日光灯电路及交流电路功率因数的测量设计实验
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实验三 日光灯电路及交流电路功率 因数的测量设计实验
一、实验目的： 实验目的：
1、学会设计简单的交流电路图。 2、掌握交流电路电压及功率的测量方法
二、实验设备
1、日光灯管 1 只 2、启辉器 1 个 3、镇流器 1 个 4、交流电流表 3 个 5、交流电压表 1 个 6、交流功率表 1 个
wenku.baidu.com
以上设备在综合实验装置上。
电工综合实验装置
三、实验原理：
1、日光灯电路的组成 日光灯由灯管，镇流器，启辉器组成，如图3-1
2、日光灯点燃过程 电源的接通后，电源电压通过镇流器和灯管 两端的灯丝加在启辉器二个触片上，两片之 间的气隙被击穿，发生辉光放电，使动触片 受热伸张而与静触片构成通路，于是灯管和 灯丝通电预热而发射热子。与此同时，由于 启辉器中动、静触片接触后放电熄灭，双金 属片因冷却复原而与静触片分离。在断开瞬 间镇流器感应出很高的电动势，它和电源电 压串联加到灯管的两端，使灯管内水银蒸气 电离产生弧光放电发出紫外线射到灯管内壁， 激发荧光粉发光，日光灯就点燃了
3、日光灯的功率因数 日光灯点燃后的等效电路如图3-2 所示。灯管 相当于电阻负载R，镇流器用内阻r 和电感L 等 效代之。只要测出电路的功率P、电流I、总电 压U 以及灯管电压 UR，就能算出灯管消耗的功PR=IUR，镇流器 消耗的功率P = P – PR ,并示出电路
1
功率因数
4、功率因数的提高 日光灯的功率因数较低，一般在0.6 以下， 且为感性电路，可以采用并联电容器的 方法来提高。日光灯并联电容器后的相 量图如图3-3 所示。由于电容支路的电流 IC 超前于电U 90度，抵消了一部分日光 灯支路电流中的无功分量，使电路的总 电流I 减小，从而提高了电路的功率因数。 电压与电流的相位差由原来的ϕ1减小为ϕ， 故cos ϕ＞cos ϕ1 。
当电容量增加到一定 值时，电容电流等于 日光灯电流中的无功 分量 ϕ= 0。此时总 电流下降到最小值 cosϕ=1，整个电路相 ϕ 当于电阻性负载。若 继续增加电容量，总 电流I 反而大，整个 电路变为容性负载， 功率因数反而下降。
四、实验内容
根据实验室提供的实验设备完成以下实验内容的 设计： （1）设计一个日光灯的照明电路，设计记录电 流，功率及各部分电压测量结果的数据表格。根 据测量数据了解交流电路中，各部分电压和电流 之间的相量关系。
（2）在（1）内容的基础上设计一个利用 电容来提高功率因数的电路，电容变化范 围1uf-8.37uf，要求选择至少7 个不同的电 容值来观察电路中各物理量的变化。 设计记录不同电容值时各部分电流，电压 和功率因数测量结果的表格。
五、预习要求
1、了解交流功率表的结构、原理、及接 线方法。 2、预习日光灯的组成及工作原理。 3、预习交流电路感性负载的特性及用电 容提高功率因数的原理。
六、总结报告
1、根据实验结果和记录数据，分析功率 因数随电容量的变化而变化的过程，试 用相量图加以说明。
一、实验目的： 实验目的：
1、学会设计简单的交流电路图。 2、掌握交流电路电压及功率的测量方法
二、实验设备
1、日光灯管 1 只 2、启辉器 1 个 3、镇流器 1 个 4、交流电流表 3 个 5、交流电压表 1 个 6、交流功率表 1 个
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以上设备在综合实验装置上。
电工综合实验装置
三、实验原理：
1、日光灯电路的组成 日光灯由灯管，镇流器，启辉器组成，如图3-1
2、日光灯点燃过程 电源的接通后，电源电压通过镇流器和灯管 两端的灯丝加在启辉器二个触片上，两片之 间的气隙被击穿，发生辉光放电，使动触片 受热伸张而与静触片构成通路，于是灯管和 灯丝通电预热而发射热子。与此同时，由于 启辉器中动、静触片接触后放电熄灭，双金 属片因冷却复原而与静触片分离。在断开瞬 间镇流器感应出很高的电动势，它和电源电 压串联加到灯管的两端，使灯管内水银蒸气 电离产生弧光放电发出紫外线射到灯管内壁， 激发荧光粉发光，日光灯就点燃了
3、日光灯的功率因数 日光灯点燃后的等效电路如图3-2 所示。灯管 相当于电阻负载R，镇流器用内阻r 和电感L 等 效代之。只要测出电路的功率P、电流I、总电 压U 以及灯管电压 UR，就能算出灯管消耗的功PR=IUR，镇流器 消耗的功率P = P – PR ,并示出电路
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功率因数
4、功率因数的提高 日光灯的功率因数较低，一般在0.6 以下， 且为感性电路，可以采用并联电容器的 方法来提高。日光灯并联电容器后的相 量图如图3-3 所示。由于电容支路的电流 IC 超前于电U 90度，抵消了一部分日光 灯支路电流中的无功分量，使电路的总 电流I 减小，从而提高了电路的功率因数。 电压与电流的相位差由原来的ϕ1减小为ϕ， 故cos ϕ＞cos ϕ1 。
当电容量增加到一定 值时，电容电流等于 日光灯电流中的无功 分量 ϕ= 0。此时总 电流下降到最小值 cosϕ=1，整个电路相 ϕ 当于电阻性负载。若 继续增加电容量，总 电流I 反而大，整个 电路变为容性负载， 功率因数反而下降。
四、实验内容
根据实验室提供的实验设备完成以下实验内容的 设计： （1）设计一个日光灯的照明电路，设计记录电 流，功率及各部分电压测量结果的数据表格。根 据测量数据了解交流电路中，各部分电压和电流 之间的相量关系。
（2）在（1）内容的基础上设计一个利用 电容来提高功率因数的电路，电容变化范 围1uf-8.37uf，要求选择至少7 个不同的电 容值来观察电路中各物理量的变化。 设计记录不同电容值时各部分电流，电压 和功率因数测量结果的表格。
五、预习要求
1、了解交流功率表的结构、原理、及接 线方法。 2、预习日光灯的组成及工作原理。 3、预习交流电路感性负载的特性及用电 容提高功率因数的原理。
六、总结报告
1、根据实验结果和记录数据，分析功率 因数随电容量的变化而变化的过程，试 用相量图加以说明。