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实验二日光灯电路及其功率因数的提高

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实验二 日光灯电路及其功率因数的提高

一、 实验目的

1．了解日光灯电路的工作原理

2．掌握功率因数的测定方法以及提高功率因数的意义与方法

二、实验器材

1．实验电路板，含有镇流器、启辉器、电容器组

2． 40W日光灯灯管

3．交流电压／电流表

三、实验内容

1、实验原理

在正弦交流电路中，功率因数的高低关系到交流电源的输出功率和电力设备能否得到充分利用。为了提高交流电源的利用率，减少线路的能量损耗，可采取在感性负载两端并联适当容量的补偿电容，以改善电路的功率因数。 并联了补偿电容器C 以后，原来的感性负载取用的无功功率中的一部分，将由补偿电容提供，这样由电源提供的无功功率就减少了，电路的总电流Ỉ 也会减小，从而使得感性电路的功率因数cos φ得到提高。

图2-1 日光灯电路原理图

2、 日光灯没有并联电容时功率因数的测定

（1）先切断实验台的总供电电源开关，按照实验电路图2-1来连线。。

（2）将电容器组中各电容器的控制开关均置于断开位置。

（3）实验电路接线完成后，需经过实验指导教师检查无误，方可进行下一步操作。

（4）闭合实验台的总供电电源开关，按下启动按键。这时安装在实验台内部的日光灯灯管将会点亮，日光灯电路开始正常工作。

（5）使用交流电压表、交流电流表，按表2-1中的顺序测量电路总电压U、电路总电流I、日光灯灯管电压UR，将测量结果记入表2-1中。 （6）根据表2-1中的实验数据，计算日光灯电路的功率因数cosφ值。

表2-1 日光灯电路的测量

3. 日光灯并联电容时的功率因数的测定

按照表2-2中列出的电容器容量值，逐项测量电路总电流I、日光灯支路电流IL、电容器支路电流IC的数值，并将测量结果记入表2-2中。根据表2-2中的实验数据，计算在并联不同容量值的电容器时日光灯电路的功率因数cosφ值。

表2-2 并联电容提高功率因数

项目

电容值 I(A) IL(A) IC(A) cosФ

1 μF

μF

μF

μF

四、注意事项

(1)实验前需要做充分的准备：预习实验内容，写出预习报告。无预习报告者不得进入实验室做实验。(2)本实验使用220V动力线路供电，在进行日光灯电路的联接线操作时，务必切断实验台总供电电源开关，严禁带电操作。（3）在本次实验中需要测量三条支路电流，需要在实验电路中接入三个电流测量插孔，如果接入的电流测量插孔个数不够，将无法正常完成电流数值的测量。（4）如果实验电路接线正确，接通工作电源后日光灯不能正常点亮，可转动启辉器以使日光灯点亮。(5)在实验连线中、检查实验连线时以及实验结束后拆线时，均应切断电源，在断电状态下操作。(6) 实验完毕，拆线时用力不要过猛，以防拔断导线，最好是轻轻的旋拔。做完实验后，收拾好实验设备与器材，经实验指导老师检查并签字后方可离开实验室。

五、实验报告要求

（1）对实验结果进行分析。

（2）讨论改善感性电路功率因数的方法、意义及注意事项。

（3）写出实验的收获和体会。 项 目 U(V) I(A) UR(V) cosФ

测量值

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日光灯电路与功率因数的提高实验思考题

日光灯电路与功率因数的提高实验思考题

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引言

在日常生活中，我们随处可见各种类型的照明灯具。其中，日光灯作为一种常见的照明设备，广泛应用于办公场所、商业建筑和家庭生活等场景。然而，在我们使用日光灯的同时，我们是否曾想过它的电路原理和功率因数的重要性呢？本文将围绕着日光灯电路与功率因数的提高展开讨论，以期更深入地了解这两个关键问题。

电路原理与构成

电路原理

日光灯的电路原理基于放电管，典型的日光灯电路主要包括三个部分：电源电路、点火电路和工作电路。

电源电路

电源电路主要负责提供电能给日光灯。在大多数情况下，我们使用的日光灯电路采用的是直流电源转换成高频交流电源。交流电源通过电子镇流器将电压升高，达到启动灯丝的要求。

点火电路

一旦电源电路提供了高频交流电源，点火电路将起到点亮灯丝的作用。点火电路分为两个阶段：点火与激活。

1. 点火：点火电路通过提供高压电压来点亮灯丝。当电压升高到足够高时，电子开始从阴极发射并经过离子化，形成正离子、阴极电子和正氦离子。

2. 激活：当发生离子再结合并产生额外的电子时，电子灯丝中的电流逐渐增加，将灯丝加热至临界点。此时，灯丝会发出光线。 工作电路

工作电路是日光灯电路的核心部分。它负责维持灯丝的工作，并产生所需的电压和电流来驱动灯丝。

电路构成

日光灯电路可分为两种类型：磁性镇流器电路和电子镇流器电路。

磁性镇流器电路

在传统的日光灯电路中，磁性镇流器电路是最常见的一种。它由三个主要组件构成：电源传感器、磁性线圈和电灯管。

磁性镇流器电路的工作原理如下：

1. 电源传感器：通过将交流电压转换为直流电压，并调整电流以满足日光灯电路的要求。

2. 磁性线圈：通过改变电压和电流的关系，将电压升高并匹配到电灯管。

3. 电灯管：通过灯丝点亮，产生足够的亮度。

电子镇流器电路

随着技术的进步，电子镇流器电路也逐渐得到了广泛应用。相对于磁性镇流器电路，电子镇流器电路更加节能且功能更为灵活。

日光灯实验报告

日光灯实验报告

1 单相电路参数测量及功率因数的提高

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。

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

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

2 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。

日光灯电路的接线及功率因素的提高

日光灯电路的接线及功率因素的提高

一、目的要求

1. 练习使用功率表。

2.学习日光灯电路的接线。

3.了解提高功率因素的意义和方法。

二、实验原理（略）

三、实验仪器设备

1.功率表

2.日光灯管

3.镇流器

4.启辉器

5.电容相

6.交流电压表

7.交流电流表

四、实验步骤

1.连接日光灯电路

按照如图连接电路图

闭合开关S1日光灯管正常发光，如果不发光检查电路是否正常连接。并测出电路中总电流和路端电压。

2.并联电容提高功率因素

在日光灯正常的时候并联如一个电容，然后测出各支路电流和干路电流。并与上面测得的数据相比较.

五、分析讨论

1.日光灯正常发光后，是否能够拆除启辉器？为什么？

日光灯电路的接线及功率因素一只

一只

一只

一只

一只

一只

一只 解析：

可以拆除，启辉器在日光灯管启动的时候相当于一个自动开关的作用，当电路稳定后启辉器是不起作用的。所以日光灯发光后可以拆除启辉器。

2.感性负载并联电容为什么可以提高功率因素？并联电阻是否也可以？

解析：

感性负载中电感辉产生一个无功功率，并联入电容后电容的无功功率与电感的无功功率相互抵消，使Q↓提高了功率因素。并联电阻不会提高功率因素。

3.怎样才能正确的接入电路以及怎样提高连接电路的速度？

解析：

可以先选取一条干路出来，把主干路连接好了之后再连接支路，最后在串入电流表和并入电压表。

4.并入电容的时候功率表的值会发生一定的变化会影响实验结果吗？为什么？

解析：

由公式2PIR可知并入电阻后有功功率不会发生改变，所以应该是应该是由于仪器引起的系统误差，在我们认定的误差范围内不会影响实验的结果。

5.是否是并入的电容越大功率因素就越大呢？为什么？

解析：

随着我们并入的电容容量的增加，功率因素逐渐增大。当122fLfC成立时电容的无功功率与电感的无功功率之和为0。当并入的电容超过这个值的时候功率因素反而会减小。

日光灯实验报告 2

日光灯实验报告 2

单相电路参数测量及功率因数的提高

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。

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

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。