日光灯电路及功率因数提高

一、实验目的：

1.学会日光灯电路的安装。

2.研究提高感性负载功率因数的方法和意义。

3.进一步熟悉、掌握使用交流仪表盒自耦调压器。

4.进一步加深对相位差等概念的理解。

二、实验原理:

供电系统由电源通过输电线路向负载供电。负载通常有电阻负载，也有电感性负载。由于电感性负载有较大的感抗，因而功率较低。

若电源向负载传送的功率

定时，功率因数，当功率P和供电电压U一越低，线路电流I就越大，从而增加了线路电压降和线路功率损耗，若线路总电阻为R，则线路电压降和线路功率损耗分别为；负载电感进行能量交换，电源向负载提供有功功率的能力必然下降，从而降低了电源容量的利用率。因此，从提高供电系统的经济效益和供电质量，必须采取措施提高电感性负载额功率因数。

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减小，在传送的有功功率P不变时，使得功率因数提高，线路电流减小。当并联电容器时，总无功功率为Q为0，此时功率因数=1，线路电流I最小。若继续并联电容器，将导致功率因数下降，线路电 1 cosP?

流增大，这种现象称为过补偿。

负载功率因数可以用三表法测量电源电压U、负载电流I和功率P，用公式

三、实验设备仪器：

1.交流电压表、电流表、功率表 2.实验元件箱二 3.自耦调压器 4.日光灯电路 四、实验内容：

按照书上电路图组成实验电路，经指导老师检查后，按下按钮开关，调节自耦变压器的输出电压为220V，记录功率表、功率因

计算。

数表、电压表、电流表的读数，接入电容，从小到大增加电容容

值，记录不同电容值时的功率表、功率因数表、电压表和电流表的读数，记入表中。 五、实验数据及处理

2

数据处理：

绘制功率因数与所并电容的曲线。

六、结果分析及问题讨论：

1.由A图得。伴随着并联电容的逐渐增加，功率因数先增大后减小。

2.根据实验数据可得。功率因数越低，线路电流I越大，从而增加了线路的电压降和线路功率的损耗。

3.若夫在功率越低，表明无功功率越大，电源必须用较大容量和负载电荷进行能量交换，电源向负载提供有功功率就必然下降，从而降低了电源容量的利用率。

4.输出电压U总是不等于220V，电压值不稳定，侧的的实验数据不准确，存在一定程度的误差。

3

cos

第二篇：实验八 日光灯电路的连接及功率因数的提高

实验八 日光灯电路的连接及功率因数的提高

一、实验目的

1.学习功率表的使用；

2.学会通过U、I、P的测量计算交流电路的参数；

3.掌握提高电感性电路功率因数的方法。

二、原理说明

日光灯结构图如图8-1所示，K闭合时，日光灯管不导电，全部电压加在启辉器两触片之间，使启辉器中氖气击穿，产生气体放电，此放电产生的一定热量使双金属片受热膨胀与固定片接通，于是有电流通过日光灯管两端的灯丝和镇流器。短时间后双金属片冷却收缩与固定片断开，电路中电流突然减小；根据电磁感应定律，这时镇流器两端产生一定的感应电动势，使日光灯管两端电压产生400至500V高压，灯管气体电离，产生放电，日光灯点燃发亮。日光灯点燃后，灯管两端电压降为100V左右，这时由于镇流器的限流作用，灯管中电流不会过大。同时并联在灯管两端的启辉器，也因电压降低而不能放电，其触片保持断开状态。

图8-1日光灯结构图 图8-2工作原理图

日光灯工作后，启辉器断开，灯管相当于一电阻R，镇流器可等效为电阻RL和电感XL的串联，所以整个电路可等效为一R、L串联电路，其电路模型如图8-2

所示。

在电路中日光灯管与镇流器串联构成一个电感性负载电路，由于镇流器本身电感较大，故整个电路功率因数很低。整个电路消耗的功率P包括日光灯管消耗功率（PR=U2IL）以及镇流器所消耗的有功功率（PL=P-PR），用功率表直接可以测

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：

PCOS??UI

为了提高电路的功率因数，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，从而提高了功率因数。由于电源的电压是固定的，所以并联电容器并不影响感性负载的正常工作，即感性负载支路的电流、功率和功率因数并不随并联电容量的多少而改变，仅仅是电路总电流及总功率因数发生变化。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：

C?P

2?U(tg??tg?')

此时电路总电流I是日光灯电流IL和电容器电流IC的相量和，其相量图如图

8-3所示。

图8-3 向量图

电容器吸取的容性无功电流IC抵消了一部分日光灯电流中的感性无功分量，

所以电路总电流下降，电路的功率因数提高。随着电容增大，电路中的总电流减小，当电流减小至最低值时，电路的功率因数最大。此时电容继续增大，电路的总电流也增大，电路的性质由感性转变为容性。

三、实验设备

1.电路实验箱

2.万用表

3.功率表

4.交流电流表

5.日光灯

四、实验内容

1.测量交流参数

实验接线如图8-4所示，电容C暂不接入。

图8-4 日光灯实验接线图

日光灯点亮前把电流表短接（按下电流表上的“短接”按钮）。交流调压器输出电压调至零，接通实验台电源，调节交流调压器的输出，使其输出电压缓慢增大，点亮日光灯，并将电压U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），按一下电流表的“短接”按钮，电流表开始工作。测量电路的电流、电压及功率，数据填入表8-1中。做完实验，将交流调压器旋钮调至零。

表8-1 U=220V

2、提高功率因数

如图8-4并联电容C，重复实验1方法步骤，U=220V不变，逐渐增加电容C的数值，测量各支路的电流、总电流和功率，当电容值超过4μF时，会出现过补偿，请同学们仔细观察。将测量数据填入表8-2中。做完实验，将交流调压器旋钮调至零。

表8-2 U=220V

六、实验报告 1.根据表8-1实验测量值计算日光灯的等效电阻及电感。

2.绘出cosφ—I，I—C的曲线，说明它们的关系。

3.说明功率因数提高的原因和意义。