电工实验二日光灯电路功率因数的提高

日光灯电路实验报告篇一：日光灯实验报告1.4 吸收器单相电路参数校正及功率因数的提高1.4.1 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、教育工作原理和线路的连接。

3．研究日光灯电路中电压、电捷尔恩河相量之间的关系。

4．理解改善电路功率因数的意义并表述掌握其技术方法。

1.4.2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1.4.1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1.4.1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伊德拉少量水银，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，一是在起动投资过程中，起辉器突然断开时，其两端感应出有一个足以击穿管中气体的高电压，使灯管中曾气体电离而放电。

二是正常工作时，它相当于电感器，与日光灯管相叠合产生一定的电压相连接降，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rl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，此之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电弧触片上，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，于是电流流过日光灯镇流器和灯管两端的电弧，使灯丝通电预热而发射升空热电子。

与此同时，由于起辉器中动、静触片建立关系后放电熄灭，双金属片因冷却复原燃烧而与静触片分离。

纯电阻电路
cos=1 (=0°)
纯电感电路及纯电容电路
cos=0 (=±90°)
RLC串联电路
0 cos 1 90 90
电动机
空载 满载
Байду номын сангаас
日光灯电路（RL串联电路）
cos 0.2～0.3
cos 0.7～0.9
cos 0.45～0.6
3、交流电路中的功率因数 在交流供电系统的负载中，多为电感性负载，其
日光灯的工作原理：
当接通电源瞬间，由于启辉
器没工作，电源电压都加在
启辉器内氖泡的两电极之间.
电极瞬间击穿，管内的气体
导电，使“U”型的双金属
片受热膨胀伸直而与固定电
极接通.这时日光灯的灯丝 通过电极与电源构成一个闭 合回路 ，见图3-2a所示。 灯丝因有电流（称为启动电 流或预热电流）通过而发热， 从而使灯丝上的氧化物发射
镇流器：又称限流器，是一个带有铁心的电感线 圈，其作用是： a 、在灯管启辉瞬间产生一个比电源电压高的 多的自感电压帮助灯管启辉。 b、灯管工作时限制通过灯管的电流不致过大而 烧毁灯丝。
启辉器：它由一个启辉管（氖泡）和一个小容量 的电容组成。 氖泡内充有氖气，并装有两个电极，一个是固定 的静触片，另一个是用膨胀系数不同的双金属片 制成的倒“U”型可动的动触片，启辉器在电路 中起自动开关作用。电容是防止灯管启辉时对无 线电接收机的干扰。
由图中看到i﹤i1，在相位上
，所以
COSφ>COSφ1，即功率因数提高了。
在此注意，并联电容以后有功率并未改变，因 为电容器是不消耗电能的。
提高感性负载功率因数的方法是，在感性负载 （或设备）两端并联适当大小的电容器（欠补 偿）。

电路测量的注意点 1、连接电路前先调整电源线电压220V，按红钮断电连接电路；实验所需仪表电源要接通； 2、每次改换电路先断电； 3、连线故障可自行排除，要换元器件需报告指导老师，学生不得擅自开启实验台后背箱。

实验报告要求根据实验测量数据，计算并联电容前、后的cos 根据实验测量数据，计算并联电容前、后的cosϕ并绘出相应相量图（和ϕ值，并绘出相应相量图（要求画在同一坐标上）。

根据实验测量数据，根据实验测量数据，验证相量形式的基尔霍夫电压定律和功率的平衡关系。

定律和功率的平衡关系。

& & & U = U1 +U2 P = P +P 1 2 如实验中遇到故障，请记录之，并分析产生原因，如实验中遇到故障，请记录之，并分析产生原因，说明故障排除方法。

说明故障排除方法。

实验心得和体会。

实验心得和体会。

2、在严格遵守安全规范的前提下，能与小组成员协作共同完
成本学习任务。
任务三：日光灯电路功率因数的提高
【任务描述】
在实际的交流电路中，大多数交流负载都是感性的，由 于感性负载的存在使得电路的功率因数较低。请了解提高功率 因数的意义，并提高日光灯电路的功率因数。
任务三：日光灯电路功率因数的提高
【任务准备】 课前预习相关知识部分。理解提高功率因数的意义及方 法。学会使用交流电压表、电流表、功率表、功率因数表，并 独立回答下列问题。 1、提高功率因数有什么意义？ 2、能否采用电容器和负载串联的方法来提高功率因数？ 3、试用相量图说明在感性负载处并联电容器可以提高功率因 数的理由。 4、与感性负载并联的电容量C越大，功率因数就越高吗？为 什么？ 5、一台单相感应电动机接到 50Hz、220V 正弦交流电源上， 吸收功率为 700W，功率因数为 0.7，欲将功率因数提高到0.9， 试求所需并联的电容。
任务二：日光灯电路的安装
【相关知识】 日光灯的结构 日光灯电路由灯管、镇流器和启辉器三部分组成，如图 所示。
任务二：日光灯电路的安装
【任务实施】 1、按图接线。经教师检查后，合上电源，调节调压器，使其 输出电压从零开始慢慢增大，观察日光灯的启动过程。
任务二：日光灯电路的安装
2、将调压器的输出电压调至220V，使日光灯正常工作后， 测量各电流、电压及功率值记入表4－2。
任务一：线圈参数的测量 【相关知识】 电感线圈可用RL串联电路为模型，如图4-1所示。采用电 压表、电流表和功率表可以测量出电感线圈的参数 R和L，这种 方法称为三表法。
任务一：线圈参数的测量
P R 2 I
XL
Z R
2
2
XL L 2f