实验一-日光灯电路及功率因数的提高
电工学&电工学及电气设备
实验指导书山东农业大学电工电子实验中心
实验的基本要求
电工学基础实验课的目的在于培养学生掌握基本的实验方法与操作技能。培养学生学会根据实验目的，实验内容及实验设备拟定实验线路，选择所需仪表，确定实验步骤，测取所需数据，进行分析研究，得出必要结论，从而完成实验报告。在整个实验过程中，必须集中精力，及时认真做好实验。现按实验过程提出下列基本要求。
一、实验前的准备
实验前应复习教科书有关章节，认真研读实验指导书,了解实验目的、项目、方法与步骤，明确实验过程中应注意的问题(有些内容可到实验室对照实验预习，如熟悉组件的编号，使用及其规定值等)，并按照实验项目准备记录抄表等。
实验前应写好预习报告,经指导教师检查认为确实作好了实验前的准备，方可开始作实验。
认真作好实验前的准备工作，对于培养同学独立工作能力，提高实验质量和保护实验设备都是很重要的。
二、实验的进行
1、建立小组，合理分工
每次实验都以小组为单位进行,每组由2～3人组成，实验进行中的接线、调节负载、保持电压或电流、记录数据等工作每人应有明确的分工，以保证实验操作协调，记录数据准确可靠。
2、选择组件和仪表
实验前先熟悉该次实验所用的组件，选择仪表量程，然后依次排列组件和仪表便于测取数据。
3、按图接线
根据实验线路图及所选组件、仪表、按图接线，线路力求简单明了，按接线原则是先接串联主回路，再接并联支路。为查找线路方便，每路可用相同颜色的导线或插头。
4、接通电源，观察仪表
接线完毕，首先自我检查，然后请指导教师查验无误后，方可通电。在正式实验开始之前，先熟悉仪表刻度，并记下倍率，然后开始实验，观察所有仪表是否正常(如指针正、反向是否超满量程等)。如果出现异常，应立即切断电源，并排除故障；如果一切正常，即可正式开始实验。
5、测取数据
预习时对电工实验的基本试验方法及所测数据的大小作到心中有数。正式实验时,根据实验步骤逐次测取数据。
6、认真负责，实验有始有终
实验完毕，须将数据交指导教师审阅。经指导教师认可后，才允许拆线并把实验所用的组件、导线及仪器等物品整理好。
实验过程中一定要注意用电安全，按程序规范操作，以避免人身触电事故的发生！
三、实验报告
实验报告是根据实测数据和在实验中观察和发现的问题，经过自己分析研究或分析讨论后写出的心得体
会。
实验报告要简明扼要、字迹清楚、图表整洁、结论明确。 实验报告包括以下内容：
1) 实验名称、专业班级、学号、姓名、实验日期。 2) 列出实验中所用组件的名称及编号等。 3) 数据的整理和计算
4) 根据数据进行计算和分析，说明实验结果与理论是否符合，可对某些问题提出一些自己的见解并最后写出结论。实验报告应写在一定规格的报告纸上，保持整洁 5) 每次实验每人独立完成一份报告，按时送交指导教师批阅。
实验一 日光灯电路及功率因数的提高
一、实验目的
1. 了解日光灯的工作原理；
2. 了解提高功率因数的意义；
3. 掌握提高感性负载功率因数的方法。
二、实验原理说明
1、日光灯各元件的联接及其工作过程
日光灯结构如图1-1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，电路中的电流突然减小；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，灯管两端的电压降为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1-1 日光灯电路
三、实验设备
表1-1 实验仪器和设备
序号 名 称 型号与规格
数量 备注
1 交流电压表 1
2 交流电流表 1
3 功率表 1
4 自耦调压器
1 4 镇流器 与40W 灯管配用
1 5 电容器箱
1 6 启辉器 与40W 灯管配用
1 7 日光灯灯管
40W 1 8
1
按表1-2并联电容C ，令U=220V 不变，将测试结果填入表 1-2 中。
U
I Z=|Z|
电容值μF测量值计算值
U（V）I (A)I RL(A)I c(A)cosφ0
2.5
4.75
2.5+4.75
4.75+4.75
五、注意事项
1、测电压、电流时，一定要注意表的档位选择，测量类型、量程都要对应。
2、功率表电流线圈的电流、电压线圈的电压都不可超过所选的额定值。
3、自耦调压器输入输出端不可接反。
4、各支路电流要接入电流插座。
5、注意安全，线路接好后，须经指导教师检查无误后，再接通电源。
六、报告要求
1、若直接测量镇流器功率，功率表应如何接线，作图说明。
2、说明功率因数提高的原因和意义。
3、收获体会及其他。
实验接线图
实验板布置图
实验二 三相负载星形连接
一、实验目的
1．熟悉三相负载作星形连接的方法。
2．学习和验证三相负载对称与不对称电路中，相电压﹐线电压之间的关系。 3．了解三相四线制中中线的作用。 二、实验原理：
三相负载作星形连接时，如图2—1所示。
A
O C
B
O
A
C
B
图2—1
当三相负载对称或不对称的星形连接有中线时，线电压与相电压均对称，且
相线U U 3=。而且线U 超前与
相
U ?30。
当三相负载不对称又无中线连接时，此时将出现三相电压不平衡﹑不对称的现象，导致三相不能正常工作，为此必须有中线连接，才能保证三相负载正常工作。
从上述理论中，考虑到三相负载对称与不对称连接又无中线时某相电压升高，影响负载的使用时间，同时考虑到实验的安全，故将三相电压降低到220V 的相电压作实验。
三﹑实验仪器设备： 1、三相负载箱一个 2、电流T15-MA 一只 3、万用表500型一只 4、连接导线若干
四、实验内容及步骤：
实验板布置图如图所示。将实验台供电箱的三相电源A 、B 、C 、O 对应接到负载箱上。再接
成星形连接，即X、Y、Z、O连接。
1、上供电箱上三相开关，用电流
表插头及电压表进行下列情况的测量。
并将数据记入表内。
2、负载对称有中线，将三相负载
箱上的开关全部打到接通位置。
3、负载对称无中线，即断开中线。
4、负载不对称有中线，将A相的
KAI开关断开。
5、负载不对称无中线。
上述数据作完，请老师检查数据后，方
可整理好实验台。
五、填写实验报告：
1、分析负载不对称又无中线连接
时的数据。
2、中线有何作用？
六、注意事项：
1、电压电流表测量时，一定要注
意表的量程。
2、每测一次，改变负载连接方式
都要断开电源开关。
3、如何接线才能利用电流测量插孔测得中性线电流？
负载接法测量数据
对称负载不对称负载
有中线无中线有中线无中线
相电压U
A
U B
U C
线电压U
AB
U BC
U
CA
相电流I
A I
B I C
中线电流I
实验三 三相负载三角形连接
一、实验目的：
1.熟悉三相负载作三角形连接的方法。
2.验证负载作三角形连接时，对称与不对称的线电流与相电流之间的关系。 二、实验原理：
三相负载三角形连接时如下图所示。
1、当三相负载对称连接时，其线电流、相电流之间的关系为
相线I I 3=，且相电流超前线电流?30。
2、当三相负载不对称作三角形连接时，将导致两相的线电流、一相的相电流发生变化。此时，I 线与I 相无3的关系。
3、当三角形连接时，一相负载断路时，如下图3-2所示。此时只影响故障相不能正常工作，其余两相仍能正常工作。
4、当三角形连接时，一条火线断线时如下图3-2所示。此时故障两相负载电压小于正常电压，而BC 相仍能够正常工作。
三、实验仪表设备：
1、三相负载箱一台
2、电流表T 15—MA 一只
3、电压表 一只 四、预习要点：
1、实验板上一相负载，电流插孔只有一个，如何通过适当接线使其可测线电流，又如何接线使其可测相电流？测相电流时，电流插孔又是对应那一相的电流？
五、实验步骤及内容：
实验板布置图见实验二。接线参照图3-3。 1、参照下图将负载箱接成三角形的负载。
2、合上供电箱的开关，进行下列负载接法的测量并将数据记入表内。
图3-2
测量数据负载接法
线电流相电流线电压
I
A
I
B
I
C
I
AB
I
BC
I
CA
U
AB
U
BC
U
CA
负载对称
负载不对称
一相负载断路
一相火线断路
（2）不对称负载的测量，短开KA1 开关。
（3）一相负载短路，短开KAI.KA2开关。
（4）一相火线断线，开关全部接通，取掉A相火线。
上述内容作完后，数据经老师检查后方可整理实验台，离开实验室。
五、填写实验报告：
1、负载作三角形连接时，从实验的数据作
相
I与线I之间关系的计算。二者之间的关系是什么？
2、对各种情况负载下用实验的数据进行分析。说明了什么？
图3-3
实验四变压器空载、短路实验
一、实验目的：
1、通过空载和短路实验判断变压器的性能。
2、学习各种仪表的使用。
二、实验内容：
1、变压器的空载实验。
2、变压器的短路实验。
三、预习要点：
1、在变压器空载和短路实验中，各种仪表怎样连接才能使测量误差最小？
2、变压器的空载实验，测空载损耗为什么必须用低功率因数表？
3、变压器空载及短路实验时应注意哪些问题？一般电源接在低压边还是高压边比较合适？
四、实验器材：
单相变压器、电流表、电压表、功率表、调压器、兆欧表。
五、实验步骤和方法：
1、测定绝缘电阻
用兆欧表分别检查变压器高、低压绕组之间和各绕组对地之间冷态绝缘电阻值。将数据填下表4-1中。
2、测定电压比
接线图如图2-1所示。闭合电源开关Q，将调压器的输出电压从低压绕组额定电压的50%左右开始调至U N范围内，对应不同的输入电压，测量低压绕组电压和高压绕组电压共3组数据，记录于4-2表中，
分别计算电压比，取其平均值。
3、空载实验
为了安全，空载实验应在低压边进行，空载实验的接线图如图2-2所示。由于空载时变压器的功率因数甚低，应选用低功率因数表测量功率，以减少测量误差。又因为变压器空载阻抗很大，故电压表应接在电流表的外侧，以免由于电压表分流引起误差。
为了保护仪表，调压器将电压从零开始升至U N，测量空载电流I0及空载损耗功率P0 ，。共测取数据3组。记录于表4-1中。
副边电压U
AX
电路实验七
实验七 日光灯电路改善功率因数实验 班级：13电子（2）班 姓名：郑泽鸿 学号：04 指导教师：俞亚堃 实验日期：2014年11月17日 同组人姓名：吴泽佳、张炜林 一、实验目的 ① 了解日光灯电路的工作原理以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，学会使用瓦特表； ③ 学会日光灯的接线方法。 二、实验仪器与元器件 ① 8W 日光灯装置（灯管、镇流器、启辉器）1套； ② 功率表1只； ③ 万用表1只； ④ 可调电容箱1只； ⑤ 开关、导线若干。 三、实验原理 已知电路的有功功率P 、视在功率S 、电路的总电流I 、电源电压U ，根据定义，电路的功率因数IU P S P == ?cos 。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。 在日光灯电路中，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，大约只有0.5～0.6。 提高日光灯电路（其它感性电路也是一样）的功率因数cos φ的方法就是在电路的输入端并联一定容量的电容器，如图1所示。 图1 并联电容提高功率因数电路 图2 并联电容后的相量图
图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2所示。 由图2可知，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 ?，功率因数为L ?cos ；并联电容C 后的总电流为I ，I 与总电压U 的相位差为?，功率因数为?cos ；显然?c o s ＞L ?cos ，功率被提高了。并联电容C 前后的有功功率 ??c o s c o s 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IU S =则减小了，从而减轻了电源的负担，提高了电源的利用率。 四、实验内容及步骤 1．功率因数测试。 日光灯实验电路如图3所示，将电压表、电流表和功率表所测的数据记录于表1中。 图3 日光灯实验电路 W 为功率表，C 用可调电容箱。 表1 感性电路并联电容后的测试数据 并联电容C （μF ） 有功功率P(W) U （V ） I （A ） cos φ 0 38.3 220 0.34 0.48 0.47 38.3 220 0.341 0.48 1 39.3 220 0.292 0.57 2.2 38.7 220 0.225 0.71 2.67 38.3 220 0.225 0.71 3.2 39.1 220 0.209 0.83 4.7 38.1 220 0.19 0.85 5.7 39.1 220 0.215 0.78 6.9 38.5 220 0.27 0.61 7.9 39.3 220 0.3 0.53 10.1 38.9 220 0.432 0.37
日光灯实验报告答案
日光灯实验报告答案 篇一：日光灯实验报告 单相电路参数测量及功率因数的提高 实验目的 1．掌握单相功率表的使用。 2．了解日光灯电路的组成、工作原理和线路的连接。3．研究日光灯电路中电压、电 流相量之间的关系。4．理解改善电路功率因数的意义并掌握其应用方法。 实验原理 1．日光灯电路的组成日光灯电路是一个rl串联电路，由灯管、镇流器、起辉器组成，如图所示。由于 有感抗元件，功率因数较低，提高电路功率因数实验可以用日光灯电路来验证。图日光灯的组成电路灯管：内壁
涂上一层荧光粉，灯管两端各有一个灯丝（由钨丝组成），用以发射电子，管内抽真空后充有一定的氩气与少量水银，当管内产生辉光放电时，发出可见光。镇流器：是绕在硅钢片铁心上的电感线圈。它有两个作用，一是在起动过程中，起辉器 突然断开时，其两端感应出一个足以击穿管中气体的高电压，使灯管中气体电离而放电。二 是正常工作时，它相当于电感器，与日光灯管相串联产生一定的电压降，用以限制、稳定灯 管的电流，故称为镇流器。实验时，可以认为镇流器是由一个等效电阻rl和一个电感l串联 组成。 起辉器：是一个充有氖气的玻璃泡，内有一对触片，一个是固定的静触片，一个是用双 金属片制成的u形动触片。动触片由两种热膨胀系数不同的金属制成，受
热后，双金属片伸 张与静触片接触，冷却时又分开。所以起辉器的作用是使电路接通和自动断开，起一个自动 开关作用。 2．日光灯点亮过程 电源刚接通时，灯管内尚未产生辉光放电，起辉器的触片处在断开位置，此时电源电压通过镇流器和灯管两端的灯丝全部加在起辉器的二个触片上，起辉器的两触 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，于是电流流 过镇流器和灯管两端的灯丝，使灯丝通电预热而发射热电子。与此同时，由于起辉器中动、 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 高的自感电动势，它和电源电压串联加到灯管的两端，使灯管内水银蒸气
日光灯电路及功率因数提高
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基本实验 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，当电路并联最佳电容器后使得总功率因数达到最大时，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值大致相同，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．粗导线若干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，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止，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，使灯管的惰性气体电离而引起弧光放电，产生大量紫外线，灯管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 左右开始稳定工作。启辉器因在110V 电压下无法接通工作而断开。启辉器在电路启动过程中相当于一个点动开关。 当日光灯正常工作后，可看成由日光灯管和镇流器串联的电路，电源电压按比例分配。镇流器对灯管起分压和限流作用。灯管相当于一个电阻元件，而镇流器是一个具有铁心的电感线圈，但它不是纯电感，我们可把它看成一个R L 、L 串联的感性负载，电流为L I ? 。设日光灯电路两端电压? U 的相位超前于日光灯电路电流L I ? 相位θ角，则日光灯电路的功率因数为cosθ。如图4-7-3所示。 ? U ─ 电源电压 ─日光灯支路电流 L I ? ─补偿后电路总电流 ? I C I ? ─电容支路电流 θ─补偿前电路的电压与电流间相位角 θ'─补偿后电路的电压与电流间相位角 ? U I ? 图4-7-3 提高电路功率因数的相量图
日光灯电路与功率因数的提高
实验 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基本实验 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，当电路并联最佳电容器后使得总功率因数达到最大时，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 与无并联电容时的I 值大致相同，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 若干 图4-7-1
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 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止，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 左右开始稳定工作。启辉器因在110V 电压下无法接通工作而断开。启辉器在电路启动过程中相当于一个点动开关。 当日光灯正常工作后，可看成由日光灯管和镇流器串联的电路，电源电压按比例分配。镇流器对灯管起分压和限流作用。灯管相当于一个电阻元件，而镇流器是一个具有铁心的电感线圈，但它不是纯电感，我们可把它看成一个R L 、L 串联的感性负载，电流为L I ? 。设日光灯电路两端电压? U 的相位超前于日光灯电路电流L I ? 相位θ角，则日光灯电路的功率因数为cosθ。如图4-7-3所示。 3．提高功率因数的目的 为了减少电能浪费，提高电路的传输效率和电源的利用率，须提高电源的功率因数。提高感性负载功率因数的方法之一，就是在感性负载两端并联适当的补 偿电容，以供给感性负载所需的部分无功功率。并联电容器后，电路两端的电压? U 与总电流(C L I I I ? ? ? +=)的相位差为θ'，相应的向量图如图4-7-3所示。由图可见，补偿后的cos θ'＞cosθ，即功率因数得到了提高。 ? U ─电源电压 ─日光灯支路电流 L I ?─补偿后电路总电流 ? I C I ?─电容支路电流 θ─补偿前电路的电压与电流间相位角 θ'─补偿后电路的电压与电流间相位角 图4-7-2 日光灯电路图 ? U ～ ? U I ? 图4-7-3 提高电路功率因数的相量图
日光灯实验报告
日光灯实验报告 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
1.4 单相电路参数测量及功率因数的提高 1.4.1 实验目的 1．掌握单相功率表的使用。 2．了解日光灯电路的组成、工作原理和线路的连接。 3．研究日光灯电路中电压、电流相量之间的关系。 4．理解改善电路功率因数的意义并掌握其应用方法。 1.4.2实验原理 1．日光灯电路的组成 日光灯电路是一个rl串联电路，由灯管、镇流器、起辉器组成，如图1.4.1所示。由于有感抗元件，功率因数较低，提高电路功率因数实验可以用日光灯电路来验证。 图1.4.1日光灯的组成电路 灯管：内壁涂上一层荧光粉，灯管两端各有一个灯丝（由钨丝组成），用以发射电子，管内抽真空后充有一定的氩气与少量水银，当管内产生辉光放电时，发出可见光。 镇流器：是绕在硅钢片铁心上的电感线圈。它有两个作用，一是在起动过程中，起辉器突然断开时，其两端感应出一个足以击穿管中气体的高电压，使灯管中气体电离而放电。二是正常工作时，它相当于电感器，与日光灯管相串联产生一定的电压降，用以限制、稳定灯管的电流，故称为镇流器。实验时，可以认为镇流器是由一个等效电阻rl和一个电感l串联组成。 起辉器：是一个充有氖气的玻璃泡，内有一对触片，一个是固定的静触片，一个是用双金属片制成的u形动触片。动触片由两种热膨胀系数不同的金属制成，受热后，双金属片伸张与静触片接触，冷却时又分开。所以起辉器的作用是使电路接通和自动断开，起一个自动开关作用。 2．日光灯点亮过程 电源刚接通时，灯管内尚未产生辉光放电，起辉器的触片处在断开位置，此 时电源电压通过镇流器和灯管两端的灯丝全部加在起辉器的二个触片上，起辉器的两触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，于是电流流过镇流器和灯管两端的灯丝，使灯丝通电预热而发射热电子。与此同时，由于起辉器中动、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自感电动势，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，并发射紫外线到灯管内壁，激发荧光粉发光，日光灯就点亮了。 灯管点亮后，电路中的电流在镇流器上产生较大的电压降（有一半以上电压），灯管两端（也就是起辉器两端）的电压锐减，这个电压不足以引起起辉器氖管的辉光放电，因此它的两个触片保持断开状态。即日光灯点亮正常工作后，起辉器不起作用。 3．日光灯的功率因数 日光灯点亮后的等效电路如图1.4.2 所示。灯管相当于电阻负载ra，镇流器用内阻rl和电感l 等效代之。由于镇流器本身电感较大，故整个电路功率因数很低，整个电路所消耗的功率p包括日光灯管消耗功率pa和镇流器消耗的功率pl。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率pa=i×ur， 镇流器消耗的功率pl =ppa ，cos p ui ra 图1.4.2日光灯工作时的等效电路 2．功率因数的提高 日光灯电路的功率因数较低，一般在0.5 以下，为了提高电路的功率因数，可以采用与电感性负载并联电容器的方法。此时总电流i 是日光灯电流 il 和电容器电流 ic的相量和：iilic，日光灯电路并联电容器后的相量图如图1.4.3 所示。由于电容支路的电流ic 超前于电压u 90°角。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角由原来的
单相电路参数测量和功率因数的提高
单相电路参数测量及功率因数的提高 一实验目的 1．掌握单相功率表的使用。 2．了解日光灯电路的组成、工作原理和线路的连接。 3．研究日光灯电路中电压、电流相量之间的关系。 4．理解改善电路功率因数的意义并掌握其应用方法。 二实验原理 1．日光灯电路的组成 日光灯电路是一个RL串联电路，由灯管、镇流器、起辉器组成，如图3－1所示。由于有感抗元件，功率因数较低，提高电路功率因数实验可以用日光灯电路来验证。 I 图3－1日光灯的组成电路 灯管：内壁涂上一层荧光粉，灯管两端各有一个灯丝（由钨丝组成），用以发射电子，管内抽真空后充有一定的氩气与少量水银，当管内产生辉光放电时，发出可见光。 镇流器：是绕在硅钢片铁心上的电感线圈。它有两个作用，一是在起动过程中，起辉器突然断开时，其两端感应出一个足以击穿管中气体的高电压，使灯管中气体电离而放电。二是正常工作时，它相当于电感器，与日光灯管相串联产生一定的电压降，用以限制、稳定灯管的电流，故称为镇流器。实验时，可以认为镇流器是由一个等效电阻R L和一个电感L串联组成。 起辉器：是一个充有氖气的玻璃泡，内有一对触片，一个是固定的静触片，一个是用双金属片制成的U形动触片。动触片由两种热膨胀系数不同的金属制成，受热后，双金属片伸张与静触片接触，冷却时又分开。所以起辉器的作用是使电路接通和自动断开，起一个自动开关作用。 2．日光灯点亮过程 电源刚接通时，灯管内尚未产生辉光放电，起辉器的触片处在断开位置，此
时电源电压通过镇流器和灯管两端的灯丝全部加在起辉器的二个触片上，起辉器的两触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，于是电流流过镇流器和灯管两端的灯丝，使灯丝通电预热而发射热电子。与此同时，由于起辉器中动、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自感电动势，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，并发射紫外线到灯管内壁，激发荧光粉发光，日光灯就点亮了。 灯管点亮后，电路中的电流在镇流器上产生较大的电压降（有一半以上电压），灯管两端（也就是起辉器两端）的电压锐减，这个电压不足以引起起辉器氖管的辉光放电，因此它的两个触片保持断开状态。即日光灯点亮正常工作后，起辉器不起作用。 3．日光灯的功率因数 日光灯点亮后的等效电路如图2 所示。灯管相当于电阻负载R A ，镇流器用内阻R L 和电感L 等效代之。由于镇流器本身电感较大，故整个电路功率因数很低，整个电路所消耗的功率P 包括日光灯管消耗功率P A 和镇流器消耗的功率P L 。只要测出电路的功率P 、电流I 、总电压U 以及灯管电压U R ，就能算出灯管消耗的功率P A =I ×U R ， 镇流器消耗的功率P L =P ?P A ，UI P =?cos R A 图3－2日光灯工作时的等效电路 2．功率因数的提高 日光灯电路的功率因数较低，一般在0.5 以下，为了提高电路的功率因数，可以采用与电感性负载并联电容器的方法。此时总电流I 是日光灯电流 I L 和电容器电流 I C 的相量和：? ? ? +=C L I I I ，日光灯电路并联电容器后的相量图如图3 所示。由于电容支路的电流I C 超前于电压U 90°角。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角由原来的 1?减小为?，故cos ?＞cos 1?。 当电容量增加到一定值时，电容电流C I 等于日光灯电流中的无功分量，?= 0。cos ?=1，此时总电流下降到最小值，整个电路呈电阻性。若继续增加电容量，
实验3 日光灯电路及功率因数的提高
实验三 交流电路的研究 一、实验目的 1、学会使用交流数字仪表（电压表、电流表、功率表）和自耦调压器； 2、学习用交流数字仪表测量交流电路的电压、电流和功率； 3、学会用交流数字仪表测定交流电路参数的方法； 4、加深对阻抗、阻抗角及相位差等概念的理解。 5、研究提高感性负载功率因数的方法和意义； 二、实验原理 1、交流电路的电压、电流和功率的测量 正弦交流电路中各个元件的参数值，可以用交流电压表、交流电流表及功率表，分别测量出元件两端的电压U ，流过该元件的电流I 和它所消耗的功率P ，然后通过计算得到所求的各值，这种方法称为三表法，是用来测量50Hz 交流电路参数的基本方法。计算的基本公式为： 电阻元件的电阻：I U R R =或2I P R = 电感元件的感抗I U X L L = ，电感f X L π2L = 电容元件的容抗I U X C C = ，电容C 21 fX C π= 串联电路复阻抗的模I U Z = ，阻抗角 R X arctg =? 其中：等效电阻 2 I P R = ，等效电抗2 2 R Z X -= 在R 、L 、C 串联电路中，各元件电压之间存在相位差，电源电压应等于各元件电压的相量和，而不能用它们的有效值直接相加。 电路功率用功率表测量，功率表（又称为瓦特表）是一种电动式仪表，其中电流线圈与负载串联，（具有两个电流线圈，可串联或并联，以便得到两个电流量程），而电压线圈与电源并联，电流线圈和电压线 圈的同名端（标有*号端）必须连在一起，如图3-1 方法与电动式功率表相同，电压、电流量程分别选500V 和3A 。 2、提高感性负载功率因数的研究 供电系统由电源（发电机或变压器）通过输电线路向负载供电。负载通常有电阻负载，如白炽灯、电阻加热器等，也有电感性负载，如电动机、变压器、线圈等，一般情况下，这两种负载会同时存在。由于电感性负载有较大的感抗，因而功率因数较低。
感性负载功率因数的提高
感性负载功率因数的提高 一、实验目的 1、研究争先稳态交流电路中电压电流相量之间的关系； 2、理解日光灯电路的工作原理及电路的设计； 3、理解改善电路功率因数的意义并掌握其方法。 二、实验原理 提高感性负载功率因数的研究： 供电系统由电源（发电机或变压器）通过输电线路向负载供电。负载通常有电阻负载，如白炽灯、电阻加热器等，也有电感性负载，如电动机、变压器、线圈等，一般情况下，这两种负载会同时存在。由于电感性负载有较大的感抗，因而功率因数较低。 若电源向负载传送的功率?cos UI P =，当功率P 和供电电压U 一定时，功率因数 ?cos 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l R ，则线路电压降和线路功率损耗分别为l l IR U =?和l l R I P 2=?；另外，负载的功率因数越低，表明无功功率就越大，电源就必须用较大的容量和负载电感进行能量交换，电源向负载提供有功功率的能力就必然下降，从而降低了电源容量的利用率。因而，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?cos ＝1，线路电流I 最小。若继续并联电容器，将导致功率因数下降，线路电流增大，这种现象称为过补偿。 负载功率因数可以用三表法测量电源电压U 、负载电流I 和功率P ，用公式 UI P = =?λcos 计算。 本实验的电感性负载用铁心线圈，（日光灯镇流器）电源用220V 交流电经自耦调压器调压供电。 三．实验设备 1．交流电压表、电流表、功率表（在控制屏） 2．自耦调压器（输出可调的交流电压） 3．镇流器，启辉器，630V/4.3μF 电容器，30W 日光灯
荧光灯电路与功率因数的提高实验在Multisim10中的仿真分析
荧光灯电路与功率因数的提高实验在Multisim10中的仿真分析 摘要本文以荧光灯电路与功率因数的提高实验为例，通过具体实验数据与仿真结果的比对，证明了仿真结果与实验结果基本符合。本文论述了在电路分析课程实验教学中引入Multisim仿真技术的可行性和必要性。 关键词荧光灯；镇流器；功率因数；Multisim软件；仿真分析 0引言 “电路分析基础”课程是大学电类专业重要的技术基础课。随着电子信息产业的飞速发展，计算机技术在电子电路设计中发挥着越来越大的作用。电子产品的设计开发手段由传统的设计方法和简单的计算机辅助设计（CAD）逐步被EDA 技术取代。由于其具有实现原理图的捕获、电路分析、交互式仿真、电路板设计、仿真仪器测试和单片机高级应用，又加上运行速度快，操作简便、入门容易、维护方便、兼容性好等诸多优点，非常适合电类专业课程的实验教学。 1荧光灯电路与功率因数提高的仿真分析 1.1荧光灯的组成 荧光灯电路主要由灯管、启辉器和镇流器（可视为具有铁心的电感线圈）组成，荧光灯工作电路图如图1所示。 1.2提高荧光灯电路的功率因数原理 为了提高感性负载的功率因数，常用的方法是感性负载两端并联补偿电容器，以供给感性负载所需的部分无功功率。荧光灯正常工作后，可看成由灯管和镇流器串联的电路。灯管相当于一个电阻元件（R），镇流器是一个带铁心的电感线圈（相当于一个电阻（r）、电感（L）串联的元件）。这样，荧光灯电路就看成一个（R+r）L串联电路。（R+r）L串联电路是感性电路，设电压相位超前于电流相位θ角，则电路的功率因数为cosθ。 cosθ为负载网络的功率因数；θ为负载网络的阻抗角，即负载网络端口电压与电流的相位差。为了提高荧光灯电路的功率因数，常用的方法就是与感性负载两端并联电容器，其电路图如图2（a）所示。相位的相量图如图2（b）所示，由相量图可见并联电容器后，负载网络端口电压与电流的相位差为θ’。由于θ>θ’，故cosθ 实验1.6 日光灯电路与功率因数的提高 1.6.1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。 3．学习单相交流功率表的使用方法。 1.6.2实验任务 1.6. 2.1基本实验 1．完成无补偿电容和不同的 补偿电容时图1.6.1所示电路中电压、电流以及电路的功率、总功率 因数的测量。并画出电路的总功率因数与电容的关系cosθ′=f (C )曲线。(日光灯灯管额定电压为220V ，额定功率40W 或30W) 2．完成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。 3．完成电路中点亮日光灯所需电压U 点亮和日光灯熄灭时电压U 熄灭的测量。 4．分别定量画出电路的电压及电流的相量图。完成镇流器的等效参数R L 、L 的计算。 1.6. 2.2扩展实验 保持U =220V 不变，在电路并联最佳电容器后使得总功率因数达到最大的状况下，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 与无并联电容时的总电流I 值大致相同，记录此时I 、I c 、I L 、P 以及流入灯泡的电流值。 1.6.3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 图1.6.1 日光灯实验电路 ? U ─ 电源电压 ─日光灯支路电流 L I ? ─补偿后电路总电流 ?I C I ? ─电容支路电流 θ─补偿前电路的电压与电流间相位角 θ'─补偿后电路的电压与电流间相位角 8. 粗导线电流插头 一付 9. 数字万用表 一只 10．交流电流表(0~5A) 一只 11．导线 若干 1.6.4 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1.6.2所示。 2．日光灯工作原理 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止，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 左右开始稳定工作。启辉器因在110V 电压下无法接通工作而断开。启辉器在电路启动过程中相当于一个点动开关。 当日光灯正常工作后，可看成由日光灯管和镇流器串联的电路，电源电压按比例分配。镇流器对灯管起分压和限流作用。灯管相当于一个电阻元件，而镇流器是一个具有铁心的电感线圈，但它不是纯电感，我们可把它看成一个R L 、L 串联的感性负载，电流为L I ? 。设日光灯电路两端电压? U 的相位超前于日光灯电路电流L I ? 相位θ角，则日光灯电路的功率因数为cosθ。相量图如图1.6.3所示。 3．镇流器参数计算。我们把镇流器看作R L 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R L 、L 的值。 图1.6.2 日光灯电路图 ? U ～? U I ? 图1.6.3 提高电路功率因数的相量图 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 = = ?cos 。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 ?，功率因数为L ?cos ；并联电容C 后的总电流为I ，I 与总电压U 的相位差为?，功率因数为?cos ；显然?cos ＞L ?cos ，功率被提高了。并联电容C 前后的有功功率??cos 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 表7-1 感性电路并联电容后的原始数据 C （μF ） P(瓦) V （伏） I （安） Cos ф 电工学&电工学及电气设备 实验指导书山东农业大学电工电子实验中心 实验的基本要求 电工学基础实验课的目的在于培养学生掌握基本的实验方法与操作技能。培养学生学会根据实验目的，实验内容及实验设备拟定实验线路，选择所需仪表，确定实验步骤，测取所需数据，进行分析研究，得出必要结论，从而完成实验报告。在整个实验过程中，必须集中精力，及时认真做好实验。现按实验过程提出下列基本要求。 一、实验前的准备 实验前应复习教科书有关章节，认真研读实验指导书,了解实验目的、项目、方法与步骤，明确实验过程中应注意的问题(有些内容可到实验室对照实验预习，如熟悉组件的编号，使用及其规定值等)，并按照实验项目准备记录抄表等。 实验前应写好预习报告,经指导教师检查认为确实作好了实验前的准备，方可开始作实验。 认真作好实验前的准备工作，对于培养同学独立工作能力，提高实验质量和保护实验设备都是很重要的。 二、实验的进行 1、建立小组，合理分工 每次实验都以小组为单位进行,每组由2～3人组成，实验进行中的接线、调节负载、保持电压或电流、记录数据等工作每人应有明确的分工，以保证实验操作协调，记录数据准确可靠。 2、选择组件和仪表 实验前先熟悉该次实验所用的组件，选择仪表量程，然后依次排列组件和仪表便于测取数据。 3、按图接线 根据实验线路图及所选组件、仪表、按图接线，线路力求简单明了，按接线原则是先接串联主回路，再接并联支路。为查找线路方便，每路可用相同颜色的导线或插头。 4、接通电源，观察仪表 接线完毕，首先自我检查，然后请指导教师查验无误后，方可通电。在正式实验开始之前，先熟悉仪表刻度，并记下倍率，然后开始实验，观察所有仪表是否正常(如指针正、反向是否超满量程等)。如果出现异常，应立即切断电源，并排除故障；如果一切正常，即可正式开始实验。 5、测取数据 预习时对电工实验的基本试验方法及所测数据的大小作到心中有数。正式实验时,根据实验步骤逐次测取数据。 6、认真负责，实验有始有终 实验完毕，须将数据交指导教师审阅。经指导教师认可后，才允许拆线并把实验所用的组件、导线及仪器等物品整理好。 实验过程中一定要注意用电安全，按程序规范操作，以避免人身触电事故的发生！ 三、实验报告 实验报告是根据实测数据和在实验中观察和发现的问题，经过自己分析研究或分析讨论后写出的心得体 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 1.熟悉日光灯的接线方法。学习功率表的使用方法。一、实验目的 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。 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)。 二、实验任务 2.完成因补偿电容改变而引起的功率因数改变的曲线=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。 θ'cos 日光灯测试电路图 I RL I 点亮电压 U ~220V 零线 相线 I c W U Lr U R 不要带电接、拆线 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、 数字万用表、导线。 三、实验设备 四、实验原理 日光灯电路主要有灯管、起辉器和镇流器组成。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 交流电源～220V 灯管 起辉器 日光灯电路接线图 日光灯灯管 镇 流 器 启 辉 器 点动开关镇流器 启辉器 保险丝是为了避免过电流损坏灯管 接启辉器 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。 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。 实验四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。 (7) 闭合交流电表开关，用导线将交流电压表与调压器输出端相联接，按顺时针方向旋转 自耦变压器的调压手柄，用交流电压表监测，将调压器输出电压逐渐调升至220V。这时安装在实验台内部的日光灯灯管将会点亮，日光灯电路开始正常工作。 (8) 使用交流电压表、交流电流表，按表4—1中的顺序测量电路端电压U、电路总电流I、 日光灯灯管电压U R，将测量结果记入表4—1中。 表4—1 日光灯电路的测量 2. 日光灯并联电容时的操作过程 按照表4—2中列出的电容器容量值，逐项测量电路总电流I、日光灯支路电流I R(或I L)、电容器支路电流I C的数值，并将测量结果记入表4—2中。 1.4 单相电路参数测量及功率因数的提高 1.4.1 实验目的 1．掌握单相功率表的使用。 2．了解日光灯电路的组成、工作原理和线路的连接。 3．研究日光灯电路中电压、电流相量之间的关系。 4．理解改善电路功率因数的意义并掌握其应用方法。 1.4.2实验原理 1．日光灯电路的组成 日光灯电路是一个RL串联电路，由灯管、镇流器、起辉器组成，如图1.4.1所示。由于有感抗元件，功率因数较低，提高电路功率因数实验可以用日光灯电路来验证。 图1.4.1日光灯的组成电路 灯管：内壁涂上一层荧光粉，灯管两端各有一个灯丝（由钨丝组成），用以发射电子，管内抽真空后充有一定的氩气与少量水银，当管内产生辉光放电时，发出可见光。 镇流器：是绕在硅钢片铁心上的电感线圈。它有两个作用，一是在起动过程中，起辉器突然断开时，其两端感应出一个足以击穿管中气体的高电压，使灯管中气体电离而放电。二是正常工作时，它相当于电感器，与日光灯管相串联产生一定的电压降，用以限制、稳定灯管的电流，故称为镇流器。实验时，可以认为镇流器是由一个等效电阻R L和一个电感L串联组成。 起辉器：是一个充有氖气的玻璃泡，内有一对触片，一个是固定的静触片，一个是用双金属片制成的U形动触片。动触片由两种热膨胀系数不同的金属制成，受热后，双金属片伸张与静触片接触，冷却时又分开。所以起辉器的作用是使电路接通和自动断开，起一个自动开关作用。 2．日光灯点亮过程 电源刚接通时，灯管内尚未产生辉光放电，起辉器的触片处在断开位置，此 时电源电压通过镇流器和灯管两端的灯丝全部加在起辉器的二个触片上，起辉器的两触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，于是电流流过镇流器和灯管两端的灯丝，使灯丝通电预热而发射热电子。与此同时，由于起辉器中动、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自感电动势，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，并发射紫外线到灯管内壁，激发荧光粉发光，日光灯就点亮了。 灯管点亮后，电路中的电流在镇流器上产生较大的电压降（有一半以上电压），灯管两端（也就是起辉器两端）的电压锐减，这个电压不足以引起起辉器氖管的辉光放电，因此它的两个触片保持断开状态。即日光灯点亮正常工作后，起辉器不起作用。 3．日光灯的功率因数 日光灯点亮后的等效电路如图1.4.2 所示。灯管相当于电阻负载R A ，镇流器用内阻R L 和电感L 等效代之。由于镇流器本身电感较大，故整个电路功率因数很低，整个电路所消耗的功率P 包括日光灯管消耗功率P A 和镇流器消耗的功率P L 。只要测出电路的功率P 、电流I 、总电压U 以及灯管电压U R ，就能算出灯管消耗的功率P A =I ×U R ， 镇流器消耗的功率P L =P ?P A ，UI P =?cos R A 图1.4.2日光灯工作时的等效电路 2．功率因数的提高 日光灯电路的功率因数较低，一般在0.5 以下，为了提高电路的功率因数，可以采用与电感性负载并联电容器的方法。此时总电流I 是日光灯电流 I L 和电容器电流 I C 的相量和：? ? ? +=C L I I I ，日光灯电路并联电容器后的相量图如图1.4.3 所示。由于电容支路的电流I C 超前于电压U 90°角。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角由原来的 1?减小为?，故cos ?＞cos 1?。 当电容量增加到一定值时，电容电流C I 等于日光灯电流中的无功分量，?= 0。cos ?=1，此时总电流下降到最小值，整个电路呈电阻性。若继续增加电容量， . . .. . . 电工学&电工学及电气设备实验指导书 农业大学电工电子实验中心 实验的基本要求 电工学基础实验课的目的在于培养学生掌握基本的实验方法与操作技能。培养学生学会根据实验目的，实验容及实验设备拟定实验线路，选择所需仪表，确定实验步骤，测取所需数据，进行分析研究，得出必要结论，从而完成实验报告。在整个实验过程中，必须集中精力，及时认真做好实验。现按实验过程提出下列基本要求。 一、实验前的准备 实验前应复习教科书有关章节，认真研读实验指导书,了解实验目的、项目、方法与步骤，明确实验过程中应注意的问题(有些容可到实验室对照实验预习，如熟悉组件的编号，使用及其规定值等)，并按照实验项目准备记录抄表等。 实验前应写好预习报告,经指导教师检查认为确实作好了实验前的准备，方可开始作实验。 认真作好实验前的准备工作，对于培养同学独立工作能力，提高实验质量和保护实验设备都是很重要的。 二、实验的进行 1、建立小组，合理分工 每次实验都以小组为单位进行,每组由2～3人组成，实验进行中的接线、调节负载、保持电压或电流、记录数据等工作每人应有明确的分工，以保证实验操作协调，记录数据准确可靠。 2、选择组件和仪表 实验前先熟悉该次实验所用的组件，选择仪表量程，然后依次排列组件和仪表便于测取数据。 3、按图接线 根据实验线路图及所选组件、仪表、按图接线，线路力求简单明了，按接线原则是先接串联主回路，再接并联支路。为查找线路方便，每路可用相同颜色的导线或插头。 4、接通电源，观察仪表 接线完毕，首先自我检查，然后请指导教师查验无误后，方可通电。在正式实验开始之前，先熟悉仪表刻度，并记下倍率，然后开始实验，观察所有仪表是否正常(如指针正、反向是否超满量程等)。如果出现异常，应立即切断电源，并排除故障；如果一切正常，即可正式开始实验。 5、测取数据 预习时对电工实验的基本试验方法及所测数据的大小作到心中有数。正式实验时,根据实验步骤逐次测取数据。 6、认真负责，实验有始有终 实验完毕，须将数据交指导教师审阅。经指导教师认可后，才允许拆线并把实验所用的组件、导线及仪器等物品整理好。 实验过程中一定要注意用电安全，按程序规操作，以避免人身触电事故的发生！ 三、实验报告电路与电子技术实验日光灯
电路基础实验报告 日光灯功率因素改善实验
实验一-日光灯电路及功率因数的提高
实验1.6 日光灯电路与功率因数的提高
实验4 日光灯电路及其功率因数的提高
日光灯实验 报告
实验一日光灯电路及功率因数的提高分析解析