电路基础实验报告 日光灯功率因素改善实验

实验题目: 日光灯电路改善功率因数实验

一、实验目的

1、了解日光灯电路的工作原理及提高功率因数的方法；

2、通过测量日光灯电路所消耗的功率，学会电工电子电力拖动实验装置；

3、学会日光灯的接线方法。 二、实验原理

用P 、S 、I 、V 分别表示电路的有功功率、视在功率、总电流和电源电压。

按定义电路的功率因数IU

P S P ==

ϕcos 。由此可见，在电源电压且电路的有功功率一定时，电路的功率因数越高，它占用电源（或供电设备）的容量S 就越少。

日光灯电路中，镇流器是一个感性元件（相当于电感与电阻的串联），因此它是一个感性电路，且功率因数很低，约0.5—0.6。

提高日光灯电路（其它感性电路也是一样）功率因数的方法是在电路的输入端并联一定容量的电容器。如图7-1所示：

图7-1 图7-2

图7-1 并联电容提高功率因数电路 图7-2 并联电容后的相量图

图7-1中L 为镇流器的电感，R 为日光灯和镇流器的等效电阻，C 为并联的

电容器，设并联电容后电路总电流I ，电容支路电流C

I ，灯管支路电流RL I （等于未并电容前电路中的总电流），则三者关系可用相量图如图7-2所示。由图7-2

知，并联电容C 前总电流为RL I ，RL I 与总电压U 的相位差为L

ϕ，功率因数为L ϕcos ；并联电容C 后的总电流为I

，I 与总电压U 的相位差为ϕ，功率因数为ϕcos ；显然ϕcos ＞L ϕcos ，功率被提高了。并联电容C 前后的有功功率

ϕϕcos cos IU U I P L RL ==，即有功功率不变。并联电容C 后的总电流I 减小，视在功率I U S =则减小了，从而减轻了电源的负担，提高了电源的利用率。

三、实验设备

电工电子电力拖动实验装置一台，型号：TH-DT 、导线若干 四、实验内容

1、功率因数测试 按照图7-3的电路

实验电路如图7-3所示，将三表测得的数据记录于表7-1中。

图7-3 日光灯实验电路 W 为功率表,C 用可调电容箱。

五、实验数据与分析

C （μF ） P(瓦) V （伏） I （安）

Cos ф 0 44.7 220 0.410 0.42 0.47 45.3 220 0.365 0.48 1 49.7 220 0.395 0.50 2.2 43.7 220 0.280 0.61 2.67 44.5 220 0.230 0.73 3.2 49.5 220 0.265 0.72 4.7 44.3 220 0.200 0.86 5.7 49.7 220 0.210 0.90 6.9 45.1 220 0.230 0.77 7.9 50.1 220 0.270 0.73 10 59.7 220 0.770

0.31

实验分析：

S=UI （保留三位有效数据）

220*0.410=90.2 W Cos ф=0.420

220*0.365=80.3 W Cosф=0.480

220*0.395=86.9 W Cosф=0.500

220*0.280=61.6 W Cosф=0.610

220*0.230=50.6 W Cosф=0.730

220*0.265=58.3 W Cosф=0.720

220*0.200=44.0 W Cosф=0.860

220*0.210=46.2 W Cosф=0.900

220*0.230=50.6 W Cosф=0.770

220*0.270=59.4 W Cosф=0.730

220*0.770=169W Cosф=0.310

根据S=UI，由表7-1可知，在一定范围内，有功功率P一定时，功率因素Cosф越大，视在功率S越少

表7-2

六、结论

在日光灯电路中，在一定范围内，电容值越大，视在功率越少，有电源电压且电路的有功功率一定时，随电路的功率因素提高，它占用电源的容量S就降低，负载电流明显降低。