实验七 日光灯电路及功率因数的提高

日光灯电路及其功率因数的提 高
日光灯电路
• 1、电路的组成：灯管、镇流器、启辉器
பைடு நூலகம்
灯管
• 灯管为一根均匀涂有荧光物质的玻璃管， 管内充有少量水银蒸汽和惰性气体，灯管 两端装有灯丝电极
镇流器
• 镇流器为一个铁心线圈，其作用是日光灯 起辉时，产生高压将灯管点亮；在日光灯 管工作时，限制电流。
启辉器
• 启辉器是一个充有氖气的玻璃泡并装有两 个电极（双金属片和定片）
日光灯电路
U
220V交流电源
N
改善功率因数
• 按图接线
i
实验数据
通过电流表和三个电流插座分别测得三条支路的电流 改变电容值，进行四次重复测量。
电容值 (μF) 0 1 2.2 4.7 6.9 P(W) 39 38 39 39 39 测 量 COSφ 0.46 0.54 0.70 0.89 0.68 数 值 U(V) 220 220 220 220 220 I（A） 0.37 0.31 0.25 0.19 0.24 IL(A) 0.37 0.37 0.37 0.37 0.37 IC(A) 0 0.06 0.15 0.34 0.5

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。

201接9/11入/12 ，测出总电流， 电路实验
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1、 电感测量
五、实验记录
U
UL
UR
IL
L
2、 功率因数
U=
P=
C
0μF 0.33 μF 1 μF 2 μF
IC I
S
cos
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六、实验报告要求
整理好实验记录，进一步理解提高功率因数 的原理及意义。
注意用电安全！
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电路实验
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二、实验设备
1. 电工技术实验箱 一台
2. 数字万用表
一台
3. 交流电压表、电流表 各一台
4. 实验电路配件
一套
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三、实验原理
工作电路
实验电路
四、实验内容
1、 测定镇流器的直流电阻
2、 测定日光灯的电阻
接 按线 实之验前 电， 路用 接万 好用线表路
测，出闭镇合流 电器 源的 开直 关流 ，电用
实验七 日光灯功率因数的提高
一、实验目的 二、实验设备 三、实验原理 四、实验内容 五、实验记录 六、实验报告要求
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一、实验目的
• 1、掌握日光灯电路的工作原理及电路连接 方法；
• 2、掌握提高日光灯电路功率因数的方法； • 3、通过实验了解功率因数提高的意义。
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S UI
路根的据有测功量功结cos率果和计视算PS在电
功率，求出功率因数 。
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图19-3镇流器启辉器实验十七 日光灯安装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．掌握日光灯线路的接线。

３．理解提高电路功率因数的意义并掌握其方法。

二．原理说明1．在单相正弦交流电路中，用交流电流表测得各支路中的电流值，用交流电压表测得回路各元件两端的电压值，它们之间的关系满足相量形式的基尔霍夫定律，i =∑0U=∑0２．日光灯线路如图17-1所示，图中Ａ是日光灯 图17-13．并联电容提高电路的功率因数。

通常提高电感性负载功率因数的方法是在负载两端并联适当数量的电容器，使负载的总无功功率Q ＝Q L －Q C 减小，在传送的有功率功率P 不变时，使得功率因数提高，线路电流减小。

当并联电容器的Q C ＝Q L 时，总无功功率Q ＝0，此时功率因数ϕcos ＝1，线路电流I 最小。

C=P （tan φ1－tan φ）/wU2三．实验设备1．交流电压、电流、功率、功率因数表23．综合实验台（包括30Ｗ日光灯、30Ｗ镇流器，电容器，电流插座等）四．实验内容1按图17-2组成线路，经指导教师检查后按下闭合按钮开关，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止。

将电压调至220Ｖ，测量功率Ｐ，电流Ｉ，电压2,1,U U U 等值，填写下表，验证电压、电流相量关系。

( 将电容开关断开)图17-2 2．并联电路——五．预习思考题２．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，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？所并的电容器是否越大越好？。

日光灯电路和功率因数提高1、实验目的：（1）了解日光灯电路的工作原理，测量电路的元件参数。

（2）了解提高功率因数的方法和意义。

（3）学会使用功率因数表等测量外表。

2、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，往往采纳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，其功率因数一样在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看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，它的内壁平均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，其要紧作用是当它具有正电位时吸取部分电子，以减少电子对灯丝的撞击。

此外，它还具有关心灯管点燃的作用。

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。

这些紫外线照耀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。

刚接通电源图3 启辉器的结构启辉 器 图1 日光灯电路 . 图2 日光灯等效电路 . + - - + U r U L . .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。

日光灯电路与功率因数的提高实验报告实验目的本次实验的目的是通过使用电容矫正技术，改善日光灯电路的功率因数，提高电路的效率，降低能源消耗。

实验原理日光灯电路中，对于电感型补偿器，其所产生的反向电路能量，会导致电路中出现较大的无功功率，从而使得整个电路的功率因数降低。

这会导致电网负荷增加，影响电网稳定性。

因此，日光灯电路采用电容矫正技术，将无功功率转化为有功功率，提高功率因数。

电容矫正技术的原理是，在电路中添加一定电容，使得电路中所产生的无功功率，可以通过电容的储能作用，转化为有功功率。

这样，整个电路的功率因数得以提高。

实验步骤1. 将实验所需的设备接好，包括信号发生器、示波器、电阻、电容等。

2. 将日光灯电路连接到电阻和电容上，使其能够产生大量的无功功率。

3. 记录电路的电压、电流、功率等参数，并且利用示波器来观测电路的波形。

4. 随后，将电容矫正电路添加到日光灯电路中，并再次记录电路的电压、电流、功率等参数。

5. 通过对两次实验数据的对比，分析电容矫正技术对于日光灯电路功率因数的提高能够产生的影响。

实验结果经过对实验数据的收集和分析，我们得到了如下结果：没有电容矫正电路时，电路中的无功功率约占总功率的35%。

而添加电容矫正电路之后，这一比例下降到了约10%。

同时，整个电路经过电容矫正之后，功率因数明显提高了。

经过分析，我们得到的结构是，电容矫正技术能够使得日光灯电路的功率因数得以提高，从而降低能耗。

另一方面，电容矫正技术也能够改善电路中的无功功率问题，促进电路的稳定性。

实验结论通过本次实验，我们得到了如下结论：- 电容矫正技术能够提升日光灯电路的功率因数，降低能耗，提高电路的效率。

- 电容矫正技术能够改善电路中的无功功率问题，促进电路的稳定性。

- 通过实验，我们进一步了解了日光灯电路中的相关知识，对电路的运行原理和变化有了更深入的了解。

总之，本次实验结果表明，电容矫正技术对于日光灯电路的提升有着显著的效果，它能够改善电路的功率因数和稳定性，从而降低能源消耗，更好地满足了能源节约的需求。

实验七日光灯电路功率因数提高一．实验目的（1）熟悉日光灯电路的工作原理，做到能正确迅速连接线路。

（2）通过实验了解功率因数提高的方法和意义。

（3）学会功率表、功率因数表的使用方法。

二．实验原理及内容说明日光灯管R，镇流器L（带铁心电感线圈），启动器S组成（实验图7-1），当接通电源后，启动器内发生辉光放电，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，又把触点断开，这时镇流器感应出高电压加在灯管两端使日光灯放电，灯管内壁的荧光粉吸收后辐射出可见的光，日光灯就开始正常工作，启动器相当一只自动开关，能自动接通电路（加热灯丝）和开断电路（使镇流器产生高电压，将灯管击穿放电）。

镇流器的作用除了感应高压使灯管放电外，在日光灯正常工作时，其限制电流的作用，镇流器的名称也由此而来，由于电路中串联着镇流器，它是一个电感量较大的线圈，因而整个电路的功率因数不高。

（约0.5左右）负载功率因数过低，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负载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。

在日光灯接电源两端并联一个可变电容器，当电容器的容量逐渐增加时，电容支路电流Ic也随之增大，因Ic导前电压U90°可以抵消电流I g的一部分无功分量I gl，结果总电流I逐渐减小（实验图7-2），但如果电容器C增加过多（过补偿）。

Ic>I gl总电流又将增大。

所以并联电容器应有一个合适的数值。

为了测量日光灯的功率有多大，可在电路中接入功率表，一般功率表都是多量程的，使用时要注意选用合适的量程。

图7-2本实验中所使用的功率表需外接，该功率表的电压回路的灵敏度很高，因而内阻很大，测量时对被测电路的并联分流作用极小。

另外，该表电流回路的内阻也特别小，因而对被测电路串联分压效应也很小。

功率表的接线如图7-3所示，图中功率表W 的电流回路引出接线柱应与负载串联连接，W 的电压回路引出端则与负载并联。

实验题目: 日光灯电路改善功率因数实验一、实验目的1、了解日光灯电路的工作原理及提高功率因数的方法；2、通过测量日光灯电路所消耗的功率，学会电工电子电力拖动实验装置；3、学会日光灯的接线方法。

二、实验原理用P 、S 、I 、V 分别表示电路的有功功率、视在功率、总电流和电源电压。

按定义电路的功率因数IUP S P ==ϕcos 。

由此可见，在电源电压且电路的有功功率一定时，电路的功率因数越高，它占用电源（或供电设备）的容量S 就越少。

日光灯电路中，镇流器是一个感性元件（相当于电感与电阻的串联），因此它是一个感性电路，且功率因数很低，约0.5—0.6。

提高日光灯电路（其它感性电路也是一样）功率因数的方法是在电路的输入端并联一定容量的电容器。

如图7-1所示：图7-1 图7-2图7-1 并联电容提高功率因数电路 图7-2 并联电容后的相量图图7-1中L 为镇流器的电感，R 为日光灯和镇流器的等效电阻，C 为并联的电容器，设并联电容后电路总电流I ，电容支路电流CI ，灯管支路电流RL I （等于未并电容前电路中的总电流），则三者关系可用相量图如图7-2所示。

由图7-2知，并联电容C 前总电流为RL I ，RL I 与总电压U 的相位差为Lϕ，功率因数为L ϕcos ；并联电容C 后的总电流为I，I 与总电压U 的相位差为ϕ，功率因数为ϕcos ；显然ϕcos ＞L ϕcos ，功率被提高了。

并联电容C 前后的有功功率ϕϕcos cos IU U I P L RL ==，即有功功率不变。

并联电容C 后的总电流I 减小，视在功率I U S =则减小了，从而减轻了电源的负担，提高了电源的利用率。

三、实验设备电工电子电力拖动实验装置一台，型号：TH-DT 、导线若干 四、实验内容1、功率因数测试 按照图7-3的电路实验电路如图7-3所示，将三表测得的数据记录于表7-1中。

图7-3 日光灯实验电路 W 为功率表,C 用可调电容箱。

日光灯电路的安装与功率因数的提高1．实验目的（1）了解荧光灯的工作原理，学习荧光灯的安装方法。

（2）掌握提高功率因数的方法，理解提高功率因数的意义。

（3）熟悉交流仪表的使用方法。

2．实验原理（1）日光灯电路的组成电路由日光灯管、镇流器、启辉器组成，原理电路图如图1所示。

图1：日光灯电路图图2 启辉器结构1）荧光灯管荧光灯管是一支细长的玻璃管，其内壁涂有一层荧光粉薄膜，在荧光灯管的两端装有钨丝，钨丝上涂有受热后易发射电子的氧化物。

荧光灯管内抽成真空后，充有一定量的惰性气体和少量的汞气（水银蒸汽）。

惰性气体有利于荧光灯的启动，并延长灯管的使用寿命；水银蒸汽作为主要的导电材料，在放电时产生紫外线激发荧光灯管内壁的荧光粉转换为可见光。

2）启辉器启辉器主要由辉光放电管和电容器组成，其内部结构如图9.18所示。

其中辉光放电管内部的倒U形双金属片（动触片）是由两种热膨胀系数不同的金属片组成；通常情况下，动触片和静触片是分开的；小容量的电容器，可以防止启辉器动、静触片断开时产生的火花烧坏触片。

3）镇流器镇流器是一个带有铁心的电感线圈。

它与启辉器配合产生瞬间高电压使荧光灯管导通，激发荧光粉发光，还可以限制和稳定电路的工作电流。

（2）荧光灯的工作原理如图1和2所示，在荧光灯电路接通电源后，电源电压全部加在启辉器两端，从而使辉光放电管内部的动触片与静触片之间产生辉光放电，辉光放电产生的热量使动触片受热膨胀趋向伸直，与静触片接通。

于是，荧光灯管两端的灯丝、辉光放电管内部的触片、镇流器构成一个回路。

灯丝因通过电流而发热，从而使灯丝上的氧化物发射电子。

与此同时，辉光放电管内部的动触片与静触片接通时，触片间电压为零，辉光放电立即停止，动触片冷却收缩而脱离静触片，导致镇流器中的电流突然减小为零。

于是，镇流器产生的自感电动势与电源电压串联叠加于灯管两端，迫使灯管内惰性气体分子电离而产生弧光放电，荧光灯管内温度逐渐升高，水银蒸汽游离，并猛烈地撞击惰性气体分子而放电，同时辐射出不可见的紫外线激发灯管内壁的荧光粉而发出近似荧光的可见光。

日光灯电路及功率因素的提高实验报告班级: _______________姓名: _______________学号: _______________指导老师: _______________组长: ______________武汉交通职业学院机电工程系2009年10月实验三日光灯电路及功率因素的提高一、实验目的1、掌握日光灯线路的接线。

2、理解改善电路功率因数的意义并掌握其方法。

二、原理说明日光灯线路如图3-1所示，图中A是日光灯管，L是镇流器，C是补偿电容器，用以改善电路的功率因数（COSΦ）。

有关日光灯的工作原理见附说明。

三、实验设备四、实验内容1、日光灯线路接线与测量。

按图3-2接线。

经指导教师检查后接通实验台电源，日光灯应立即发光，记下三表的指示值。

测量功率P，电流I，电压U，UL ，UA等值，验证电压、电流相量关系。

2、并联电路———电路功率因数的改善。

按图（3-3）组成实验线路。

经指导教师检查后，接通实验台电源，记录功率表、电压表读数。

通过一只电流表和三个电流插座分别测得三条支路的电流，改变电容值，进行三次重复测量。

数据记入下页表中。

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。

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、在日常生活中，当日光灯上缺少启辉器时，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路器，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？3、提高线路功率因数为什么只采用并联电容法，而不用串联法？所并的电容器是否越大越好？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，验证相量形式基尔霍夫定律。

02
它反映了电力设备在消耗有功功 率的同时，对无功功率的消耗情 况。
功率因数低的影响
增加输配电线路的电能损耗
由于电流的有效值不变，功率因数越低，线路中的电压降越大， 导致电能损耗增加。
降低供电设备的利用率
由于无功功率的存在，使得变压器、发电机等设备的容量不能得到 充分利用。
增加电费支出
电力公司通常会对功率因数进行考核，对功率因数低的用户实行罚 款或加价。
日光灯电路及功率因数的 提高
• 引言 • 日光灯电路原理 • 功率因数提高的意义 • 无功补偿原理及方法 • 实际应用与案例分析 • 结论与展望
01
引言

主题简介
日光灯电路
日光灯电路是一种常见的照明电路，由日光灯管、镇流器、启辉器和灯座等部 分组成。
功率因数提高
功率因数是电力系统中一个重要的技术参数，反映了电力设备在消耗电能时的 效率。提高功率因数对于节约能源、降低损耗和改善电网质量具有重要意义。
日光灯的电感性负载会导致功率因数降低，增加 线路损耗和电网负担。
案例分析
某工厂的日光灯电路问题
该工厂大量使用日光灯照明，但由于电路设计不当，导致能 源浪费和灯光质量不稳定。
某家庭的日光灯使用情况
家庭用户在使用日光灯时，由于缺乏相关知识，也常常面临 功率因数低下和能源浪费的问题。
解决方案
采用电子镇流器
展望
随着科技的不断进步和应用需求的不断提高，日光灯电路及功率因数的 提高将成为一个持续的研究方向。未来，我们可以从以下几个方面进一 步研究和探索
深入研究和开发新型的镇流器技术，以提高日光灯电路的功率因数和能 效。例如，研究基于电力电子技术的智能控制策略，实现对日光灯电路 的实时监测和控制，以达到更好的节能效果。

2、提高功率因数的方法
一般来说日光灯电路的功率因数是很低的，用功率因数表直接可以测量， 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：
COS
P UI
要提高感性负载的功率因数，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，从而提高功率因数。假定功率因数从COS提高到COS'，所需并联 电容器的电容值可按下式计算：
2提高功率因数的方法一般来说日光灯电路的功率因数是很低的用功率因数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
实验九
日光灯及交流电路功率因数提高
本实验注意事项
• 强电实验严禁带电接线和拆线。 接线时，不允许带电操作；实验结束后， 拆线时，不允许带电操作。 （先接线，后通电；先断电，后拆线） • 实验过程中，若电路故障或发现异常现象， 请及时关闭电源，并报告指导教师。
一、实验目的
1、学习日光灯电路的工作原理和线路的连接。 2、掌握正弦交流电路中电压、电流的相量关系及 交流参数的计算方法。 3、学习提高功率因数的方法。 4、掌握功率表的使用方法。
二、实验任务
1、连接日光灯电路。测量电路的电流、电源电压、 功率、功率因数、灯管电压、镇流器电压。 2、研究将日光灯电路的功率因数提高的方法（0.9） 请设计电路，并计算电路元件的参数。测量电路 电流、功率、功率因数。 3、选做。测量日光灯的起步电压和熄灯 tg tg' )
3、功率因数表
目前实验装置上均安装了数字多功能功率表，除可以测量功率 外还可以直接测量电压、电流、功率因数等。作为功率因数表其接 线方式与功率表相类似，其中电流线圈串联在电路中，电压线圈并 联在被测电路的两端。

实验七 日光灯电路改善功率因数实验一、实验目的1、了解日光灯电路的工作原理及提高功率因数的方法；2、通过测量日光灯电路所消耗的功率，学会使用瓦特表；3、学会日光灯的接线方法。

二、实验原理用P 、S 、I 、V 分别表示电路的有功功率、视在功率、总电流和电源电压。

按定义电路的功率因数IUP S P ==ϕcos 。

由此可见，在电源电压且电路的有功功率一定时，电路的功率因数越高，它占用电源（或供电设备）的容量S 就越少。

日光灯电路中，镇流器是一个感性元件（相当于电感与电阻的串联），因此它是一个感性电路，且功率因数很低，约0.5—0.6。

提高日光灯电路（其它感性电路也是一样）功率因数的方法是在电路的输入端并联一定容量的电容器。

如图7-1所示：图1 并联电容提高功率因数电路 图2 并联电容后的相量图 图1中L 为镇流器的电感，R 为日光灯和镇流器的等效电阻，C 为并联的电容器，设并联电容后电路总电流I ，电容支路电流CI ，灯管支路电流RL I（等于未并电容前电路中的总电流），则三者关系可用相量图如图2所示。

由图2知，并联电容C 前总电流为RL I ，RL I 与总电压U 的相位差为L ϕ，功率因数为L ϕcos ；并联电容C 后的总电流为I ，I 与总电压U的相位差为ϕ，功率因数为ϕcos ；显然ϕcos ＞L ϕcos ，功率被提高了。

并联电容C 前后的有功功率ϕϕcos cos IU U I P L RL ==，即有功功率不变。

并联电容C 后的总电流I 减小，视在功率IU S =则减小了，从而减轻了电源的负担，提高了电源的利用率。

三、实验设备8W 日光灯装置（灯管、镇流器、启辉器）1套；功率表1只；万用表1只；可调电容箱1只；开关、导线若干 四、实验内容1、功率因数测试⑴按图3的实验电路连接电路（应在断开电源的情况下连接电路） （2）测试输出电压，调节输出电压为220V（3）接通电路前，经过老师的检查，检查无误后接通电路。

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根本实验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，当电路并联最正确电容器后使得总功率因数到达最大时，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 与无并联电图4-7-1容时的I值大致一样，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．粗导线假设干4.7.4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．日光灯工作原理图4-7-2 日光灯电路图•U～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顿，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 左右开场稳定工作。

课本《电工电子技术实验教程》 第二章 实验九 电工技术实验 日光灯电路功率因数的提高（p76）
2
本次实验为强电实验，使用电源线 电压为：220V！应特别注意人身安全、设 备安全！
学习日光灯的电路结构、工作原理及其线路的
连接方法
通过实验了解提高电路功率因数的现实意义
学习线路故障的排除方法
三、实验原理
（1）功率因数的提高
cos I
I C1 I C2 I C3
I
I I L
U
I
I I L
U
I
UI I L源自（2）并联电容值选择P UI cos
P 30 cos 0.45 UI 220 0.30 P C ( tg tg ) 3.868 F 2 U
零线O
必须在电压调节 旋钮归零后，才 可将主电源关闭
过流复位 按钮 主电源 停止按钮 主电源 接通按钮 电压调节 旋钮
电流表
电压表
功率表
电源开关
测量时，电表应串 接至电路中 使用时，电表应和 电流测试插口及测 试线配合使用
量程 上选按钮 切换开关 复位按钮 显示屏
量程 下选按钮
显示屏
量程 上选按钮
熟练功率表（瓦特计）的使用

交流电压源：220V / 50Hz


交流电压表
交流电流表 功率表 日光灯管、启辉器、镇流器 电容（EEL-52：元件箱二）
三相交流电压显示屏：线电压
首先将交流仪表 的电源打开，然 后再按下接通按 钮
必须校准输出电 压
U l 3U p
A相火线 B相火线 C相火线
C 2.2 F 3.868F C 0.47 1 2.2 3.67 F 3.868F C 2.2 4.3 6.5F 3.868F

功率因数的提高
一、实验目的
1. 了解日光灯电路及其工作原理。

2. 学习用相量法分析交流电路。

3. 掌握并联电容法改善感性电路功率因数的方法。

二、实验设备及电路
1. XST-1B 电工实验台
日光灯器件一套，电压表、电流表、功率表和功率因数表（cos ）各一块，电容三只。

2. 实验线路图
V R
Cos ϕ
V L
日光灯实验线路图
三、实验步骤
1. 连接电路前完成对日光灯器件的检测：观察日光灯管是否有损伤，并且用万用表检查灯丝是否烧断；检测镇流器、电容器及起辉器等是否断路及损坏。

2. 按图连接电路。

检查电路无误后通电，判断电路是否正常。

3. 电路正常后分别测量各组数据，测得数据见下表所：
实验数据记录及处理
U
U R
U L
I
I 1
I C
测量值
理论值
P (W)
Cos ϕ' ϕ' Cos ϕ
ϕ
C ＝0 C ＝1μF C ＝μF C ＝μF
四、实验结果分析
姓名
学号
专业
电容值
数 据。

日光灯电路等效电路的确定及电路功率因数的提高 (适用专业：机制、工业、建环、热能、海工、轮机)班别： 学号： 姓名： 成绩：一、 实验目的1. 熟悉日光灯电路的工作原理，掌握日光灯电路的接线；2. 学会使用功率表；3. 熟悉通过实验手段确定实际电路或设备的等效电路的方法；4. 掌握提高电感性电路功率因数的方法。

二、实验内容及步骤1. 正确连接日光灯线路按图1接线，但暂时不接入电容器和电流表。

（25分）图1 实验电路2. 请实验指导教师检查线路,并回答下列问题。

① 为什么在日光灯灯管点亮之前不要接入电流表？（5分）②如何读取功率表的读数？（5分）3. 在接线正确和回答问题正确的基础上，方可进行如下的操作，具体步骤如下：把实验台上的自耦调压器输出电压调至最小值，接通实验台电源，调节自耦调压器的输出，使其输出电压缓慢增大，点亮日光灯，并将电压调至220V（若电压调至220V后日光灯仍不亮，停止再升高电压，检查线路，直至日光灯点亮。

），测量电路总功率P，电路总电流I，电路总电压U，镇流器两端电压U L及光管两端电压U A，并记录于表1中。

（15分）表1 实验数据表一4. 根据公式P=UIcosφ1计算出日光灯电路的功率因数cosφ1，并填入表1中。

（5分）5. 计算把步骤4中计算出的cosφ1提高到cosφ2=0.9所需的电容值C1，在图1中接入C1电容值，测量电路总功率P，总电流I，总电压U，,并记录于表2中。

用表2实验数据计算并联C1电容值后电路的功率因数Cosφ2′，并填入表2。

（20分）计算: C1=表2 实验数据表二三、实验数据的处理1. 根据表1实验测量值计算日光灯电路理论等效电路的参数。

（20分）2. 表2中计算出来的Cosφ2’是否为0.9 ? 若不是,试分析原因。

（5分）。