日光灯电路功率因数提高的研究与验证

日光灯电路功率因数提高的研究与验证

严 新 许 云 刘素一

（武汉纺织大学 机械工程及自动化学院 湖北 武汉 430073）

摘 要： 日光灯广泛地应用于日常生活中，但其电路功率因数极低，造成能源的不必要浪费。从理论和实验两方面来研究和论证其电路功率因数提高的可行性。

关键词： 日光灯电路；功率因数；方法

中图分类号：TM923.311 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）0620095－01

20 引言

低电流越大，供电线路的铜损I R 越大。并联电容后通过图1可知I 减小了，因而减小了电路中的功率损耗。

在经济快速发展过程中，社会对电力的需求不断提高，随之而来的问题是能源的消耗巨大而资源利用率低下。要提高电能的利用率，就要解决好电路中有功功率与无功功率的分配问题，即提高电路的功率因数。日光灯电路具有光线明亮、柔和，经济耐用，价格低廉等优点，被广泛的应用于各种场合。在国家推行能源节约型社会建设、武汉获批建设 “两型社会”背景下，提高日光灯电路的功率因数是推进能源节约的一个重要举措。

1 理论分析

1.1 提高功率因数的理论分析

功率因数的定义是有功功率与视在功率的比值：cos φ=P/S=P/UI ，式中φ角为电路的电压U 与电流I 之间的相位差角，也就是说功率因数为电路的电压与电流间的相位差角的余弦，φ则称为功率因数角。根据数学中余图1 电路向量图 图2 日光灯功率因数提高电路图弦函数的性质可知，只要能使电压与与电流之间的这个相位差角φ减小， 1.4 并联电容器容量对电路的影响

则cos φ就能提高，高校电工学教材及有关资料中均介绍功率因数不高的电容器的容量对电路的影响也很大。由图1可知，φ=arctanI 1sinφ1-根本原因是由于电感性负载存在，有三种方法来提高功率因数：1）改变IcI 1cos φ1，如果电容的容量选择的较小，使Ic

I 1sin φ1>I 1sin φ1，那么φ>φ1，cos φ反而变小，降低了功率因数。所而在一般供电系统中，提高功率因数常用方法就是与电感性负载并联以，必须选择合适的电容。

电容器。日光灯电路属于电感性负载，具有一定的功率因数。我们以 2 实验论证

30W 的日光灯为例计算它的功率因数。利用图2进行实验，然后测得电路中实验采用浙大方圆GDS 系列电工实验台，按照图2完成实验。

的总电流是0.339A ，电路中的总功率是38W 。根据有功功率的计算公式表1 并联电容功率因数分析

P=UIcos φ，可以得到cos φ=P/UI=0.510。按照供用电规则，高压供电的工业企业的平均功率因数不低于0.95、其他单位不低于0.9的原则，此电路急需提高功率因数。本文从以下4个方面来研究并联电容器后对原电路的影响：

1.2 并联电容器后对功率因数的影响

用标有R 和L 的电感线圈来表示日光灯电路。并联电容器后，画出此电路的向量图，如图1所示。通过这两个图，我们发现：电压U 和电路中总电流I 之间的相位差φ变小了，既cos φ变大了。也就是说提高了电网的功率因数，而具体负载的功率因数未发生任何变化。提高了电源的带负载能力，充分发挥其供电能力。

1.3 并联电容器后对电路功率的影响

没有并联电容C 时，电路消耗的有功功率为P 1=UI1cos φ1；并联电容C 后，电路消耗的有功功率为P=UIcos φ。由向量图1可知，I 1cos φ1和Icos φ相等，所以电路的有功功率没发生任何变化。但是，在电源电压和负载功率一定时，因为P=UIcos φ，所以I=P/Ucos φ，可见，功率因数越

通过表1数据分析得到结论：并不是并联电容越大越好，当并联4.7μF电容时，功率因数达到最大，为0.981，所并电容再增大时，功率因数反而下降了。原因是电容过大，电路成容性，无功功率增加。所以我们要根

据具体情况分析选择一个合适大小的电容。

参考文献：

2 结束语

[1]黄萱菁、赵军，中文文本情感倾向性分析，全国第一届中文倾向性分课题在相容商空间粒度下进行话题倾向性研究，对话题整体倾向性进析评测，2008.

行细粒度情感划分。在情感Ontology 指导下分析话题的倾向性，有效解决[2]姚天昉、聂青阳、李建超，一个用于汉语汽车评论的意见挖掘系统细粒度划分和情感分类等问题。课题研究在文本倾向分析等方面具有重要[C].中国中文信息学会二十周年学术会议，北京，2006年.

的理论意义和有广阔的应用前景。

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