实验五 日光灯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. 掌握日光灯线路的接线。
3. 理解改善电路功率因数的意义并掌握其方法。
二、原理说明
图 7-1
1. 在单相正弦交流电路中，用交流电流表测得
各支路的电流值， 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，即 Σ I ＝ 0 和Σ U ＝ 0 。
2. 图 7-1 所示的 RC 串联电路，在正弦稳态信
号 U 的激励下， U R 与 U C 保持有 90o 的相位差，即当 图 7-2
R 阻值改变时， U R 的相量轨迹是一个半园。
U 、 U C 与 U R 三者形成一个直角形的电压三
角形，如图 7-2 所示。 R 值改变时，可改
变 φ 角的大小，从而达到移相的目的。
3. 日光灯线路如图 7-3 所示，图中 A
是日光灯管， L 是镇流器， S 是启辉器， 图 7-3
C 是补偿电容器，用以改善电路的功率因数（ cos φ 值）。有关日光灯的工作原理请自行翻阅有关资料。
三、实验设备
图 17-3
四、实验内容
1. 按图 7-1 接线。 R 为 220V 、 25W 的白炽灯泡，电容器为 4.7 μ F/450V 。 经指导教师检查后，接通实验台电源， 将自耦调压器输出 ( 即 U) 调至 220V 。记录 U 、 U R 、 U C 值，验证电压三角形关系。
2. 日光灯线路接线与测量。
图 7-4
按图 7-4 接线。经指导老师检查后，接通实验台电源，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. 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（ DGJ-04 实验挂箱上有短接按钮，可用它代替启辉器做试验。）；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？
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。
第二篇：实验三 日光灯电路及其功率因数的提高
实验三 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． 掌握提高功率因数的意义与方法
二、实验器材
1． 1台型号为RTDG－3A或 RTDG－4B 的电工技术实验台
2． 1根40W日光灯灯管
3． 1台型号为RTZN13智能存储式交流电压／电流表
4． 1个型号为 RTDG－08的实验电路板，含有镇流器、启辉器、电容器组
三、实验内容
测量日光灯电路有并联电容和没有并联电容这两种情况下的功率因数，掌握提高功率因数的方法。
四、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? 也会减小，从而使得感性电路的功率因数cos φ得到提高。
图4－1 日光灯电路原理图
五、实验过程
1. 日光灯没有并联电容时的操作过程
(1) 先切断实验台的总供电电源开关，按照实验电路图4—1来连线。用导线将调压器输出相线端、总电流测量插孔、日光灯电流测量插孔、镇流器、日光灯灯丝一端、启辉器、日光灯灯丝另一端、调压器输出地线端按顺序联接到实验线路中。
(2) 用导线将电容器电流测量插孔与电容器组串联再与上述日光灯电路并联，并将电容器组中各电容器的控制开关均置于断开位置。注意，电容器电流测量插孔应联接在总电流测量插孔的后面。
(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) 将安装在电工实验台左侧面的自耦变压器调压手柄按照逆时针方向旋转到底。
(5) 闭合实验台的总供电电源开关，按下启动按键。
(6) 按下调压按键，使实验台的调压器开始工作，这时实验台上的三相电压表显示调压器的输出电压。
(7) 闭合交流电表开关，用导线将交流电压表与调压器输出端相联接，按顺时针方向旋转自耦变压器的调压手柄，用交流电压表监测，将调压器输出电压逐渐调升至220V。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。
(8) 使用交流电压表、交流电流表，按表4—1中的顺序测量电路端电压U、电路总电流I、日光灯灯管电压UR，将测量结果记入表4—1中。
表4—1 日光灯电路的测量
2. 日光灯并联电容时的操作过程
按照表4—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IR(或IL)、电容器支路电流IC的数值，并将测量结果记入表4—2中。
表4－2 并联电容提高功率因数
六、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。
七、实验预习要求
(1) 正确解读日光灯电路接线图，掌握日光灯的工作原理。
(2) 当日光灯电路中缺少了启辉器时，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，这样也能使日光灯点亮；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) 为了提高电路功率因数，常在感性负载上并联电容器，此时增加了一条电容支路，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？
八、实验报告要求
(1) 画出实验原理图。
(2) 根据表4—1中的实验数据，计算日光灯电路的功率因数cosφ值。
(3) 根据表4—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。
(4) 由表4—2中计算出的功率因数cosφ值分析，使日光灯电路功率因数改善效果最佳的电容器容量值为多少。
(5) 讨论改善感性电路功率因数的方法、意义及注意事项。
(6) 记录实验现象及实验数据，并对实验结果进行分析。
实验的收获、体会。