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百度文库- 让每个人平等地提升自我实验报告课程名称：电工电子学实验指导老师：实验名称：单向交流电路一、实验目的1.学会使用交流仪表（电压表、电流表、功率表）。
2.掌握用交流仪表测量交流电路电压、电流和功率的方法。
3.了解电感性电路提高功率因数的方法和意义。
二、主要仪器设备1.实验电路板2.单相交流电源(220V)3.交流电压表或万用表4.交流电流表5.功率表6.电流插头、插座三、实验内容1.交流功率测量及功率因素提高按图2-6接好实验电路。
图2-6(1)测量不接电容时日光灯支路的电流I RL和电源实际电压U、镇流器两端电压U L、日光灯管两端电压U R及电路功率P，记入表2-2。
计算：cosφRL= P/ (U·I RL)=测量值计算值U/V U L/V U R/V I RL/A P/W cosφRL219 172 112表2-2专业：姓名：学号：__ _日期：地点：(2)测量并联不同电容量时的总电流I和各支路电流I、I及电路功率，记入表2-3。
并联电容C/μF测量值计算值判断电路性质(由后文求得) I/A I C/A I RL/A P/W cosφ电感性1 电感性电感性电感性电感性电感性表2-3注：上表中的计算公式为cosφ= P/( I ·U)，其中U为表2-2中的U=219V。
四、实验总结1.根据表2-2中的测量数据按比例画出日光灯支路的电压、电流相量图，并计算出电路参数R、R L、X L、L。
如图，由于I RL在数值上远远小于各电压的值，因而图中只标明了方向，无法按比例画出。
另外，此处I RL是按照U R的方向标注的。
(如若按照cosφRL=，得I RL与U的夹角φRL=-63°，则I RL与U R的方向有少许差别，这会在后文的误差分析中具体讨论。
)R=U R/I RL= Ω据图得U L与I RL夹角为81°，则得：R L+jX L=Z=U L/I RL=+ j因而得：R L= ΩX L= ΩL= X L/2пf= H2.根据表2-3的数据，按比例画出并联不同电容量后的电源电压和各电流的相量图，并判别相应电路是电感性还是电容性。
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。
单相交流电路习题(1)电工技术综合试题单相交流电路基础习题班级________姓名_________学号_________一、是非题1、正弦交流量的振幅随时间变化。
（）2、直流电流为10A和交流电流有效值为10A的两电流，在相同的时间内分别通过阻值相同的两电阻，则两电阻的发热量是相等的。
（）3、交流电气设备的铭牌上所给出的电流，电压均为有效值。
（）4、纯电感交流电路中，电流的相位超前电压90。
（）5、在单相交流电路中，测得日光灯管两端电压和镇流器的两端的电压之和大于电源电压。
（）6、交流电的频率增加时，电感的感抗X1将会增加，而电容的容抗将会减小。
（）7、在感性电路中，并联电容后，可提高功率因数，电流增大，有功功率也增大。
（）8、视在功率等于有功功率与无功功率数量和。
（）9、在三相四线制供电线路中，零线（地线）可允许接熔断器。
（）10、在感性负载电路中，加接电容器，可补偿提高功率因数，其效果是减少了电路总电流，使有功功率减少，节省电能。
（）11、把100欧电阻接在220伏直流电路中，或接在有效值为220伏的交流电路中，其发热效应是相同的。
（）12、在纯电感交流电路中，电压的相位超前电流90。
（）13、在交流供电线路中，常用并联电容的方法提高功率因数。
（）14、在三相四线制中，当三相负载不平衡时，三相电压值仍相等，但中线电流不等于零。
（）15、在感性负载两端并联适当的电容器后，可使电路中总电流减少，并使总电流与电压之间相差小于未并联电容时电流与电压间的相差，因此提高了功率因数。
（）16、正弦交流电的频率提高时，通电线圈的感抗越大。
（）17、由于纯电感电路不含电阻，所以当外加交流电压以后，电路是短路的。
（）18、电容器在电路接通的瞬间，电流很大。
（）19、电感线圈在电路接通瞬间，电流为零。
（）20、对感性电路，若保持电源电压不变而增大电源的频率，则此时电路中的电流将减少。
（）21、正弦交流电路的最大值和有效值随时间变化。
实验一直流电路一、实验目的1．验证叠加原理和戴维南定理的内容,加深理解其内涵。
2．学习使用稳压电源。
3．掌握用数字万用表测量直流电量的方法。
二、相关知识叠加原理是线性电路中的普遍性原理,它是指当有几个电源同时作用于线性电路时,电路中所产生的电压和电流等于这些电源分别单独作用时在该处所产生的电压和电流的代数和。
在分析一个复杂的线性网络时,可以利用叠加原理分别考虑各个电源的影响,从而使问题简化,本实验通过测量各电源的作用来验证该原理。
戴维南定理是指在线性电路中,任何一个有源二端网络总可以看做一个等效电源,等效电源的电动势就等于该网络的开路电压U O，等效电源的内阻R O等于该网络中所有电源置零(电压源短路,电流源开路)后所得无源网络的等效电阻。
如图1—1所示有源二端网络图（a）可以由图（b）等效代替。
利用戴维南定理可以把复杂电路化简为简单电路,从而使计算简化。
（a）（b）图1—1 有源二端网络及其等效电路有源二端网络等效内阻R O的三种测量方法：1．开路短路法。
若图（a）的AB端允许短路，可以测量其短路电流I S，再测AB端的开路电压U O，则等效电阻R O=U O／I S。
2．外特性法。
在AB之间接一负载电阻R L如图（a）所示，测绘有源二端网络的外特性曲线U= f（I），该曲线与坐标轴的交点为U O和I S，则R O=U O／I S。
3．直接测量法。
使有源二端网络中的电源置零（电压源短路，电流源开路），用万用表电阻挡直接测量AB端的阻值R O。
三、预习要求1．复习教材中有关叠加定理和戴维南定理的内容,掌握其基本要点,注意其使用条件。
2．阅读实验指导中有关仪器的使用方法：3．预习本次实验内容，作好准备工作。
（1）熟悉实验线路和实验步骤。
（2）对数据表格进行简单的计算。
（3）确定仪表量程。
四、实验线路原理图图1—2 叠加定理实验线路图图1—3 戴维南定理实验原理图图1—4 戴维南等效电路五、实验设备1．THHE—1型高性能电工电子技术实验台（双路稳压电源、数字电压表、数字电流表）。
实验十 功率因数的提高一、实验目的1.了解日光灯结构和工作原理；2.学习提高功率因数的方法；3.了解输电线线路损耗情况，理解提高功率因数的意义。
二、实验原理与说明1.正弦电流电路中，不含独立电源的二端网络消耗或吸收的有功功率P=UI cos ϕ,cos ϕ称为功率因数，ϕ为关联参考方向下二端网络端口电压与电流之间的相位差。
2.在工业用户中，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，导线上的压降也越大，由此导致电能损耗增加，传输效率降低，发电设备的容量得不到充分的利用。
从经济效益来说，这也是一个损失。
因此，应该设法提高负载端的功率因数。
通常是在负载端并联电容器，这样流过电容器中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不变，且随着负载端功率因数的提高，输电线路上的总电流减小，线路损耗降低，因此提高了电源设备的利用率和传输效率。
电路见图10-1。
3.图10—2是供电线路图，在工频下，当传输距离不长、电压不高时，线路阻抗1Z 可以看成是电阻R 1和感抗X 1相串联的结果。
若输电线的始端(供电端)电压为U 1，终端(负载端)电压为U 2，负载阻抗和负载功率分别为()222Z =R +jX 和P 2，负载端功率因数为2=cos λϕ，则线路上的电流为222P I U cos ϕ＝线路上的电压降为12U U -U ∆=输电功率为22221221P P P P P P P I R η∆===++ 式中，P 1为输电线始端测得的功率，P ∆为线路上的损耗功率。
实验时，可以用一个具有较小电阻的元件模拟输电线路阻抗，用日光灯模拟负载阻抗Z 2，研究在负载端并联电容器改变负载端功率因数时，输电线路上电压降和功率损耗情况以及对输电线路传输效率的影响。
图10-1 图10-2 负载的功率因数可以用三表法测U 、I 、P 以后，再按公式P=cos =UIλϕ计算得到，也可以直接用功率因数表或相位表测出。
功率因数的提高原理与应用【摘要】本文主要介绍了什么是功率因数和提高功率因数的实际意义，并探讨电路中提高功率因数的方法，其中主要介绍了感性负荷通过并联电容器来补偿电路原理。
【关键字】功率因数的意义；功率损耗；电感；电压损失；电容器【 abstract 】 this paper introduces what is the power factor and improve the power factor of practical significance in the circuit, and discusses the method of improving power factor, which mainly introduces the perceptual load through the parallel capacitor to compensate circuit principle.【 key words 】 the meaning of power factor; Power loss; Inductance; Voltage loss; capacitor随着社会的发展越来越快，各种家用电器如日光灯线路，电风扇，电冰箱，洗衣机，监控，电梯等大量普及到人们的日常生活中，居民家庭用电也在提高，并且工矿，建筑企业中使用的电动机也都在增大耗电需求需求；因此供电要求的功率也在大大增加。
因绝大多数的用电设备都属于感性负荷，感性负荷增加无功功率损耗，降低了功率因数，所以必须要提高功率因素一．电路功率因数的意义和提高意义单相正弦交流电路中所消耗的平均功率p=ＵＩcosØ，其中Ｕ为电路端口电压有效值，Ｉ为流过电路的电流有效值，Ø为Ｕ～Ｉ之间的夹角，cosØ就称为电路的功率因数。
设某感性负载的等效复阻抗为Ｚ，所以Ｚ＝Ｒ＋ｊＸ＝｜Ｚ｜∠Ø，当向负载Ｚ提供电能时，线路中流过的电流Ｉ＝Ｐ／ＵcosØ。
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。
实验7单相交流电路的测量及功率因数的提高摘要本文旨在介绍如何测量单相交流电路的电压、电流、功率、功率因数，以及如何提高功率因数。
首先，介绍了单相交流电路的基本结构。
然后，详细介绍了测量每个参数的方法和公式，说明了每个参数的意义和计算过程。
此外，本文还介绍了实现功率因数提高的几种技术，重点介绍了调整电容器或电感器的技术和额定功率因数技术。
最后，举例说明了功率因数改进的实际应用。
关键词：单相交流电路；电压；电流；功率；功率因数；调整电容器；额定功率因数AbstractThis paper aims to introduce how to measure the voltage, current, power and power factor of single-phase AC circuits, and how to improve the power factor. Firstly, the basic structure of single-phase AC circuits was introduced. Then, the methods and formulas for measuring each parameter were introduced in detail, and the meanings and calculation processes of each parameterwere explained. In addition, several technologies for realizing the improvement of power factor were introduced, and the adjustment technology of capacitors or inductors and rated power factor technology were mainly introduced. Finally, the practical application of power factor improvement was exemplified.Keywords: Single-phase AC circuits; Voltage; Current; Power; Power factor; Adjustment capacitors; Rated power factor一、单相交流电路介绍二、单相交流电路的测量要正确测量单相交流电路，我们需要计算电压、电流、功率以及功率因数。
《电⼯电⼦技术A》实验指导书《电⼯电⼦技术A》实验指导书电⼯技术部分实验学时：12学时实验⼀基尔霍夫定律⼀、实验⽬的1.对基尔霍夫电压定律和电流定律进⾏验证，加深对两个定律的理解。
2.学会⽤电流插头、插座测量各⽀路电流的⽅法。
⼆、原理说明KCL和KVL是电路分析理论中最重要的的基本定律，适⽤于线性或⾮线性电路、时变或⾮变电路的分析计算。
KCL和KVL是对于电路中各⽀路的电流或电压的⼀种约束关系，是⼀种“电路结构”或“拓扑”的约束，与具体元件⽆关。
⽽元件的伏安约束关系描述的是元件的具体特性，与电路的结构（即电路的接点、回路数⽬及连接⽅式）⽆关。
正是由于⼆者的结合，才能衍⽣出多种多样的电路分析⽅法（如节点法和⽹孔法）。
KCL指出：任何时刻流进和流出任⼀个节点的电流的代数和为零，即Σi(t)＝０或ΣI＝0KVL指出：任何时刻任何⼀个回路或⽹孔的电压降的代数和为零，即Σu(t)＝０或ΣU＝0运⽤上述定律时必须注意电流的正⽅向，此⽅向可预先任意设定。
序号名称型号与规格数量备注1 直流稳压电源0～30V 1台RTDG-12 直流数字电压表1块RTT013 直流数字毫安表1块RTT014 实验电路板挂箱1个RTDG02实验线路如图2-1所⽰。
图2-11.实验前先任意设定三条⽀路的电流参考⽅向，如图中的I1、I2、I3所⽰，并熟悉线路结构，掌握各开关的操作使⽤⽅法。
2.分别将两路直流稳压源接⼊电路，令E1＝6V，E2＝12V，其数值要⽤电压表监测。
3.熟悉电流插头和插孔的结构，先将电流插头的红⿊两接线端接⾄数字毫安表的“＋、－”极；再将电流插头分别插⼊三条⽀路的三个电流插孔中，读出相应的电流值，记⼊表2-1中。
4.⽤直流数字电压表分别测量两路电源及电阻元件上的电压值，数据记⼊表2-1中。
五、实验注意事项1.两路直流稳压源的电压值和电路端电压值均应以电压表测量的读数为准，电源表盘指⽰只作为显⽰仪表，不能作为测量仪表使⽤，恒压源输出以接负载后为准。
1 实验二单相交流电路及功率因数的提高一、实验目的1. 研究正弦稳态交流电路中电压、电流相量之间的关系。
2. 了解日光灯电路的特点理解改善电路功率因数的意义并掌握其方法。
二、原理说明 1. 交流电路中电压、电流相量之间的关系在单相正弦交流电路中各支路电流和回路中各元件两端的电压满足相量形式的基尔霍夫定律即∑I0和∑U0 图1所示的RC串联电路在正弦稳态信号U的激励下电阻上的端电压RU与电路械牡缌鱅同相位当R的阻值改变时RU和CU的大小会随之改变但相位差总是保持90°RU的相量轨迹是一个半圆电压U、CU与RU三者之间形成一个直角三角形。
即URUCU相位角φacr tg Uc / UR 改变电阻R时可改变φ角的大小故RC串联电路具有移相的作用。
图1 RC串联交流电路及电压相量2. 交流电路的功率因数交流电路的功率因数定义为有功功率与视在功率之比即cosφP / S 其中φ为电路的总电压与总电流之间的相位差。
交流电路的负载多为感性如日光灯、电动机、变压器等电感与外界交换能量本身需要一定的无功功率因此功率因数比较低cosφ0.5。
从供电方面来看在同一电压下输送给负载一定的有功功率时所需电流就较大若将功率因数提高如cosφ1 所需电流就可小些。
这样即可提高供电设备的利用率又可减少线路的能量损失。
所以功率因数的大小关系到电源设备及输电线路能否得到充分利用。
为了提高交流电路的功率因数可在感性负载两端并联适当的电容如图2所示。
并联电容以后对于原电路所加的电压和负载参数均未改变但由于cI的出现电路的总电流I 减小了总电压与总电流之间的相位差φ减小即功率因数cosφ得到提高。
2 2 交流电路的功率因数及改善3. 日光灯电路及功率因数的提高日光灯电路由灯管R、镇流器L和启辉器S组成C是补偿电容器用以改善电路的功率因数如图3所示。
其工作原理如下当接通220V交流电源时电源电压通过镇流器施加于启辉器两电极上使极间气体导电可动电极双金属片与固定电极接触。
实验二单相交流电路及功率因数的提高一、实验目的1.研究正弦稳态交流电路中电压、电流相量之间的关系。
2.了解日光灯电路的特点，理解改善电路功率因数的意义并掌握其方法。
二、原理说明1.交流电路中电压、电流相量之间的关系在单相正弦交流电路中，各支路电流和回路中各元件两端的电压满足相量形式的基尔霍夫定律，即：工I = 0和》U = 0图1所示的RC串联电路，在正弦稳态信号U的激励下，电阻上的端电压U R与电路中的电流I同相位，当R的阻值改变时，U R和U c的大小会随之改变，但相位差总是保持90°, U R的相量轨迹是一个半圆，电压U、U c与U R三者之间形成一个直角三角形。
即U = U R+ U c，相位角0= acr tg (Uc / U R)改变电阻R时，可改变$角的大小，故RC串联电路具有移相的作用。
URUc何RC串联电路图1 RC串联交流电路及电压相量2.交流电路的功率因数交流电路的功率因数定义为有功功率与视在功率之比，即：cos 0= P / S其中0为电路的总电压与总电流之间的相位差。
交流电路的负载多为感性(如日光灯、电动机、变压器等) ，电感与外界交换能量本身需要一定的无功功率，因此功率因数比较低(cos 0< 0.5)。
从供电方面来看，在同一电压下输送给负载一定的有功功率时，所需电流就较大；若将功率因数提高(如cos 0= 1 )，所需电流就可小些。
这样即可提高供电设备的利用率，又可减少线路的能量损失。
所以，功率因数的大小关系到电源设备及输电线路能否得到充分利用。
为了提高交流电路的功率因数，可在感性负载两端并联适当的电容C, 如图2所示。
并联电容C以后，对于原电路所加的电压和负载参数均未改变，但由于i c的出现，电路的总电流I减小了，总电压与总电流之间的相位差0减小，即功率因数COS0得到提高。
图2交流电路的功率因数及改善3.日光灯电路及功率因数的提高日光灯电路由灯管R、镇流器L和启辉器S组成，C是补偿电容器，用以改善电路的功率因数，如图3所示。
课内实验二 单相电路参数测量及功率因素的提高一 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由灯管，镇流器，启辉器组成，如图4.2.1所示。
日光灯管 A补偿电容 C~ 220V起辉器 S镇流器 LL I I C4.2.1日光灯的组成电路图灯管：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，真空情况下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：是绕在硅钢片铁芯上的电感线圈。
它有两个作用，一是在启动过程中，启辉器突然断开时，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起燃。
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小电阻和一个电感串联组成。
启辉器：是一个充有氖气的玻璃炮，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，灯管尚未放电，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启辉器的二个触片上，启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，由于启辉器中动、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发出紫外线射到灯管内壁，激发荧光粉发光，日光灯就点亮了。
单相交流电路及功率因数的提高
工作资料 2008-11-23 16:25 阅读351 评论0
字号：大中小
一、实验目的
1. 研究正弦稳态交流电路中电压、电流相量之间的关系。
2. 了解日光灯电路的特点，理解改善电路功率因数的意义并掌握其方法。
二、原理说明
1. 交流电路中电压、电流相量之间的关系在单相正弦交流电路中，各支路电流和回路中各元件两端
的电压满足相量形式的基尔霍夫定律，即
ΣI＝0和ΣU＝0
图12-1所示的RC串联电路，在正弦稳态信号U的激励下，电阻上的端电压与电路中的电流同相位，当R的阻值改变时，和的大小会随之改变，但相位差总是保持90°，的相量轨迹是一个半圆，电压、与三者之间形成一个直角三角形。
即=+
相位角φ＝acr tg (Uc / UR)
改变电阻R时，可改变φ角的大小，故RC串联电路具有移相的作用。
2. 交流电路的功率因数
交流电路的功率因数定义为有功功率与视在功率之比，即
cosφ＝P / S
其中φ为电路的总电压与总电流之间的相位差。
交流电路的负载多为感性（如日光灯、电动机、变压器等），电感与外界交换能量本身需要一定的无功功率，因此功率因数比较低(cosφ＜0.5)。
从供电方面来看，在同一电压下输送给负载一定的有功功率时，所需电流就较大；若将功率因数提高 (如cosφ＝1 )，所需电流就可小些。
这样即可提高供电设备的利用率，又可减少线路的能量损失。
所以，功率因数的大小关系到电源设备及输电线路能否得到充分利用。
为了提高交流电路的功率因数，可在感性负载两端并联适当的电容Ｃ，如图12-2所示。
并联电容Ｃ
以后，对于原电路所加的电压和负载参数均未改变，但由于的出现，电路的总电流减小了，总电压与总电流之间的相位差φ减小，即功率因数cosφ得到提高。
3. 日光灯电路及功率因数的提高
日光灯电路由灯管R、镇流器L和启辉器S组成，C是补偿电容器，用以改善电路的功率因数，如
图12-3所示。
其工作原理如下：
当接通220V交流电源时，电源电压通过镇流器施加于启辉器两电极上，使极间气体导电，可动电极(双金属片)与固定电极接触。
由于两电极接触不再产生热量，双金属片冷却复原使电路突然断开，此时镇流器产生一较高的自感电势经回路施加于灯管两端，而使灯管迅速起燃，电流经镇流器、灯管而流通。
灯管起燃后，两端压降较低，起辉器不再动作，日光灯正常工作。
三、实验设备
序
号
名称型号与规格数量备注
1
自耦调压
器
0～220V 1 控制屏
2
交流电流
表
0～5A 1
RTT03-
1
3
交流电压
表
0～300V 1
RTT03-
1
4
单相瓦特
表
D34-W或其它 1 RTT04
5 白炽灯泡10W/220V 3
RTDG0 7
6 镇流器与30W灯管配用 1
RTDG0 8
7 启辉器 1
RTDG0 8
8 电容器1μF,2.2μF 4.7μF/400V
RTDG0 8
9 日光灯灯30W 1 控制屏
管
1 0 电流插座 3
RTDG0
8
四、实验内容
1. 用一只220V，10W的白炽灯泡和4.7μF/450V电容器组成如图12-1 所示的实验电路，经指导教师检查后，接通市电，将自耦调压器输出调至220V。
记录U、UR、UC值，验证电压三角形关系。
改变亮灯盏数(即改变R)成并联电容C之值，重复测量，数据记入表12-1中。
表12-1验证电压△关系
负载情况测量值计算值
R C
U(
v)
UR(
v)
Uc
(v)
U’(UR,UC组成RtΔ)
Δ
U
Ø
10
WR3
4.7μF
10
WR2
4.7Μf
10
WR1
2.2μF
2.日光灯线路接线与测量。
按图12-3组成线路，经指导教师检查后接通市电交流220V电源，调节自耦调压器的输出，使其输出电压缓慢增大，直到日光灯刚启辉点亮为至，按表12-2记录各表数据。
然后将电压调至220V，测量功率P和PR，电流I，电压U，UL，UR等值，计算镇流器等值电阻r和等效电感L。
表12-2日光灯电路的测量
日光灯测量值计算值
工作状态
U(V
)
I(
A)
P(W
)
UR(
V)
UrL(
V)
Pr(
W)
r(Ω)L(H)
启辉状
态
正常工
作
3. 并联电路──电路功率因数的改善。
按图12-3组成实验线路。
经指导老师检查后，接通市电，将自耦调压器的输出调至220V，记录功率表，电压表读数，通过一只电流表和三个电流插孔分别测得三条支路的电流，改变电容值，进行重复测量。
电容值测量数值计算值
P(
w)
U(
v)
I(A)
IL(A
)
IC(A
)
cos
Ф
I’A
Cos’
Ф
1µF
2.2µF
3.2µF
4.7µF
5.7µF
6.9µF
五、实验注意事项
1.本实验用交流市电220V，务必注意用电和人身安全。
2.功率表要正确接入电路，读数时要注意量程和实际读数的折算关系。
3.线路接线正确，日光灯不能启辉时，应检查启辉器及其接触是否良好。
六、预习思考题
1.参阅课外资料，了解日光灯的启辉原理。
2.在日常生活中，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？
3.为了提高电路的功率因数，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，此时感性元件上的电流和功率是否改变？
4.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？所并的电容器是否越大越好？
5.若日光灯在正常电压下不能启动点燃，如何用电压表测出故障发生的位置?试简述排除故障的过
程?
七、实验报告
1.完成数据表格中的计算，进行必要的误差分析。
2.根据实验数据，分别绘出电压、电流相量图，验证相量形式的基尔霍夫定律。
3.讨论改善电路功率因数的意义和方法。
4.装接日光灯线路的心得体会及其他。
