荧光灯电路及功率因数的提高

实验目的：

1.掌握荧光灯电路的连接,理解荧光灯的工作原理。

2.掌握交流电流和电压的测量方法，能够正确测量灯管、镇流器电流和电压。

3.理解功率因数和功率因数的意义，能够使用电容器提高荧光灯电路的功率因数。

实验步骤：

1.调节电源

将交流电压源调成相电压220V      

 

2.连接电源和负载

（1）将电源和负载进行连接，连接完毕后，闭合开关，荧光灯要能正常点燃。

（2）观察荧光灯点燃过程中启辉器和灯管明暗关系。

（3）测量电路总电流，观测点燃过程电流的变化。

（4）并入电容，观察灯管亮度和电路电流的变化。

3.数据测量

按照下表测量电路中的相关电流和电压。

4.实验结论

通过实验，我们可知，在荧光灯电路中，适当的并入电容可以改变电路的功率因数。但并非是电容越大越好，如果电容过大，电路中的电流减小程度未必理想，甚至可能出现电路电流不减反增的现象。

第二篇：荧光灯功率因数的提高

三． 荧光灯功率因数的提高

【实验目的】

1. 了解荧光灯电路的工作原理，掌握荧光灯电路的安装方法;

2. 学习有功功率的测量方法;

3. 观察电感性负载并联电容器对提高电路功率因数的作用。

【相关知识要点】

1. 荧光灯电路简介

大多数荧光灯电路包括灯管、镇流器和启辉器三个器件，如图2.1.2所示。灯管内壁涂

有荧光粉,管内抽真空后充有惰性气体氩和少量汞蒸气,灯管两端各有一根灯丝。

镇流器是一个具有铁芯的电感线圈,它的作用是帮助灯管启动并在灯管启燃后起降压、

限流作用。电感线圈具有一定的电阻,铁芯也有一定的铁耗, 故镇流器要消耗一部分有功功

率。

启辉器是一个小型氖气泡,有一个固定电极和一双层金属片构成的可动电极。两电极与

一个小电容并联。

电路启动之初，220V交流电压全部加在启辉器两个电极之上,使其产生辉光放电，可动

电极受热膨涨，与固定电极接触，从而接通灯丝电路，使灯丝通过较大电流，迅速加热并发

射大量热电子。启辉器两电极接通后电压降为零，辉光放电停止，双金属片因温度下降而复

原,电路断开。此时，加到灯管两端的电压使灯管内的电子形成高速电子流，撞击气体分子，

使之电离而产生弧光放电并射出紫外线，管壁内所涂荧光粉因受紫外线激发而发出荧光灯特

有的可见光。灯管启燃后，灯管上的电压降低于启辉器辉光放电电压，启辉器不能再发生辉

光放电，因而失去作用。

研究证明，产生气体放电时的荧光灯是一个非线性电阻,其电流、电压基本同相,电流波

形近似为正弦波,电压波形近似为矩形波，它含有50Hz基波和3、5、7等高次谐波, 故用电

压表(在50Hz正弦波下校准)测量荧光灯电路的电压时,有一定误差。

2. 功率因数的提高

由于镇流器具有较大电感,故荧光灯电路是一个感性负载电路。对于这样的感性负载电

路,常采用并联电容器的方法来提高电路的功率因数。以流过电容器的容性电流，补偿负载

中的感性电流，提高负载电路的功率因数。此时虽然负载消耗的有功功率不变，但输电线路

上的总电流减小，线路损耗减小，因此提高了电源设备的利用率和减少了线路的能量损耗。

由于荧光灯电路的非线性，其电流中含有高次谐波，并联电容器不能对其感性无功电流进行

全补偿，即功率因数不能提高到1。

3. 功率测量方法

功率表具有电流线圈和电压线圈，功率表所测得的功率P=UIcos?，U为功率表电压所

跨接电压的有效值；I为流过功率表电流线圈的电流有效值；?为此电压和电流之间的相位

差。

功率表接入电路的方法如图2.1.1所示，图中RV为电压线圈支路的分压电阻。功率表的

电流线圈必须串入线路中，且电流线圈的非“*”号端应接至负载端。电压线圈必须并联接入

电路，其“*”端必须与该功率表电流线圈所在的相线相接，而非“*”号端应接至负载的另一端

(否则电网的全电压基本上作用在这两个线圈之间，会引起线圈相互作用而产生较大的静电

误差，并且可能导致线圈间绝缘击穿) 。如果接线方式正确，而读数为负（或指针反偏），

说明实际功率输送的方向与预测的相反。这时，只要把电流线圈两端位置交换即可。

为了减少测量误差，必须正确选择功率表的联接方法。图2.1.1(a)所示的联接，功率读数中

包括了电流线圈的功率损耗，适用于负载阻抗远大于电流线圈阻抗的情况，这种接法称为电

压线圈前接法；图2.1.1(b)所示的连接，功率读数中包括了电压线圈支路的功率损耗，适用

于负载阻抗远小于功率表电压线圈支路阻抗的情况，这种接法称为电压线圈后接法。

压线圈

流线圈

RL

（a） (b)

图2.1.1 功率表的接线方式

【预习与思考】

1. 熟悉荧光灯电路的工作原理，明确电路中各电流、电压的情况。

2. 复习有关交流并联电路及提高功率因数的内容。

3. 在实验中，并入电容之后, 灯管中流过的电流和消耗的功率变不变？总功率因数变不

变？

【注意事项】

1. 由于电压较高，接拆线路必须断电，线路接好后，必须经教师检查后才可接通电源，

在操作过程中，要注意人身和设备安全。

2. 镇流器必须与灯管串联接入电路，以免烧坏灯管。

3. 通电后，如荧光灯不亮，可用电压表逐点测量电压的方法，找到故障点，分析判断

是导线还是器件发生了故障，断电后，仔细检查、更换故障器件。

【实验内容】

1. 按原理图2.1.2组成实验电路，经老师检查后才能合上交流220V开关Q，电容箱

的全部开关置于“断”，测出U、Ｕ灯、Ｕ镇、Ｉ、Ｉ灯、ＩC、电路总功率Ｐ、镇流器消耗的功率Ｐ镇，数据记入表2.1.1中。

～

图 2.1.2 荧光灯电路原理图

2. 将并联电容由零逐渐增大，测出相应的电流值，数据记入表2.1.2中。

3. 测出电流Ｉ最小时的 Ｕ、Ｕ灯、Ｕ镇、Ｉ、Ｉ灯、ＩC、Ｐ、Ｐ镇, 数据记入表2.1.1中。

表 2.1.1

【实验报告要求】

1. 利用所测数据，计算功率因数，并说明改善功率因数的意义。

2. 荧光灯并联电容器后电路总电流减小，但电容超过某一数值后，总电流为什么又会增大?