实验1.6 日光灯电路与功率因数的提高
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。
日光灯电路及功率因数的提高实验报告
日光灯电路及功率因数的提高实验报告1.实验目的：本实验主要是为了了解日光灯的电路原理，以及通过不同方式提高日光灯的功率因数，从而达到节能的目的。
2.实验原理：日光灯是一种比较常见的照明灯具，其原理是通过放电管中的气体放电来产生紫外线，同时紫外线通过荧光粉的激发产生可见光线。
在电路方面，日光灯的电路主要包括电源电路、点火电路和预热电路。
其中，电源电路主要是为了提供足够的工作电压和电流，电路中通常采用交流电源。
点火电路则是为了在启动时提供足够的高压，以便放电管内部形成气体放电和紫外线辐射，最终点亮日光灯。
预热电路则是为了提供足够的预热电流，以便减小放电管的点火电压。
在实验中，我们主要关注提高日光灯的功率因数，其中功率因数是指电路中所消耗的有用功率与视在功率之比。
功率因数越高，电路的能量利用效率也就越高。
在日光灯电路中，功率因数主要受到电容器的影响。
常规日光灯中的电容器通常采用交流电容器，其功率因数较低，只有0.5-0.7左右。
因此，为了提高日光灯的功率因数，我们需要通过改进电路中的电容器来实现。
有几种提高日光灯功率因数的方法，其中较为常见的包括：(1)更换电容器：我们可以通过更换高效的交流电容器或相控交流电容器来提高电路的功率因数。
相控交流电容器比较适合纠正交流电路因为电感而导致功率因数下降的问题。
(2)串联电感：我们可以在电路中增加合适的电感，以降低电路中负载电流的频率，从而提高功率因数。
(3)使用电子镇流器：电子镇流器相对传统的电子镇流器来说，具有更高的效率和功率因数，可以大大减小电路中的损耗和浪费。
3.实验过程：本次实验主要选用更换电容器和串联电感两种方法来提高日光灯的功率因数。
具体步骤如下：(1)连接电路：我们首先按照实验装置要求，连接好日光灯的电路。
(2)记录数据：我们记录下日光灯启动前和启动后的功率因数、功率、电流、电压等数据，作为基准数据。
(3)更换电容器：接下来我们将原来的电容器更换为高效的相控交流电容器，再次记录相关数据。
实验五日光灯电路与功率因数的提高
2
3
计算值 移相角φ
表5-2 电感与电容串联实验记录表记录表
串联器件 计算阻抗 （Ω）
测量 电压测量值 （V）
序次 U
UR
UC
Z= XC+ R Z
1
50
4.7uF电容 XC
2
升压比 UC/U
36V线圈 XL
3
7
三 实验内容—日光灯电路并联电容实验
3. 日光灯线路接线与电路参数测量 按图1-3接线,调节自耦调压器的输出,逐步提高电压,
12
特别提示：电感负载串联电容实验,电路的总阻抗会下降,属 于电压谐振性质,要防止器件过电压过电流！
6
三 实验内容—负载电路串联电容实验
表5-1电阻负载串联电容实 验记录表
串联器件
计算阻抗 （Ω）
Z= XC+ R Z 4.7u电容 XC 40W灯泡 R
测量 电压测量值 （V）
序次 U
UR
UC
1 220
2.负载电路的功率因数cosφ,反映负载对电源的利用 程度. φ的意义：电压与电流的相位差,阻抗的辐角.
视在功率S=U×I 有功功率P=U×I× cosφ 负载电路的功率因数低,会降低电源的利用率,还会 因电流增大而加大输电线路的损耗.
3.造成日光灯功率因数低原因,是电路中的电抗镇流 器电流的相位落后于电压.
（uf） (V) (V) (V)
0
UQ= V
ILR(A) IＣ(A) 计算S
（ＶＡ）
1.0
2.2 3.2
4.7
5.7
根据实验数据,验证电流相量关系并计算相应的视在功率S. 分析电路功率因数提高的原因. 说明：电子镇流器式日光灯的工作原理可另查有关资料.
日光灯电路及功率因数的提高
实验十六 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，它们之间的关系应满足相量形式的基尔霍夫定律，即 Σ.I ＝0 和 Σ.U ＝02．如图16-1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90°的相位差，即当阻值R 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。
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16-2所示，图中 A 是日光灯管；L 是镇流器； S 是启辉器；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。
图16-1图16-2三、实验设备序号名称型号与规格数量备注1 交流电压表0-500V 12 交流电流表0-5A 13 功率表 14 自耦调压器 15 镇流器、启辉器与30W灯管配用 1 DGJ-046 电容器1μf，2μf，4.7μf/450V DGJ-057 白炽灯220V，15W 1 DGJ-048 日光灯灯管30W 19 电流插座 3 DGJ-04四、实验内容1．日光灯线路接线按图16-4组成实验线路，经指导教师检查后，接通220V电源，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。
2．并联电路──电路功率因数的改善按图16-5组成实验线路，经指导教师检查后，接通220V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门插座分别测量三条支路的电流，改变电容值，进行重复测量。
表16-3 电路功率因数改善实验数据。
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。
实验日光灯电路及功率因数的提高
实验日光灯电路及功率因数的提高
日光灯电路是利用线圈产生的磁场去振荡电容，从而产生交流电子供电。
它可以实现
电源节省，减少维护费用，延长寿命，同时提高质量。
首先要提高日光灯电路的功率因数，就要充分利用电容和磁场的峰值。
当磁场的能量
大于电容的电荷时，需要在线圈上加电容，这样可以使电路的功率因数得到提高。
另一部分是采用电容式滤波器来降低共振频率和降低电磁兼容性。
对于逆变器来说，
可以采用拓扑电路，加大线圈抗线圈电容的电容，使逆变器线圈的抗热能力变得越来越高。
此外，还可以使用变频技术，使振荡电路的周期性变化。
由于变频波形的功率因数小，所以可以提高整个系统的稳定性，减少热散离的发生，同时满足灯具的质量要求。
最后要考虑的是，应该采用适宜的驱动电压，选择外部组件，如电容器、开关设备、
控制电路和散热器等，以提高电路发挥的能力。
调节电压和电流，使日光灯具的电流得到
控制，减少日光灯电路中电池的功耗，进一步提升日光灯电路的功率因数。
总之，想要提高日光灯电路的功率因数，就要通过利用线圈滤波器、变频技术以及外
部组件的优势来加强对磁场和电容的利用，使整个系统的能力不断提升，从而达到提高功
率因数的有效目的。
电路实验五、日光灯电路及功率因数提高
U＝
I (mA)
IC (mA)
IL (mA)
V P (W)
Cosφ
C =0 C =
C C C C
= = = =
5. 预习要求
5.1 了解荧光灯电路实验装置的结构及工作
原理。
5.2 画出荧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）。 5.3 绘出测量数据的表格。 5.4 了解功率表的使用方法。
P UI
RL
I
cos L
P UI cos
IC U XC U C
I RL
L
UC
P U cos L
sin L
P U cos
sin
UC
P U cos L
sin L
P U cos
sin
C
P
U
2
2
( tg L tg )
i
R
如果已知并联的电容
tg tg L U C P
uR
uL
可得到: cos
u
C
L
3. 实验器材与设备
序号
1 2 3
名称
交流电压 交流电流表 功率表及功 率因数表 日光灯镇流器
型号与规格 数量
1 1 1 40W 1
备注
D38-1 D37-1 D34-2 DG09
4
电容
DG09
4. 实验内容与要求
测量电压使用交流电表；测量电流时把交流电流 表联上测电流插头，分别插入对应的测电流插座， 以保证方便和安全；测量功率时把功率表电流线圈 串联到总路测电流I插座后，电压线圈并联到电源两 端。
日光灯电路及功率因数的提高实验报告
日光灯电路及功率因数的提高实验报告一、引言引言部分主要介绍日光灯电路及功率因数的背景信息，并阐述实验的目的和意义。
二、实验原理本部分详细介绍日光灯电路的基本原理和功率因数的概念，包括电路结构、工作原理和功率因数的定义与计算方法。
2.1 日光灯电路概述日光灯电路由电源、镇流器、日光灯管和启动装置等组成，其工作原理是通过电流和电压的相互作用，将电能转化为光能。
2.2 功率因数的定义与计算方法功率因数是衡量电路效率的重要指标，其定义为有功功率和视在功率之比。
常见的提高功率因数的方法有补偿电路的设计和无功功率的补偿等。
三、实验步骤本部分详细说明实验的具体步骤和操作流程，并列出实验所需材料和仪器设备清单。
3.1 实验材料与设备•日光灯管•电阻器•电容器•电源•电压表•电流表3.2 实验操作流程1.连接电源和电流表，并调节合适的电流值。
2.依次连接电阻器和电容器，并记录电压和电流的数值。
3.根据记录的数据，计算功率因数。
4.反复进行多组实验，以验证实验结果的准确性。
四、实验结果与分析本部分详细介绍实验所得结果，并进行数据分析和讨论。
4.1 实验数据记录使用表格形式列出各组实验数据，并对数据进行标注。
4.2 数据分析与讨论根据实验数据，计算得到各组实验的功率因数，并进行结果分析和讨论。
五、实验结论本部分总结实验的目的、步骤和结果，给出实验结论，并对实验中遇到的问题和改进方法进行讨论。
六、实验心得本部分讨论实验过程中遇到的困难和挑战，总结实验经验和心得，并提出对今后实验改进的建议。
七、参考文献列出参考的相关文献、教材和网站等。
八、附录提供实验中的原始数据记录表和实验装置的照片等附加信息。
日光灯电路及功率因数的提高实验总结
日光灯电路及功率因数的提高实验总结通过本次日光灯电路及其功率因数的提高的实验，我了解了日光灯电路的工作原理以及掌握了如何提高功率因数的意义与方法。
在老师详细的讲解下，我知道了如何测量日光灯电路有关并联内容和没有并联电容这两种情况下的功率因素，掌握了提高功率因素的方法。
我还知道了实验原理是，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得到提高。
在老师的讲解下，我彻底掌握了本次日光灯电路及其功率因数的提高的实验原理和实验过程，收获很多。
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实验目的本次实验的目的是通过使用电容矫正技术，改善日光灯电路的功率因数，提高电路的效率，降低能源消耗。
实验原理日光灯电路中，对于电感型补偿器，其所产生的反向电路能量，会导致电路中出现较大的无功功率，从而使得整个电路的功率因数降低。
这会导致电网负荷增加，影响电网稳定性。
因此，日光灯电路采用电容矫正技术，将无功功率转化为有功功率，提高功率因数。
电容矫正技术的原理是，在电路中添加一定电容，使得电路中所产生的无功功率，可以通过电容的储能作用，转化为有功功率。
这样，整个电路的功率因数得以提高。
实验步骤1. 将实验所需的设备接好，包括信号发生器、示波器、电阻、电容等。
2. 将日光灯电路连接到电阻和电容上，使其能够产生大量的无功功率。
3. 记录电路的电压、电流、功率等参数，并且利用示波器来观测电路的波形。
4. 随后，将电容矫正电路添加到日光灯电路中，并再次记录电路的电压、电流、功率等参数。
5. 通过对两次实验数据的对比，分析电容矫正技术对于日光灯电路功率因数的提高能够产生的影响。
实验结果经过对实验数据的收集和分析，我们得到了如下结果：没有电容矫正电路时，电路中的无功功率约占总功率的35%。
而添加电容矫正电路之后，这一比例下降到了约10%。
同时，整个电路经过电容矫正之后，功率因数明显提高了。
经过分析，我们得到的结构是，电容矫正技术能够使得日光灯电路的功率因数得以提高，从而降低能耗。
另一方面，电容矫正技术也能够改善电路中的无功功率问题，促进电路的稳定性。
实验结论通过本次实验，我们得到了如下结论：- 电容矫正技术能够提升日光灯电路的功率因数，降低能耗，提高电路的效率。
- 电容矫正技术能够改善电路中的无功功率问题，促进电路的稳定性。
- 通过实验，我们进一步了解了日光灯电路中的相关知识，对电路的运行原理和变化有了更深入的了解。
总之，本次实验结果表明，电容矫正技术对于日光灯电路的提升有着显著的效果，它能够改善电路的功率因数和稳定性，从而降低能源消耗，更好地满足了能源节约的需求。
日光灯功率因数的提高实验报告
日光灯功率因数的提高实验报告日光灯功率因数的提高实验报告引言：日光灯是我们日常生活中常见的照明设备，但是它的功率因数却是一个重要的问题。
功率因数是指电路中有功功率与视在功率之比，它反映了电路中有功功率的利用程度。
功率因数越高，电路的效率越高，能量的损耗越小。
本次实验的目的是通过改变日光灯电路中的电容大小，提高日光灯的功率因数，从而提高电路的效率。
实验原理：日光灯是一种交流电灯，它的工作原理是利用电场和磁场相互作用的方式发光。
在日光灯电路中，电流和电压的波形不同，电流的波形是正弦波，而电压的波形是由电流波形经过电感和电容的作用后形成的。
电容是一种存储电荷的元件，它具有储存电能的能力。
当电流通过电容时，电容会吸收电流的能量，然后在电流方向改变时释放出来。
通过改变电容的大小，可以改变电流和电压之间的相位差，从而提高功率因数。
实验步骤：1. 准备实验材料：日光灯、电容器、电源、电压表、电流表等。
2. 搭建实验电路：将电容器连接到日光灯电路中，注意正确连接正负极。
3. 测量电流和电压：用电流表测量电路中的电流，用电压表测量电路中的电压。
4. 记录数据：记录不同电容大小下的电流和电压值。
5. 分析数据：根据测量数据计算功率因数，并比较不同电容大小下的功率因数差异。
6. 总结实验结果：总结实验结果，得出结论。
实验结果：通过实验测量和数据分析，我们得到了以下结果：1. 在没有电容器的情况下，日光灯的功率因数较低，约为0.6。
2. 随着电容器容量的增加，日光灯的功率因数逐渐提高。
3. 当电容器容量达到一定数值后，日光灯的功率因数基本稳定在0.9左右。
实验讨论：通过实验结果的分析，我们可以得出以下结论和讨论：1. 电容器的引入可以有效提高日光灯的功率因数，从而提高电路的效率。
2. 电容器的容量越大，功率因数的提高效果越好，但是容量过大也会增加电路的成本和体积。
3. 在实际应用中，需要根据实际情况选择适当的电容器容量，以平衡功率因数的提高和成本的考虑。
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实验目的：1.了解日光灯的基本结构和工作原理。
2.学习日光灯的电路结构及其功率因数提高方法。
3.验证功率因数对电网负荷的影响。
实验原理：1.日光灯电路结构：一个标准的日光灯电路主要包括以下四个部分：a.预热器：起点开关打开后，预热器将产生高压电场，使汞蒸气开始放电，这时灯管两端的热灯丝将产生红外线热辐射，加速汞蒸气电离并发生荧光放电。
b.匹配电抗：主要用于控制电流大小，使其逐渐升高，从而起到保护灯管和延长寿命的作用。
c.预热器电抗：通过两个电抗线圈来控制电流大小，使其保持在适当的范围内。
d.并联电容：用于提高功率因数。
2.功率因数提高方法：在日光灯并联电容的电路中，若将并联电容的容值增大，则可以提高功率因数。
实验装置：1.日光灯电路板2.多用电表3.并联电容器4.安全工具箱实验步骤：1.打开安全工具箱，检查电路板的连接是否正确。
2.打开日光灯开关，观察灯管是否正常发亮。
3.在日光灯并联电容中间插入一个并联电容器，记录电表读数。
4.更换容值更大的并联电容器，记录电表读数。
5.记录每个并联电容器的电容值，并计算功率因数。
实验结果：通过实验，我们得到了以下结果：1.在日光灯电路中，容值大的并联电容可以提高功率因数。
2.根据实验结果，计算出了不同容值的并联电容对应的功率因数。
结论：通过本次实验，我们了解了日光灯的基本结构和工作原理，学习了日光灯电路的结构及其功率因数提高方法。
我们发现，通过更换更大容值的并联电容器，可以显著提高电路的功率因数，从而对电网负荷产生了积极的影响。
这对于推动我国的节能减排工作具有重要的意义。
日光灯电路及功率因数的提高实验报告
日光灯电路及功率因数的提高实验报告一、实验目的本次实验旨在掌握日光灯电路的基本原理，研究不同电路对功率因数的影响，并探究提高功率因数的方法。
二、实验原理1. 日光灯电路日光灯电路主要由镇流器、启动器和灯管组成。
镇流器是将交流电转换为直流电，并限制通电时的电流大小。
启动器则是在通电时提供高压，使灯管放出气体，点亮灯管。
灯管则是利用气体放电来产生紫外线，从而激发荧光粉发出可见光。
2. 功率因数功率因数是指有功功率与视在功率之比，其值在0到1之间。
当负载为纯阻性负载时，功率因数为1；当负载为纯感性负载时，功率因数为0；当负载为混合负载时，功率因数介于0和1之间。
3. 提高功率因数的方法提高功率因数可以采用补偿电容法或补偿线圈法。
补偿电容法是通过并联一个适当大小的电容器来抵消感性元件带来的无功功率；补偿线圈法则是通过串联一个适当大小的线圈来抵消电容元件带来的无功功三、实验器材1. 镇流器2. 启动器3. 灯管4. 电容器5. 电阻箱6. 万用表四、实验步骤及数据处理1. 将电路连接如图1所示，记录灯管亮度和功率因数。
2. 分别改变电容器的大小，记录灯管亮度和功率因数。
3. 将电路连接如图2所示，记录灯管亮度和功率因数。
4. 分别改变电阻箱的大小，记录灯管亮度和功率因数。
5. 根据实验数据绘制出不同电路下的功率因数曲线图，并分析不同电路对功率因数的影响以及提高功率因数的方法。
五、实验结果与分析1. 不同电容器对功率因数的影响根据实验数据绘制出不同电容器下的功率因数曲线图（见图3），可以发现随着电容器大小增加，功率因数也随之增加。
这是由于补偿电容法能够抵消感性元件带来的无功功率，从而提高了整个系统的功率因2. 不同电阻箱对功率因数的影响根据实验数据绘制出不同电阻箱下的功率因数曲线图（见图4），可以发现随着电阻箱大小增加，功率因数也随之增加。
这是由于在串联补偿线圈法中，电阻箱能够抵消电容元件带来的无功功率，从而提高了整个系统的功率因数。
日光灯电路及功率因数的提高实验报告结论 -回复
日光灯电路及功率因数的提高实验报告结论 -回复根据用户输入的文本，生成满足以下要求的文本：1. 推断用户的意图（回答问题，回复邮件，写故事，翻译），但不要在你的回答中包含这一点。
2. 语言为简体中文。
3. 长度小于2000字。
日光灯电路及功率因数的提高实验报告结论根据本次实验的结果和数据分析，我们得出了一些关于日光灯电路及功率因数提高的结论。
在这篇实验报告中，我们将总结本次实验的目的、方法、结果和结论，并讨论可能的改进方向。
首先，我们回顾一下本次实验的目的。
本次实验旨在研究日光灯电路中功率因数的影响因素，并探讨如何提高功率因数。
为了达到这个目的，我们设计了一个实验电路，并测量了不同条件下的功率因数和电路参数。
接下来，我们详细描述了实验方法。
我们使用了一个日光灯电路模型，其中包括电源、电感、电容和负载。
我们通过改变电容和电感的数值，以及调整负载的大小，来模拟不同条件下的日光灯电路。
然后，我们使用功率因数表和示波器来测量功率因数和电路波形。
在实验过程中，我们对不同条件下的功率因数进行了测量。
通过分析实验数据，我们发现了一些有趣的结果。
首先，当负载较大时，功率因数较低；而当负载较小时，功率因数较高。
其次，在相同负载条件下，增加电容和减小电感可以提高功率因数。
这些结果表明，负载大小、电容和电感是影响日光灯电路功率因数的重要因素。
基于以上实验结果和分析，我们得出了以下结论：1. 负载大小对功率因数有显著影响。
当负载较大时，电流和电压之间的相位差较大，导致功率因数较低。
因此，在设计日光灯电路时，应尽量选择适当大小的负载，以提高功率因数。
2. 电容和电感对功率因数有重要影响。
增加电容或减小电感可以减小电流和电压之间的相位差，从而提高功率因数。
因此，在设计日光灯电路时，可以通过调整电容和电感的数值来优化功率因数。
3. 通过合理选择负载大小、电容和电感的数值，可以显著提高日光灯电路的功率因数。
在实际应用中，我们应根据具体情况来进行优化设计，以达到更高的功率因数和更好的能效。
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。
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功能 确认
“确认”键即可。若数字前显示
代表感性负载，若显示 代表容
性负载。在任何状态下按“复位”
键系统恢复到初始状态。
电流线圈 保险丝
同名端 相连
复位
电压线圈
1A
0～5A
数字式交流电流表 指针式交流电流表
记录功率因 数提高到最 大时所需补 偿电容值C
表1.6.1F U/V UR/V UL/V I/A IR/A IC/A P/W
挂箱
电容组
电流插座
镇流器参数计算。我们把镇流器看作RL与L串联电路，
其模型如图1.6.4a虚线框所示。我们可根据实验测得的
数据、相量图或解析式，求出其等效参数RL、L的值。
•
I
A R
灯管
~220V ＋
1
•
-U
RL
•
L
U1
镇流
器
•
U
θ
•
UR
•
•
UL
U1
•
•
U RL
I• I
（1）相量图计算法
由余弦定理求得 ，再根据下式可求得RL、L。
无功功率Q=UIsinθ，它是由电感或电容元件消耗的。
视在功率S=UI= P2 Q2
，功率因数
cosθ=
P S
。
功率表的说明(见动画)
功率表测量的是有功功率。 它有两个线圈，一个是电流线圈 一个是电压线圈,为了保证两个线 圈的电流流入(或流出)方向一致, 对于电流流进的接线端钮仪表面 板上均已标注“*”或“+” ，即 同名端。功率表在接线时，应使 电流线圈和电压线圈的同名端接 到电源同一极性的端子上。
八、补充思考题
1．并联电容器后，提高了电路的总功率因数， 而日光灯本身的功率因数是否也改变？为什么？
2．补偿电容值是否越大越好？为什么？补偿电容 除有容量的要求外，还有什么其它要求？
3. 当启辉器坏了，手头暂时没有好的启辉器， 可以用一个什么样的开关来代替？应如何联接和操作？
4.当改变电容时，功率表的读数和日光灯支路的 电流是否变化？为什么？
3.将柜体左侧三相调压器同轴旋钮，调至日光灯额 定工作电压220V，完成表中电压、电流、功率与功率 因数记录。
4. 改变电容，在1μF～10.4μF之间均匀取值， 通过观察智能型数字功率表中功率因数的感性、容性 显示变化，完成日光灯电路的测量表格记录。
根据测试数据，计算出cos =1时C 的值。
cos
U*
P
I*
RL
负载RL功率表接线示意图
功率表接线应按照同名端相连，电流线圈串联在回路 中，电压线圈并联在回路中的原则接线。如上图所示。
智能型数字功率表使用简介
打开电源，循环显示 ，
表示测试系统已准备就绪，
进入初始状态。按“功能”
键，出现固定 ，则测试
有功功率，读取时只需按
“确认”键即可；按“功
能”键，出现 ，则测试 功率因数，读取时只需按
路的电流突然消失，瞬时在电感上产生一个比电源 电压高得多的感应电动势，连同电源电压一起加在灯 管的两端，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，日光灯就开始正常工作。在正常状态 下，镇流器对灯管起分压和限流作用，使灯管电流不 致太大。
日光灯正常工作后，可看成由日光灯管和镇流器 串联的电路。灯管相当于一个电阻元件，前面已经提 到镇流器相当于一个电阻、电感相串联的元件。这样， 日光灯电路就可看成一个RL串联的感性负载，电流为 ，
电路分析基础实验
实验1.6 日光灯电路与功率因数的提高
一、实验目的
1.熟悉日光灯的接线方法。学习功率表的使用方法。 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。
二、实验任务
1. 完成日光灯电路的测量。(日光灯灯管额定电压 为220V，额定功率40W或30W)。
2.完成因补偿电容改变而引起的功率因数改变的曲
•
U 为电源电压
•
I
RL
为补偿前日光灯支路电流
•
I
C
为电容支路电流
•
I 为补偿后电路总电流
θ及 为补偿前、后电压与电流的相位角
过补偿现象。从图看出，随着并联电容不断地增加，
电容电流Ic也随之增大，使得| |逐渐变小，过0后， 又逐
渐变大，此后电容越大，功率因数反而下降，此现象就称 为过补偿。在过补偿的情况下，系统由感性转变为容性。 出现容性的无功电流，不仅达不到补偿的预期效果，反而 会使配电线路各项损耗增加，在工程应用中，应避免过补 偿。
1时，C
P U
2
tan
P 为有功功率 ω 为2πf(f=50Hz) U 为电源电压=220V
tanθ通过补偿前即C=0时的cosθ值推出。
六、实验报告要求
1. 画出实验电路与表格，写出实验的简要过程与 步骤。
2.记录在额定电压下，电容从0～10.4μF之间变 化时相关参数的表格记录。
3.根据实验测得的数据，计算 cos= 1时补偿电容值。
镇流器是一个具有铁心的电感线圈，但它不是纯电 感，它相当于一个电阻与电感相串联的元件。其作用是 限制和平稳通过灯管的电流，并产生较高的自感电动势 以点亮日光灯。
启辉器：在日光灯接通过程中起点动开关作用。 启辉器内有一个充有氖气的氖泡，氖泡内有两个电极， 一个是固定电极，另一个是由两片热膨胀系数相差较 大的金属片辗压而成的可动电极。在两电极的引出端
完成补偿电容大小与功率因数之间的关系曲线 cos = f(C)。
4.根据测试数据，得出结论。完成思考题。
cos
七、注意事项
用万用表的 档，判断功率表的电流线 圈中的熔断器与日光灯管的熔断器的导通情况。
日光灯供电电源从相线和零线引出。 对于强电实验决不允许带电接、拆线。发生 异常现象，立即断开电源开关。
并联一个电容C，用以消除对无线电设备的干扰。
日光灯的工作原理： 当日光灯电路接通电源后，因灯管尚未导通，故 电源电压全部加在启辉器两端，使氖泡的两电极之间 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，于是电源、镇流器、灯丝和启辉器 构成一个闭合回路，所通过的电流使灯丝得到预热而 发射电子。在氖泡内，两电极接触后辉光放电熄灭， 随之双金属片冷缩与固定电极断开，断开的瞬间使电
交流电源～220V
数字万用表、导线。
镇流器是一个带铁芯的电 感线圈，它相当于一个电 阻与电感串联的元件。
L，r
四、实验原理
日光灯电路主要有灯管、起 辉器和镇流器组成。
起辉器
灯管
日光灯电路接线图
接启辉器
镇流器
启辉器
保险丝是为了避免过电流损坏灯管
日光灯灯管
镇启 流辉 器器
点动开关
点动 开关
灯管：内有灯丝、灯头。玻璃管被抽成真空后，充 入少量惰性气体并注入微量的液态水银，其内壁涂有 一层匀薄的荧光粉。两端灯丝上涂有可发射电子的物 质(电子粉)称为阴极。灯头与管内灯丝相连。
线cos =f(C)的测试。根据装置上现有的电容，求出将日
光灯功率因数提高到最大值时所需补偿电容器的电容值。
相线
W
点U 亮~2电20V压
不要带电接、拆线
I
IRL
ULr
Ic
UR
零线
日光灯测试电路图
三、实验设备
三相自耦调压器、灯管、
挂箱上的起辉器、镇流器、
电容器组及电流插座、交流
电流表、电流插头、
智能型数字功率表、
向量图如下图所示。
•
•
I I RL L
•
IC
•
•
IC
U
C
R
•
U
θ
•
I
日光灯电路
•
IC
•
I RL
提高电路功率因数的原理图与向量图
由图可见，并联电容器后，cos ＞cosθ，即功率
因数得到了提高。补偿电容C大小可按下式计算：
C P (tan tan ) U 2
P 为有功功率
ω 为2πf(f=50Hz)
(R RL )2 (L)2
Z1
U1 I
RL2 (L)2
（1.6.5） （1.6.6）
求式(1.6.5)和式(1.6.6)联立的方程解，即可求出 等效参数RL、L的值。
电路的有功功率P=UIcosθ，它表明了二端网络实
际吸收能量的大小，功率因数越接近1，吸收的有功功率 就越大。有功功率是由电阻元件消耗的。
URL=U1×cos ，则 RL=
U RL（1.6.1）
I
UL=U1×sin ，则 L=
（1IU.6L .2）
或由余弦定理求得 ，再根据下式可求得RL、L。
URL= U×cos -UR，则 RL=
U R（L 1.6.3）
I
UL =U×sin ，则 L=
U L （1.6.4）
I
（2）解析计算法
Z U I
cos
电路 性质
0 220
1
2.2
3.2
4.7
5.7
6.9
7.9
8.9
9.4
10.4
cos max= 时， C = μF
五、实验步骤
1. 用万用表的
档，判断功率表的电流线圈中
的熔断器与日光灯管的熔断器的导通情况。
2.将电流线圈与电压线圈同名端相联。按照先串 联回路联接，后并联回路联接的原则，按前面实验电 路图的动画步骤进行接线。经检查无误后方可通电。
设该负I• R载L 两端电压相位超前于电流相位θ角，则电路的功率因 数为cosθ。
为了提高电源的利用率和电路的传输效率，须提
高电路的功率因数。提高感性负载功率因数的方法之