。

四、 实验原理1． 提高功率因数的意义。

在正弦电路中，一端口上有功功率与视在功率之间的关系为：φφcos cos S UI P == 式中：φcos 为功率因数，φ是电压与电流的相位差，也是无独立源一端口的阻抗角。

当功率因数较低时，一方面会使设备的容量无法被充分利用；另一方面，当电源电压和负载功率一按时端线电流较大，功率损耗增加。

因此，提高负载的功率因数，关于降低电能损耗，提高输电效率具有重要的经济意义。

2． 提高功率因数的方式提高功率因数，能够依照负载的性质在电路中接入适当的电抗元件。

在实际电路中，用电负载多为感性，如电动机、电器、日光灯等，它们的等效电路相当于电阻与电感元件的串联。

在不改变负载的结构和工作状态的前提下，简单易行的方式是在这种感性负载两头并联补偿电容器，如图1-32所示。

图1-32 提高功率因数实验电路 图1-33 相量图U I ..由于感性负载中的感性无功电流，与并联电容中的容性无功电流，二者彼此补偿，相当于提高了功率因数。

由图1-33所示相量图分析可知，并联电容后，使电路的总电压与总电流之间的相位差减小，即提高了并联电路的功率因数，而负载本身仍能够正常工作。

固然，所并联的电容值应该有一个适当的范围，若是太大可能会使整个并联电路呈现容性，达不到提高功率因数的目的。

通过对相量图的分析，还能够看出，功率因数增大时，电路中的总电流减小，功率因数减小时，总电流增大。

实验1.8 日光灯电路及功率因数的提高第一部分 实验指导书(本实验2学时)1. 实验目的（1） 了解日光灯电路的组成、工作原理和线路的连接；（2） 熟悉正弦交流电路的主要特点：1） 掌握交流串联电路中总电压与各部分电压的关系；2） 掌握交流并联电路中总电流与支路电流的关系；3） 了解感性负载电路提高功率因数的方法；4） 学习正确使用交流电流表、交流电压表和功率表。

2. 实验器材与设备日光灯电路实验装置、交流电流表、电压表和功率表、耐压400V 以上的电容器等。

3. 实验内容与要求（1） 实验线路见图1-11。

把日光灯管看成电阻，把镇流器看成感性元件。

（2） 连接实验线路，进行测试，记录数据：1） 首先点亮日光灯，按所设计的表格测试电源电压U ，灯管电压U R 、镇流器电压U L 、电流I 及功率P ，计算功率因数；2） 并联不同的电容（1μF -5μF ），再分别测试各电压及灯管电流I R 、电容电流I C 、总电流I 及功率P ，并计算功率因数。

图1-11 日光灯实验电路4. 预习要求（1） 在开放实验室时提前进行调研，了解日光灯电路实验装置的结构及使用方法。

（2） 画出日光灯电路的实验线路图（画出功率表、电压表、电流表的连接方法）。

（3） 自拟实验步骤并设计出测量数据的表格。

1） 日光灯正常工作后，不并联电容所应测试和计算的数据表格。

2） 并联不同容量的电容后所应测试和计算的数据表格。

测电流插座（4）了解功率表的使用方法。

5. 实验注意事项（1）日光灯起动电流较大，起动时要小心电流表的量限，以防损坏电流表。

（2）不能将220V的交流电源不经过镇流器而直接接在灯管两端，否则将损坏灯管。

（3）在拆除实验线路时，应先切断电源，稍后将电容器放电，然后再拆除。

（4）线路接好后，必须经教师检查允许后方可接通电源，在操作过程中要注意人身及设备安全。

6. 实验报告要求（1）画出实验电路图并简述其工作原理。

（2）将所测得的实验数据和计算数据填写在所设计的表格内。

日光灯电路及功率因数的提高实验报告1.实验目的：本实验主要是为了了解日光灯的电路原理，以及通过不同方式提高日光灯的功率因数，从而达到节能的目的。

2.实验原理：日光灯是一种比较常见的照明灯具，其原理是通过放电管中的气体放电来产生紫外线，同时紫外线通过荧光粉的激发产生可见光线。

在电路方面，日光灯的电路主要包括电源电路、点火电路和预热电路。

其中，电源电路主要是为了提供足够的工作电压和电流，电路中通常采用交流电源。

点火电路则是为了在启动时提供足够的高压，以便放电管内部形成气体放电和紫外线辐射，最终点亮日光灯。

预热电路则是为了提供足够的预热电流，以便减小放电管的点火电压。

在实验中，我们主要关注提高日光灯的功率因数，其中功率因数是指电路中所消耗的有用功率与视在功率之比。

功率因数越高，电路的能量利用效率也就越高。

在日光灯电路中，功率因数主要受到电容器的影响。

常规日光灯中的电容器通常采用交流电容器，其功率因数较低，只有0.5-0.7左右。

因此，为了提高日光灯的功率因数，我们需要通过改进电路中的电容器来实现。

有几种提高日光灯功率因数的方法，其中较为常见的包括：(1)更换电容器：我们可以通过更换高效的交流电容器或相控交流电容器来提高电路的功率因数。

相控交流电容器比较适合纠正交流电路因为电感而导致功率因数下降的问题。

(2)串联电感：我们可以在电路中增加合适的电感，以降低电路中负载电流的频率，从而提高功率因数。

(3)使用电子镇流器：电子镇流器相对传统的电子镇流器来说，具有更高的效率和功率因数，可以大大减小电路中的损耗和浪费。

3.实验过程：本次实验主要选用更换电容器和串联电感两种方法来提高日光灯的功率因数。

具体步骤如下：(1)连接电路：我们首先按照实验装置要求，连接好日光灯的电路。

(2)记录数据：我们记录下日光灯启动前和启动后的功率因数、功率、电流、电压等数据，作为基准数据。

(3)更换电容器：接下来我们将原来的电容器更换为高效的相控交流电容器，再次记录相关数据。

实验六 日光灯电路及功率因数的提高一、实验目的1.验证单相交流电路中的电流、电压和功率关系的理论；2.了解日光灯电路的组成，工作原理和安装方法；3.了解用电容器改善功率因数的方法和意义；4.学习功率表的使用方法。

二、实验原理电力系统中的负载大部分是感性负载，其功率因数较低，为提高电源的利用率和减少供电线路的损耗，往往采用在感性负载两端并联电容器的方法，来进行无功补偿，以提高线路的功率因数。

日光灯电路为感性负载，其功率因数一般在0.3～0.4左右，在本实验中，利用日光灯电路来模拟实际的感性负载观察交流电路的各种现象。

1.日光灯的工作原理如图6-1所示，日光灯电路由荧光灯管、镇流器和启辉器三部分组成：(1)灯管：日光灯管是一根玻璃管，它的内壁均匀地涂有一层薄薄的荧光粉，灯管两端各有一个阳极和一根灯丝。

灯丝由钨丝制成，其作用是发射电子。

阳极是两根镍丝，焊在灯丝上，与灯丝具有相同的电位，其主要作用是当它具有正电位时吸收部分电子，以减少电子对灯丝的撞击。

此外，它还具有帮助灯管点燃的作用。

灯管内还充有惰性气体(如氮气)与水银蒸汽。

由于有水银蒸汽，当管内产生辉光放电时，就会放射紫外线。

这些紫外线照射到荧光粉上就会发出可见光。

(2)镇流器：它是绕在硅钢片铁芯上的电感线圈，在电路上与灯管相串联。

其作用为：在日光灯启动时，产生足够的自感电势，使灯管内的气体放电；在日光灯正常工作时，限制灯管电流。

不同功率的灯管应配以相应的镇流器。

(3)启辉器：它是一个小型的辉光管，管内充有惰性气体，并装有两个电极：一个是固定电极，一个是倒“U ”形的可动电极，如图6-3所示。

两电极上都焊接有触头。

倒“U ”形可动电极由热膨胀系数不同的两种金属片制成。

点燃过程：日光灯管、镇流器和启辉器的联接电路如图6-1所示。

刚接通电源时，灯管内气体尚未放电，电源电压全部加在启辉器上，使它产生辉光放电并发热，倒“U ”形的金属片受热膨胀，由于内层金属的热膨胀系数大，双金属片受热后趋于伸直，使金属片上的触点闭合，将电路接通。

实验日光灯电路及功率因数的提高
日光灯电路是利用线圈产生的磁场去振荡电容，从而产生交流电子供电。

它可以实现
电源节省，减少维护费用，延长寿命，同时提高质量。

首先要提高日光灯电路的功率因数，就要充分利用电容和磁场的峰值。

当磁场的能量
大于电容的电荷时，需要在线圈上加电容，这样可以使电路的功率因数得到提高。

另一部分是采用电容式滤波器来降低共振频率和降低电磁兼容性。

对于逆变器来说，
可以采用拓扑电路，加大线圈抗线圈电容的电容，使逆变器线圈的抗热能力变得越来越高。

此外，还可以使用变频技术，使振荡电路的周期性变化。

由于变频波形的功率因数小，所以可以提高整个系统的稳定性，减少热散离的发生，同时满足灯具的质量要求。

最后要考虑的是，应该采用适宜的驱动电压，选择外部组件，如电容器、开关设备、
控制电路和散热器等，以提高电路发挥的能力。

调节电压和电流，使日光灯具的电流得到
控制，减少日光灯电路中电池的功耗，进一步提升日光灯电路的功率因数。

总之，想要提高日光灯电路的功率因数，就要通过利用线圈滤波器、变频技术以及外
部组件的优势来加强对磁场和电容的利用，使整个系统的能力不断提升，从而达到提高功
率因数的有效目的。

精品资源日光灯电路及功率因数的提高一、实验目的1、了解日光灯电路的工作原理及其接线方法。

2、掌握提高感性负载（RL电路）功率因数的方法。

3、通过实验分析阻抗的串联并联电路，并了解电容与电感的互补作用。

4、进一步掌握功率表。

功率因数表的使用方法。

二、实验任务1、了解日光灯电路的工作原理。

日光灯电路由灯管、启动器和镇流管三个元件组成，接线方式如图2－1－1所示。

(1)日光灯管：灯管是内壁涂有荧光物质的细长玻璃瞥，管的两端装有灯丝电极，灯丝上涂有受热后易发射电子的氧化物，管内充有稀薄的惰性气体和少量的水银蒸汽。

它的起辉电压是400~600v，起辉后管压降只有90V左右。

因此，日光灯不能直接接在220v电源上使用。

(2)启动器：它相当于—个自动开关，是由—个充有氖气的辉光管和一个小容量的电容器组成。

辉光管的两个金属电极离得相当远，当接通电源时，由于日光灯没有点亮，电源电压全部加在启动器辉光管的两个电极之间，使辉光管放电放电产生的热量使u形电极受热趋于伸直，两电极接触，这时日光灯的灯丝通过两电极与镇流器及电源构成—个回路。

灯丝因有电流通过而发热，从而使氧化物发射电子。

同时，辉光管两电极接通时，电极间的电压为零，辉光放电停止，u形双金属片因温度下降而复原，使两电极分开，这时回路中的电流突然切断，于是在镇流器两端产生—个瞬时高压。

这个高电压和电源电压全部加在灯管两端，使热灯丝之间产生弧光放电并辐射紫外线，管内壁的荧光粉因受紫外线激发而发出可见光。

(3)镇流器：它是一个铁心线圈。

作用一是在订管起燃瞬间产生一高电压，帮助灯管起燃：二是在灯管点燃后，起着限流或分压作用。

灯管点燃后，可以认为是电阻性负载，镇流器是感性负载。

因此日光灯电路可看成是RL串联的交流电路，它的功率因数较低。

2．正确连接日光灯电路，接通电源，电压调至220v，使日光灯电路正常工作。

(灯管、镇流器和启动器都在实验台内部)测量电源电压U(v)、镇流器电压U1(v)、灯管电压U2(v)；电源电流I(mA)、灯管电流12(A)；日光灯电路的有功功率P1(w)和功串因数cos13．提高日光灯电路(RL串联电路或感性负载)的功率因数。

日光灯电路与功率因数的提高实验报告日光灯电路与功率因数的提高实验报告引言：在现代社会中，电能的消耗已成为一个重要的问题。

为了提高能源利用率和减少能源浪费，我们需要关注电路的功率因数。

本实验旨在研究日光灯电路中功率因数的提高方法，以期能为实际应用提供一定的参考。

一、实验目的本实验的主要目的是探究日光灯电路中功率因数的提高方法，并通过实验验证相关理论。

二、实验原理1. 功率因数的定义功率因数是指电路中有用功与视在功之比，用来衡量电路的有效使用程度。

功率因数的理论范围在0到1之间，数值越接近1，说明电路的有用功越高，能源利用效率越好。

2. 日光灯电路日光灯电路是一种常见的照明电路，由电源、镇流器和灯管组成。

在传统的日光灯电路中，功率因数通常较低，这会导致电能的浪费。

三、实验步骤1. 搭建传统日光灯电路按照传统的日光灯电路连接方式，搭建一个基础电路，包括电源、镇流器和灯管。

2. 测量功率因数使用功率因数测试仪，测量传统日光灯电路的功率因数，并记录测量结果。

3. 安装功率因数改善装置在电路中加入功率因数改善装置，该装置可以通过电容器或电感器来提高电路的功率因数。

根据实验要求选择合适的装置并进行安装。

4. 测量改进后的功率因数使用功率因数测试仪，再次测量改进后的日光灯电路的功率因数，并记录测量结果。

四、实验结果与分析通过实验测量，我们得到了传统日光灯电路和改进后电路的功率因数。

根据测量结果，我们可以得出以下结论：1. 传统日光灯电路的功率因数较低，通常在0.5左右。

这是由于电路中存在电感元件，导致电流与电压之间存在相位差，使得功率因数降低。

2. 安装功率因数改善装置后，电路的功率因数得到了明显提高。

改进后的电路功率因数通常能达到0.9以上，有些甚至可以接近1。

这是因为功率因数改善装置通过补偿电路中的电感元件，使得电流与电压之间的相位差减小，从而提高了功率因数。

3. 通过对比传统电路和改进后电路的功率因数，我们可以明显看出功率因数改善装置的有效性。

实验4.7 日光灯电路与功率因数的提高4.7.1实验目的1．熟悉日光灯的接线方法。

2．掌握在感性负载上并联电容器以提高电路功率因数的原理。

4.7.2实验任务 4.7.2.1基本实验 1．完成因无补偿电容和不同的补偿电容时电路中相关支路的电压、电流以及电路的功率、功率因数的测量和电路的总功率因数曲线cosθ′=f (C )的测量。

并测出将电路的总功率因数提高到最大值时所需补偿电容器的电容值。

(日光灯灯管额定电压为220V ，额定功率30W 。

) 2．完成图4-7-1所示点亮日光灯时所需电压U 点亮和日光灯熄灭时电压U 熄灭的测量。

3．定量画出电路的相量图。

完成镇流器的等效参数R L 、L 的计算。

4.7.2.2扩展实验保持U =220V 不变，当电路并联最佳电容器后使得总功率因数达到最大时，在电容器组两端并入20W 灯泡，通过并入灯泡的个数，使得总电流I 与无并联电容时的I 值大致相同，记录此时I 、I C 、I L 、P 以及流入灯泡的电流值。

4.7.3实验设备1．三相自耦调压器 一套 2. 灯管 一套 3．镇流器 一只 4. 起辉器 一只 5. 单相智能型数字功率表 一只 6. 电容器组/500V 一套 7. 电流插座 三付 8. 粗导线电流插头 一付 9. 交流电压表(0~500V) 或数字万用表 一只 10．交流电流表(0~5A) 一只 11．粗导线 若干图4-7-14.7.4 实验原理1．日光灯电路组成日光灯电路主要有灯管、启辉器和镇流器组成。

联接关系如图4-7-2所示。

2．日光灯工作原理接通电源后，启辉器内固定电极、可动电极间的氖气发生辉光放电，使可动电极的双金属片因受热膨胀而与固定电极接触，内壁涂有荧光粉的真空灯管里的灯丝预热并发射电子。

启辉器接通后辉光放电停止，双金属片冷缩与固定电极断开，此时镇流器将感应出瞬时高电压加于灯管两端，使灯管内的惰性气体电离而引起弧光放电，产生大量紫外线，灯管内壁的荧光粉吸收紫外线后，辐射出可见光，发光后日光灯两端电压急剧下降，下降到一定值，如40W 日光灯下降到110V 左右开始稳定工作。