日光灯电路的安装及功率因数的提高
实验六 日光灯电路的接线及功率因数提高
实验六日光灯电路的接线及功率因数提高一、目的要求1．练习使用功率表。
2．学习日光灯电路的接线，并了解各元件的作用。
3．了解提高功率因数的意义和方法。
二、实验原理与方法1．日光灯电路及各元件作用日光灯电路见图1所示。
它是由日光灯管、镇流器、启辉器和开关组成。
图1 日光灯电路（1）日光灯管灯管两端引脚插入灯头的金属插孔，灯管引脚在灯管两端各有一对，对外连接交流电源，对内安装有灯丝，灯丝在交流电源作用下发射电子。
灯管内抽真空后充入少量的汞蒸汽和少量的惰性气体，例如氩、氪、氖等。
惰性气体的作用是减少阴极的蒸发和帮助灯管启动。
（2）镇流器镇流器是电感量较大的铁心线圈，它串联在灯管和电源之间，有单绕组的，也有双绕组的。
不论哪种结构的镇流器，都是配合启辉器产生瞬间高压使灯管发光。
在灯管正常发光后又能起到限制灯管电流的作用。
（3）启辉器启辉器底座上固定有两个螺帽形电极，使用时将其插钮在启辉器座上。
启辉器内有电容器（约0.005~0.02μF）并联在玻璃泡两极，玻璃泡内装膨胀系数不同的U 形双金属片，其内部充入惰性气体。
并联电容器可减弱日光灯启动时产生的无线电辐射，减小对邻近无线电音频、视频设备的干扰。
2．日光灯工作原理合上电源开关后，电压先加在启辉器的两个电极上，启辉器在进行辉光放电时产生大量的热。
U形双金属片受热膨胀变形，将启辉器的两电极接通，此时电流通路见图2（a）所示。
在此电流作用下，一方面灯丝被加热，发射大量电子。
另一方面，启辉器两个电极闭合后，辉光放电消失，电极很快冷却，双金属片恢复原始状态而导致电极断开，这段时间实际是灯丝预热过程，一般日光灯约需0.5秒~2秒。
当启辉器中电极突然切断灯丝预热回路时，镇流器上产生很高的感应电压（约800~1500V），叠加在电源电压上，使得灯管两端获得很高的电压，迫使日光灯进入发光工作状态。
如果启辉器经过一次闭合、断开，日光灯管仍然不能点亮，启辉器又二次、三次重复上述动作，直至点亮日光灯为止。
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R L和电感X L 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（P R =U 2I L ）以及镇流器所消耗的有功功率（P L =P-P R ），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：UI PCOS =ϕ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。
日光灯电路及功率因数的提高
实验1.8 日光灯电路及功率因数的提高第一部分 实验指导书(本实验2学时)1. 实验目的（1） 了解日光灯电路的组成、工作原理和线路的连接；（2） 熟悉正弦交流电路的主要特点：1） 掌握交流串联电路中总电压与各部分电压的关系；2） 掌握交流并联电路中总电流与支路电流的关系；3） 了解感性负载电路提高功率因数的方法；4） 学习正确使用交流电流表、交流电压表和功率表。
2. 实验器材与设备日光灯电路实验装置、交流电流表、电压表和功率表、耐压400V 以上的电容器等。
3. 实验内容与要求（1） 实验线路见图1-11。
把日光灯管看成电阻，把镇流器看成感性元件。
（2） 连接实验线路，进行测试，记录数据：1） 首先点亮日光灯，按所设计的表格测试电源电压U ，灯管电压U R 、镇流器电压U L 、电流I 及功率P ，计算功率因数；2） 并联不同的电容（1μF -5μF ），再分别测试各电压及灯管电流I R 、电容电流I C 、总电流I 及功率P ，并计算功率因数。
图1-11 日光灯实验电路4. 预习要求（1） 在开放实验室时提前进行调研，了解日光灯电路实验装置的结构及使用方法。
（2） 画出日光灯电路的实验线路图（画出功率表、电压表、电流表的连接方法）。
（3） 自拟实验步骤并设计出测量数据的表格。
1） 日光灯正常工作后，不并联电容所应测试和计算的数据表格。
2） 并联不同容量的电容后所应测试和计算的数据表格。
测电流插座（4）了解功率表的使用方法。
5. 实验注意事项（1）日光灯起动电流较大，起动时要小心电流表的量限，以防损坏电流表。
（2）不能将220V的交流电源不经过镇流器而直接接在灯管两端，否则将损坏灯管。
（3）在拆除实验线路时，应先切断电源，稍后将电容器放电，然后再拆除。
（4）线路接好后，必须经教师检查允许后方可接通电源，在操作过程中要注意人身及设备安全。
6. 实验报告要求（1）画出实验电路图并简述其工作原理。
（2）将所测得的实验数据和计算数据填写在所设计的表格内。
日光灯电路设计及功率因数的提高
•
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： • 其中： 2 f ( f 50Hz)
P——电路所消耗的功率(W)。
2、镇流器的等效电路和等效电感
• 镇流器是一个铁心线圈，可用一个无铁心的电感和电阻串联成的电路来 等效，如图
• 2.16所示。所谓等效就是指这个电路中的功率和电流在相同的端电压情 况下分别与原有电路的功率和电流相等。根据这个原则，在日光灯电路 正常工作时，用低功率因数的功率表测得镇流器所消耗的功率也就是等 效电阻所消耗的功率。若用电流表测得通过镇流器的电流为I，则
六、实验思考与总结
• 1、提高接有感性负载的线路的功率因数能否 改变感性负载本身的功率因数？为什么？
• 2、在感性负载的电路中串联适当的电容亦能 改变电流与电压之间的相位差，但为什么不串 联电容的方法来提高功率因数？
• ※ 说明
• 在这个实验中，用日光灯电路模拟RL串联电路， 用并联电容的方法可以提高电路的功率因数。 但实际日光灯的电压波形不是正弦波，若按正 弦交流电路估算，误差较大，且不能用万用表 交流电压档测量其电压。
PL I 2r
其中：PL——镇流器所消耗的功率。 r ——镇流器的等效电阻。
于是：
r PL I2
• 用万用表欧姆挡直接测得镇流器线圈的电阻 rcu.则镇流器的 • 铜耗为，铁耗为 PCu I 2rCu 。
• 用万用表测出镇流器的端电压UrL，则镇流器的等效电抗：
X
U rL
2
实验六
• 日光灯电路设计及功率因数的提高 • （设计性实验）
பைடு நூலகம்、实验目的
• 1、掌握提高功率因数的意义及其方法 • 2、深刻理解交流电路中电压、电流的相
实验六 日光灯电路及功率因数的提高
实验六 日光灯电路及功率因数的提高一、实验目的1.验证单相交流电路中的电流、电压和功率关系的理论；2.了解日光灯电路的组成，工作原理和安装方法；3.了解用电容器改善功率因数的方法和意义；4.学习功率表的使用方法。
二、实验原理电力系统中的负载大部分是感性负载，其功率因数较低，为提高电源的利用率和减少供电线路的损耗，往往采用在感性负载两端并联电容器的方法，来进行无功补偿，以提高线路的功率因数。
日光灯电路为感性负载，其功率因数一般在0.3～0.4左右，在本实验中，利用日光灯电路来模拟实际的感性负载观察交流电路的各种现象。
1.日光灯的工作原理如图6-1所示，日光灯电路由荧光灯管、镇流器和启辉器三部分组成：(1)灯管：日光灯管是一根玻璃管，它的内壁均匀地涂有一层薄薄的荧光粉，灯管两端各有一个阳极和一根灯丝。
灯丝由钨丝制成，其作用是发射电子。
阳极是两根镍丝，焊在灯丝上，与灯丝具有相同的电位，其主要作用是当它具有正电位时吸收部分电子，以减少电子对灯丝的撞击。
此外，它还具有帮助灯管点燃的作用。
灯管内还充有惰性气体(如氮气)与水银蒸汽。
由于有水银蒸汽，当管内产生辉光放电时，就会放射紫外线。
这些紫外线照射到荧光粉上就会发出可见光。
(2)镇流器：它是绕在硅钢片铁芯上的电感线圈，在电路上与灯管相串联。
其作用为：在日光灯启动时，产生足够的自感电势，使灯管内的气体放电；在日光灯正常工作时，限制灯管电流。
不同功率的灯管应配以相应的镇流器。
(3)启辉器：它是一个小型的辉光管，管内充有惰性气体，并装有两个电极：一个是固定电极，一个是倒“U ”形的可动电极，如图6-3所示。
两电极上都焊接有触头。
倒“U ”形可动电极由热膨胀系数不同的两种金属片制成。
点燃过程：日光灯管、镇流器和启辉器的联接电路如图6-1所示。
刚接通电源时，灯管内气体尚未放电，电源电压全部加在启辉器上，使它产生辉光放电并发热，倒“U ”形的金属片受热膨胀，由于内层金属的热膨胀系数大，双金属片受热后趋于伸直，使金属片上的触点闭合，将电路接通。
日光灯电路的安装及功率因数的提高
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
日光灯电路的连接与功率因数的提高
日光灯电路的连接与功率因数的提高一、实训目的：1. 了解日光灯的组成和工作原理并掌握其线路的接线方法。
2. 理解掌握提高功率因数的方法及其意义。
3. 学会使用功率表测功率。
二、原理说明：1. 本次实训所用的负载是日光灯。
整个实训电路是由灯管、镇流器和启辉器组成。
如图26-1所示。
镇流器是一个铁芯线圈，因此日光灯是一个感性负载，功率因数较低，我们用并联电容的方法可以提高整个电路的功率因数。
其电路如图26-2所示。
选取适当的电容值使容性电流等于感性的无功电流，从而使整个电路的总电流减小，电路的功率因数将会接近于1。
屏上功率因数提高后，能使电源容易得到充分利用，还可以降低线路的损耗，从而提高传输效率。
图26-1图26-22. 日光灯的组成及工作原理。
组成：灯管、启辉器、镇流器。
工作原理：日光灯管内壁上涂有荧光物质，管内抽成真空，并允许有少量的水银蒸汽，管的两端各有一个灯丝串联在电路中，灯管的起辉电压在400-500V之间，起辉后管降压约为110V左右﹙40W日光灯的管压降)，所以日光灯不能直接在220V伏的电压上使用。
启辉器相当于一个自动开关，它有两个电极靠的很近，其中一个电极是双金属片制成，使用电源时，两电极之间会产生放电，双金属片电极热膨胀后，使两电极接通，此时灯丝也被通电加热。
当两电极接通后，两电极放电现象消失，双金属片因降温后而收缩，使两极分开。
在两极断的瞬间镇流器将产生很高的自感电压，该自感电压和电源电压一起加到灯管两端，产生紫外线，从而涂在管壁上的荧光粉发出可见的光。
当灯管起辉后，镇流器又起着降压限流的作用。
四、实训步骤：1. 按图26-3接完线，请老师检查后，方可通电实训。
2. 接通电源，断开电容，记下此时的P及I值，并用万用表测量U值，记入表中。
3. 接通电容，逐渐增大电容分别为1、2.2、4.7μF时各个电容上的I与P值。
同样用万用表测量不同电容时的UR、UC、UL。
五、实训注意事项注意日光灯电路的连接方法。
电路实验日光灯安装及功率因数的提高
图19-3镇流器启辉器实验十七 日光灯安装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．理解提高电路功率因数的意义并掌握其方法。
二．原理说明1．在单相正弦交流电路中，用交流电流表测得各支路中的电流值，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，i =∑0U=∑0２．日光灯线路如图17-1所示，图中Ａ是日光灯 图17-13．并联电容提高电路的功率因数。
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Q ＝Q L －Q C 减小，在传送的有功率功率P 不变时，使得功率因数提高，线路电流减小。
当并联电容器的Q C ＝Q L 时，总无功功率Q ＝0，此时功率因数ϕcos ＝1，线路电流I 最小。
C=P （tan φ1－tan φ）/wU2三．实验设备1．交流电压、电流、功率、功率因数表23．综合实验台（包括30Ｗ日光灯、30Ｗ镇流器，电容器，电流插座等）四．实验内容1按图17-2组成线路，经指导教师检查后按下闭合按钮开关，调节自耦调压器的输出，使其输出电压缓慢增大，直到日光灯刚启辉点亮为止。
将电压调至220Ｖ，测量功率Ｐ，电流Ｉ，电压2,1,U U U 等值，填写下表，验证电压、电流相量关系。
( 将电容开关断开)图17-2 2．并联电路——五．预习思考题２．为了提高电路的功率因数，常在感性负载上并联电容器，此时增加了一条电流支路，3．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？。
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S 1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ϕ。
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2P I R=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122fLfCππ=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。
6.电路正常接入，日光灯管两端为红色，但是灯管只是一直闪无法点亮，为什么？怎么解决？解析：日光灯管发出红光证明线路连接没有问题，这个时候就应该是启辉器的问题。
日光灯电路与功率因数的提高实验报告
日光灯电路与功率因数的提高实验报告日光灯电路与功率因数的提高实验报告引言：在现代社会中，电能的消耗已成为一个重要的问题。
为了提高能源利用率和减少能源浪费，我们需要关注电路的功率因数。
本实验旨在研究日光灯电路中功率因数的提高方法，以期能为实际应用提供一定的参考。
一、实验目的本实验的主要目的是探究日光灯电路中功率因数的提高方法，并通过实验验证相关理论。
二、实验原理1. 功率因数的定义功率因数是指电路中有用功与视在功之比，用来衡量电路的有效使用程度。
功率因数的理论范围在0到1之间，数值越接近1，说明电路的有用功越高，能源利用效率越好。
2. 日光灯电路日光灯电路是一种常见的照明电路，由电源、镇流器和灯管组成。
在传统的日光灯电路中，功率因数通常较低，这会导致电能的浪费。
三、实验步骤1. 搭建传统日光灯电路按照传统的日光灯电路连接方式，搭建一个基础电路，包括电源、镇流器和灯管。
2. 测量功率因数使用功率因数测试仪，测量传统日光灯电路的功率因数，并记录测量结果。
3. 安装功率因数改善装置在电路中加入功率因数改善装置，该装置可以通过电容器或电感器来提高电路的功率因数。
根据实验要求选择合适的装置并进行安装。
4. 测量改进后的功率因数使用功率因数测试仪，再次测量改进后的日光灯电路的功率因数，并记录测量结果。
四、实验结果与分析通过实验测量，我们得到了传统日光灯电路和改进后电路的功率因数。
根据测量结果，我们可以得出以下结论：1. 传统日光灯电路的功率因数较低，通常在0.5左右。
这是由于电路中存在电感元件，导致电流与电压之间存在相位差，使得功率因数降低。
2. 安装功率因数改善装置后，电路的功率因数得到了明显提高。
改进后的电路功率因数通常能达到0.9以上，有些甚至可以接近1。
这是因为功率因数改善装置通过补偿电路中的电感元件，使得电流与电压之间的相位差减小，从而提高了功率因数。
3. 通过对比传统电路和改进后电路的功率因数，我们可以明显看出功率因数改善装置的有效性。
日光灯与功率因数的提高实验报告
日光灯与功率因数的提高实验报告篇一：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。
日光灯的安装与功率因数的提高
日光灯电路的安装与功率因数的提高1．实验目的（1）了解荧光灯的工作原理，学习荧光灯的安装方法。
（2）掌握提高功率因数的方法，理解提高功率因数的意义。
（3）熟悉交流仪表的使用方法。
2．实验原理（1）日光灯电路的组成电路由日光灯管、镇流器、启辉器组成，原理电路图如图1所示。
图1：日光灯电路图图2 启辉器结构1）荧光灯管荧光灯管是一支细长的玻璃管，其内壁涂有一层荧光粉薄膜，在荧光灯管的两端装有钨丝，钨丝上涂有受热后易发射电子的氧化物。
荧光灯管内抽成真空后，充有一定量的惰性气体和少量的汞气（水银蒸汽）。
惰性气体有利于荧光灯的启动，并延长灯管的使用寿命；水银蒸汽作为主要的导电材料，在放电时产生紫外线激发荧光灯管内壁的荧光粉转换为可见光。
2）启辉器启辉器主要由辉光放电管和电容器组成，其内部结构如图9.18所示。
其中辉光放电管内部的倒U形双金属片（动触片）是由两种热膨胀系数不同的金属片组成；通常情况下，动触片和静触片是分开的；小容量的电容器，可以防止启辉器动、静触片断开时产生的火花烧坏触片。
3）镇流器镇流器是一个带有铁心的电感线圈。
它与启辉器配合产生瞬间高电压使荧光灯管导通，激发荧光粉发光，还可以限制和稳定电路的工作电流。
（2）荧光灯的工作原理如图1和2所示，在荧光灯电路接通电源后，电源电压全部加在启辉器两端，从而使辉光放电管内部的动触片与静触片之间产生辉光放电，辉光放电产生的热量使动触片受热膨胀趋向伸直，与静触片接通。
于是，荧光灯管两端的灯丝、辉光放电管内部的触片、镇流器构成一个回路。
灯丝因通过电流而发热，从而使灯丝上的氧化物发射电子。
与此同时，辉光放电管内部的动触片与静触片接通时，触片间电压为零，辉光放电立即停止，动触片冷却收缩而脱离静触片，导致镇流器中的电流突然减小为零。
于是，镇流器产生的自感电动势与电源电压串联叠加于灯管两端，迫使灯管内惰性气体分子电离而产生弧光放电，荧光灯管内温度逐渐升高，水银蒸汽游离，并猛烈地撞击惰性气体分子而放电，同时辐射出不可见的紫外线激发灯管内壁的荧光粉而发出近似荧光的可见光。
日光灯电路及功率因素的提高
日光灯电路及功率因素的提高实验报告班级: _______________姓名: _______________学号: _______________指导老师: _______________组长: ______________武汉交通职业学院机电工程系2009年10月实验三日光灯电路及功率因素的提高一、实验目的1、掌握日光灯线路的接线。
2、理解改善电路功率因数的意义并掌握其方法。
二、原理说明日光灯线路如图3-1所示，图中A是日光灯管，L是镇流器，C是补偿电容器，用以改善电路的功率因数（COSΦ）。
有关日光灯的工作原理见附说明。
三、实验设备四、实验内容1、日光灯线路接线与测量。
按图3-2接线。
经指导教师检查后接通实验台电源，日光灯应立即发光，记下三表的指示值。
测量功率P，电流I，电压U，UL ，UA等值，验证电压、电流相量关系。
2、并联电路———电路功率因数的改善。
按图（3-3）组成实验线路。
经指导教师检查后，接通实验台电源，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。
数据记入下页表中。
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、在日常生活中，当日光灯上缺少启辉器时，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，使日光灯点亮或用一只启辉器去点亮多只同类型的日光灯，这是为什么？2、为了改善电路的功率因数，常在感性负载上并联电路器，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？3、提高线路功率因数为什么只采用并联电容法，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，验证相量形式基尔霍夫定律。
日光灯电路及功率因数的提高
它反映了电力设备在消耗有功功 率的同时，对无功功率的消耗情 况。
功率因数低的影响
增加输配电线路的电能损耗
由于电流的有效值不变，功率因数越低，线路中的电压降越大， 导致电能损耗增加。
降低供电设备的利用率
由于无功功率的存在，使得变压器、发电机等设备的容量不能得到 充分利用。
增加电费支出
电力公司通常会对功率因数进行考核，对功率因数低的用户实行罚 款或加价。
日光灯电路及功率因数的 提高
• 引言 • 日光灯电路原理 • 功率因数提高的意义 • 无功补偿原理及方法 • 实际应用与案例分析 • 结论与展望
01
引言
主题简介
日光灯电路
日光灯电路是一种常见的照明电路，由日光灯管、镇流器、启辉器和灯座等部 分组成。
功率因数提高
功率因数是电力系统中一个重要的技术参数，反映了电力设备在消耗电能时的 效率。提高功率因数对于节约能源、降低损耗和改善电网质量具有重要意义。
日光灯的电感性负载会导致功率因数降低，增加 线路损耗和电网负担。
案例分析
某工厂的日光灯电路问题
该工厂大量使用日光灯照明，但由于电路设计不当，导致能 源浪费和灯光质量不稳定。
某家庭的日光灯使用情况
家庭用户在使用日光灯时，由于缺乏相关知识，也常常面临 功率因数低下和能源浪费的问题。
解决方案
采用电子镇流器
展望
随着科技的不断进步和应用需求的不断提高，日光灯电路及功率因数的 提高将成为一个持续的研究方向。未来，我们可以从以下几个方面进一 步研究和探索
深入研究和开发新型的镇流器技术，以提高日光灯电路的功率因数和能 效。例如，研究基于电力电子技术的智能控制策略，实现对日光灯电路 的实时监测和控制，以达到更好的节能效果。
日光灯电路及功率因数提高
6.5
38.76
220
220.8
170.3
111.6
0.241
L0.73
7.5
39.46
220
221.0
170.5
112.0
0.285
L0.61
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。
112.3
0.273
L0.65
2.2
37.27
220
218.6
167.3
112.0
0.231
L0.74
2.67
37.26
220
219.0
167.3
112.4
0.211
L0.82
3.2
37.23
220
218.4
167.8
112.6
0.199
L0.87
3.67
37.74
220
219.2
167.4
112.3
若电源向负载传送的功率 ，当功率P和供电电压U一定时，功率因数 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。
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
日光灯电路及功率因数的提高-日光灯功率因数提高
实验4.7 日光灯电路与功率因数的提高4.7.1实验目的1．熟悉日光灯的接线方法。
2．掌握在感性负载上并联电容器以提高电路功率因数的原理。
4.7.2实验任务 4.7.2.1根本实验1．完成因无补偿电容和不同的补偿电容时电路中相关支路的电压、电流以及电路的功率、功率因数的测量和电路的总功率因数曲线cosθ′=f (C )的测量。
并测出将电路的总功率因数提高到最大值时所需补偿电容器的电容值。
(日光灯灯管额定电压为220V ，额定功率30W 。
)2．完成图4-7-1所示点亮日光灯时所需电压U 点亮和日光灯熄灭时电压U 熄灭的测量。
3．定量画出电路的相量图。
完成镇流器的等效参数R L 、L 的计算。
4.7.2.2扩展实验保持U =220V 不变，当电路并联最正确电容器后使得总功率因数到达最大时，在电容器组两端并入20W 灯泡，通过并入灯泡的个数，使得总电流I 与无并联电图4-7-1容时的I值大致一样，记录此时I、I C、I L、P以及流入灯泡的电流值。
4.7.3实验设备1．三相自耦调压器一套2. 灯管一套3．镇流器一只4. 起辉器一只5. 单相智能型数字功率表一只6. 电容器组/500V一套7. 电流插座三付8. 粗导线电流插头一付9. 交流电压表(0~500V)或数字万用表一只10．交流电流表(0~5A)一只11．粗导线假设干4.7.4实验原理1．日光灯电路组成日光灯电路主要有灯管、启辉器和镇流器组成。
联接关系如图4-7-2所示。
2．日光灯工作原理图4-7-2 日光灯电路图•U～接通电源后，启辉器内固定电极、可动电极间的氖气发生辉光放电，使可动电极的双金属片因受热膨胀而与固定电极接触，内壁涂有荧光粉的真空灯管里的灯丝预热并发射电子。
启辉器接通后辉光放电停顿，双金属片冷缩与固定电极断开，此时镇流器将感应出瞬时高电压加于灯管两端，使灯管内的惰性气体电离而引起弧光放电，产生大量紫外线，灯管内壁的荧光粉吸收紫外线后，辐射出可见光，发光后日光灯两端电压急剧下降，下降到一定值，如40W 日光灯下降到110V 左右开场稳定工作。
实验六 日光灯电路及功率因数的提高
实验六 日光灯电路及功率因数的提高一、实验目的1.验证单相交流电路中的电流、电压和功率关系的理论；2.了解日光灯电路的组成，工作原理和安装方法；3.了解用电容器改善功率因数的方法和意义；4.学习功率表的使用方法。
二、实验原理电力系统中的负载大部分是感性负载，其功率因数较低，为提高电源的利用率和减少供电线路的损耗，往往采用在感性负载两端并联电容器的方法，来进行无功补偿，以提高线路的功率因数。
日光灯电路为感性负载，其功率因数一般在0.3～0.4左右，在本实验中，利用日光灯电路来模拟实际的感性负载观察交流电路的各种现象。
1.日光灯的工作原理如图6-1所示，日光灯电路由荧光灯管、镇流器和启辉器三部分组成：(1)灯管：日光灯管是一根玻璃管，它的内壁均匀地涂有一层薄薄的荧光粉，灯管两端各有一个阳极和一根灯丝。
灯丝由钨丝制成，其作用是发射电子。
阳极是两根镍丝，焊在灯丝上，与灯丝具有相同的电位，其主要作用是当它具有正电位时吸收部分电子，以减少电子对灯丝的撞击。
此外，它还具有帮助灯管点燃的作用。
灯管内还充有惰性气体(如氮气)与水银蒸汽。
由于有水银蒸汽，当管内产生辉光放电时，就会放射紫外线。
这些紫外线照射到荧光粉上就会发出可见光。
(2)镇流器：它是绕在硅钢片铁芯上的电感线圈，在电路上与灯管相串联。
其作用为：在日光灯启动时，产生足够的自感电势，使灯管内的气体放电；在日光灯正常工作时，限制灯管电流。
不同功率的灯管应配以相应的镇流器。
(3)启辉器：它是一个小型的辉光管，管内充有惰性气体，并装有两个电极：一个是固定电极，一个是倒“U ”形的可动电极，如图6-3所示。
两电极上都焊接有触头。
倒“U ”形可动电极由热膨胀系数不同的两种金属片制成。
点燃过程：日光灯管、镇流器和启辉器的联接电路如图6-1所示。
刚接通电源时，灯管内气体尚未放电，电源电压全部加在启辉器上，使它产生辉光放电并发热，倒“U ”形的金属片受热膨胀，由于内层金属的热膨胀系数大，双金属片受热后趋于伸直，使金属片上的触点闭合，将电路接通。
电工测量与安装 课程4 日光灯电路的安装及功率因数的提高
4.1 线圈参数的 测量
4.2 日光灯电路 的安装
4.3 日光灯电路 功率因数的提高
4 日光灯电路的安装及功率因数的提高
”三表法“ 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。
4 日光灯电路的安装及功率因数的提高
“
经 全 国 职
十 二 五
”
业职
教业
育教
教育
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定规
委划
员教
会材
审
定
直
流
电
单
路
电
相
日
的 安 装 与 测 试
阻 的 测 量
交 流 电 路 的 测 量
光 灯 电 路 的 安 装
照 明 电 路 的 安 装
三 相 交 流 电 路 的 测 量
电 路 过 渡 过 程 的 观 测
电 磁 电 路 的 测 试
4 日光灯电路的安装及功率因数的提高
4 日光灯电路的安装及功率因数的提高
测量任务
日光灯电路功率因数的提高
（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
慢慢增大到220V 。
4.2 日光灯电路功 率因数的提高
4 日光灯电路的安装及功率因数的提高
4.1 线圈参数的
测量
电容值 总电压 C（μF） U（V）
总电流 日光灯支 电容支路 有功功率 功率因数 I（A） 路电流 电流 P（W） cosφ
的安装
4 日光灯电路的安装及功率因数的提高
4.2 日光灯电路
的安装
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
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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， 、将调压器的输出电压调至 ，使日光灯正常工作后， 测量各电流、电压及功率值记入表4－ 。 测量各电流、电压及功率值记入表 －2。
总电压 Uቤተ መጻሕፍቲ ባይዱV） （ ）
镇流器 灯管电压 电压 U （V） ） UL（V） A ）
总电流 I（A） （ ）
任务一：线圈参数的测量 【任务描述】 任务描述】 一个电感线圈是由导线绕成的， 除电感外还有电阻， 一个电感线圈是由导线绕成的 ， 除电感外还有电阻 ， 同 时在线圈的匝间还存在微量的分布电容。 在较低频率（ 时在线圈的匝间还存在微量的分布电容 。 在较低频率 （ 例如 50Hz） 的正弦激励下， 匝间电容可忽略， 此时电感线圈的电 ） 的正弦激励下 ， 匝间电容可忽略 ， 路模型可以看作电感元件与电阻元件串联的电路。 路模型可以看作电感元件与电阻元件串联的电路。现有交流电 压表、电流表、功率表各一块，要求设计一个试验电路， 压表、电流表、功率表各一块，要求设计一个试验电路，测量 出线圈的参数（线圈电阻R和电感 和电感L） 出线圈的参数（线圈电阻 和电感 ）。
任务三：日光灯电路功率因数的提高 【相关知识】 相关知识】 一、提高功率因数的意义 提高用电的功率因数， 提高用电的功率因数，能使电源设备的容量得到合理的 利用，能减少输电电能损耗，还能改善供电的电压质量。 利用，能减少输电电能损耗，还能改善供电的电压质量。因此 提高功率因数可以提高经济效益，有非常现实的意义。 提高功率因数可以提高经济效益，有非常现实的意义。
任务二：日光灯电路的安装 【相关知识】 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， 日光灯电路由灯管、镇流器和启辉器三部分组成，如图 所示。 所示。
任务二：日光灯电路的安装 【任务实施】 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 、按图接线。经教师检查后，合上电源，调节调压器， 输出电压从零开始慢慢增大，观察日光灯的启动过程。 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 【任务描述】 任务描述】 日光灯是常用的照明灯具，请了解日光灯电路， 日光灯是常用的照明灯具，请了解日光灯电路，利用已有 器材：镇流器（非电子式）、启辉器、日光灯管等， 器材：镇流器（非电子式）、启辉器、日光灯管等，安装一个 ）、启辉器 日光灯电路。并对已经安装好的日光灯电路进行测量， 日光灯电路。并对已经安装好的日光灯电路进行测量，要求测 量电路的电压、电流、有功功率、功率因数。 量电路的电压、电流、有功功率、功率因数。
《电工测量与安装》课件 电工测量与安装》
学习情境4 日光灯电路的安装 及功率因数的提高
学习情境4 日光灯电路的安装及功率因数的提高
【学习情境描述】 学习情境描述】 通过线圈参数的测量和日光灯电路的安装， 通过线圈参数的测量和日光灯电路的安装，引 导学生掌握测量电感线圈R、 参数方法和日光灯 导学生掌握测量电感线圈 、 L参数方法和日光灯 电路安装的基本技能， 电路安装的基本技能，理解提高功率因数的意义及 方法。 方法。
任务一：线圈参数的测量
P R= 2 I
XL =
Z −R
2
2
XL L= = ω 2πf
XL
任务一：线圈参数的测量 【任务实施】 任务实施】 1．按图接线，用电压表、电流表、功率表三个表测量线圈的 ．按图接线，用电压表、电流表、 参数R和L。 参数 和 。
Ω
任务一：线圈参数的测量 2．经教师检查后，合上电源开关。调节调压器，使电压输出 ．经教师检查后，合上电源开关。调节调压器， 220V，读取电流表和功率表的读数，作记录，记入表 －1中。 ，读取电流表和功率表的读数，作记录，记入表4－ 中
任务一：线圈参数的测量 【相关知识】 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 电感线圈可用 串联电路为模型，如图 所示。 串联电路为模型 所示 压表、电流表和功率表可以测量出电感线圈的参数R和 ， 压表、电流表和功率表可以测量出电感线圈的参数 和L，这种 方法称为三表法。 方法称为三表法。
学习情境4 日光灯电路的安装及功率因数的提高
【教学目标】 教学目标】 知识目标： 知识目标： 1、学会使用交流电压表、交流电流表和功率表测量线圈参 、学会使用交流电压表、 数的方法。 数的方法。 2、了解日光灯各部件的作用。 、了解日光灯各部件的作用。 3、理解提高功率因数的意义及方法。 、理解提高功率因数的意义及方法。 能力目标： 能力目标： 1、能够测量线圈参数。 、能够测量线圈参数。 2、能够安装日光灯电路。 、能够安装日光灯电路。 3、熟练掌握功率表和功率因数表的使用方法。 、熟练掌握功率表和功率因数表的使用方法。
任务三：日光灯电路功率因数的提高 二、并联电容提高功率因数 提高功率因数的方法之一是在感性负载两端并联一个电 容器，如图所示。 容器，如图所示。
任务三：日光灯电路功率因数的提高 【任务实施】 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 、按图接线。经教师检查后，合上电源，调节调压器， 输出电压从零开始慢慢增大到220V。 输出电压从零开始慢慢增大到 。
任务三：日光灯电路功率因数的提高 【任务准备】 任务准备】 课前预习相关知识部分。 课前预习相关知识部分。理解提高功率因数的意义及方 学会使用交流电压表、电流表、功率表、功率因数表， 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。 独立回答下列问题。 1、提高功率因数有什么意义？ 、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？ 、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。 数的理由。 4、与感性负载并联的电容量 越大，功率因数就越高吗？为 越大， 、与感性负载并联的电容量C越大 功率因数就越高吗？ 什么？ 什么？ 5、一台单相感应电动机接到 50Hz、220V 正弦交流电源上， 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 ， ， ，欲将功率因数提高到0.9， 试求所需并联的电容。 试求所需并联的电容。
测量值
计算值
U（V） I（A） P（w） ） ） ）
R（Ω ）
L（H） ）
任务二：日光灯电路的安装
【教学目标】 教学目标】 知识目标：了解日光灯各部件的作用。 知识目标：了解日光灯各部件的作用。 能力目标：能够安装日光灯电路。 能力目标：能够安装日光灯电路。 态度目标：1、能主动学习，在完成任务过程中发现问题，分 态度目标： 、能主动学习，在完成任务过程中发现问题， 析问题和解决问题。 析问题和解决问题。 2、在严格遵守安全规范的前提下，能与小组成员 、在严格遵守安全规范的前提下， 协作共同完成本学习任务。 协作共同完成本学习任务。
任务一：线圈参数的测量 【任务准备】 任务准备】 课前预习相关知识部分。理解正弦交流电路中的阻抗、 课前预习相关知识部分。理解正弦交流电路中的阻抗、 电抗、感抗和有功功率的概念，掌握RL串联电路的伏安关系 串联电路的伏安关系， 电抗、感抗和有功功率的概念，掌握 串联电路的伏安关系， 学会使用交流电压表、电流表和功率表， 学会使用交流电压表、电流表和功率表，能进行基本的电气测 并独立回答下列问题。 量。并独立回答下列问题。 1、在有效值为 的正弦交流电压源上， 、在有效值为100V、频率为 、频率为50Hz的正弦交流电压源上，接 的正弦交流电压源上 有一感性负载，若线路电流的有效值为2A， 有一感性负载，若线路电流的有效值为 ，则该感性负载的 阻抗模是多少？ 阻抗模是多少？ 2、在有效值为 的正弦交流电压源上， 、在有效值为100V、频率为 、频率为50Hz的正弦交流电压源上，接 的正弦交流电压源上 有一感性负载，其消耗的有功功率为120W，线路电流的有效 有一感性负载，其消耗的有功功率为 ， 值为2A，该感性负载的等效电阻是多少？ 值为 ，该感性负载的等效电阻是多少？ 3、一个感性负载，其阻抗模｜Z｜＝ ｜＝50Ω，等效电阻 、一个感性负载，其阻抗模｜ ｜＝ ，等效电阻R=30Ω， ， 则该感性负载的等效电感L为多少 为多少？ 则该感性负载的等效电感 为多少？
任务一：线圈参数的测量 【教学目标】 教学目标】 知识目标： 知识目标： 1、理解阻抗、电抗、感抗的概念。 、理解阻抗、电抗、感抗的概念。 2、理解有功功率的概念。 、理解有功功率的概念。 能力目标： 能力目标： 1、能够根据电路图进行设备安装与连接。 、能够根据电路图进行设备安装与连接。 2、熟练掌握交流电压表、电流表和功率表的使用方法。 、熟练掌握交流电压表、电流表和功率表的使用方法。 3、能够根据测量数据计算线圈参数。 、能够根据测量数据计算线圈参数。 态度目标： 态度目标： 1、能主动学习，在完成任务过程中发现问题，分析问题和解 、能主动学习，在完成任务过程中发现问题， 决问题。 决问题。 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 、在严格遵守安全规范的前提下， 成本学习任务。 成本学习任务。
学习情境4 日光灯电路的安装及功率因数的提高
【教学环境】 教学环境】 场所：多媒体教室、 场所：多媒体教室、电工实验室 设备：常用电工工具、交流电压表、交流电流表、功率表、 设备：常用电工工具、交流电压表、交流电流表、功率表、 功率因数表、正弦交流电源、单相调压器、日光灯 功率因数表、正弦交流电源、单相调压器、 灯管、镇流器、启辉器、电容器、 灯管、镇流器、启辉器、电容器、防护用品 教学资源：日光灯电路安装及功率因数提高的教学课件、 教学资源：日光灯电路安装及功率因数提高的教学课件、 电子教案、 电子教案、功率表的使用视频
任务二：日光灯电路的安装 【任务准备】 任务准备】 课前预习相关知识部分。了解日光灯各部件的作用。 课前预习相关知识部分。了解日光灯各部件的作用。学会 使用交流电压表、电流表、功率表、功率因数表， 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。 下列问题。 1、日光灯电路由哪几部分组成？ 、日光灯电路由哪几部分组成？ 2、日光灯是怎样启动的？ 、日光灯是怎样启动的？ 3、在日光灯电路中，启辉器起了什么作用？试阐述启辉器在 、在日光灯电路中，启辉器起了什么作用？ 日光灯电路中所起的作用。 日光灯电路中所起的作用。 4、列举出你所见过或知道的电感元件。日光灯电路中镇流器 、列举出你所见过或知道的电感元件。 起什么作用？它是不是电感元件？具有什么频率特性？ 起什么作用？它是不是电感元件？具有什么频率特性？