实验1.4 日光灯电路与功率因数的提高
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。
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-KII1.4 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。
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。
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。
电工实验四 日光灯电路与功率因数的提高
实验四日光灯电路与功率因数的提高一．实验目的1．理解交流电路中电压、电流的相量关系2．学习感性负载电路提高功率因数的目的与方法3．熟悉日光灯的工作原理与实际电路连接二．预习要求1．熟悉R、L串联电路中电压与电流的关系2．在R、L串联与C并联的电路中，你准备如何求cosφ值3．预习日光灯的工作原理，启动过程三．实验原理本实验中RL串联电路用日光灯代替，日光灯原理电路如图4-1所示。
图4-1灯管工作时，可以认为是一电阻负载。
镇流器是一个铁心线圈，可以认为是一个电感量较大的感性负载，两者串联构成一个RL串联电阻，日光灯起辉过程如下：当接通电源后，启动器内双金属片动片与定片间的气隙被击穿，连续发生火花，双金属片受热伸长，使动片与定片接触。
灯管灯丝接通，灯丝预热而发射电子，此时，启动器两端电压下降，双金属片冷却，因而动片与定片分开。
镇流器线圈因灯丝电路断电而感应出很高的感应电动势，与电源电压串联加到灯管两端，使管内气体电离产生弧光放电而发光，此时启动器停止工作，（因启动器两端所加电压值等于灯管点燃后的管压降，对40W管电压，只有100V左右，这个电压不再使双金属片打火）。
镇流器在正常工作时起限流作用。
日光灯工作时整个电路可用图4-2等效串联电路来表示。
图4-2四．实验设备名称数量型号1．三相空气开关1块 30121001 2．三相熔断器1块 30121002 3．单相调压器1块 30121058 4．日光灯开关板1块 30121012 4．日光灯镇流器板带电容1块 30121036 5．单相电量仪1块 301210986. 安全导线与短接桥若干P12-1和B511五．实验步骤1．按图4-1接好线路，接通电源，观察日光灯的启动过程。
2．测日光灯电路的端电压U，灯管两端电压UR 、镇流器两端电压URL、电路电流I以及总功率P、灯管功率PR 、镇流器功率PRL。
数据记录于表4-1。
表4-1流I，日光灯电流IRL ，电容电流IC以及总功率P之值，记录于表4-2。
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。
日光灯功率因数提高的实验报告
日光灯功率因数提高的实验报告篇一：实验4日光灯电路及其功率因数的提高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。
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。
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L，r
交流电源～220V
灯管 起辉器
日光灯电路接线图
四、实验原理及步骤
日光灯电路主要有灯管、起辉器和镇流器组成。
熔断器是为了避免过电流损坏灯管
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。
P
U*
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 “确认”键即可。代表感性 若显示 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。 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=
P
2
Q
2
，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。
步骤。
2.记录点亮日光灯所需的电源电压，并完成在额
定电压下，电容从0～9.87μF之间变化时电路的相关参 数的表格记录。
cos
3.利用实验装置中电容，记录将日光灯功率因数提
高到最大时所需补偿电容器的电容值。
4.根据实验测得的数据，计算 cos =1时补偿电容值。
完成补偿电容大小与功率因数之间的关系曲线cos =f(C)。
电流线圈
同名端 相连 电压线圈
功能 确认 复位
智能型数字功率表示意图
步骤:
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 1. 用万用表的
联回路联接，后并联回路联接的原则，按后面实验电 路图的动画演示进行接线。经检查无误后方可通电。
3.通过调节柜体左侧三相调压器同轴旋钮，观察
U
为电源电压
I RL
为补偿前日光灯支路电流
为电容支路电流 为补偿后电路总电流
IC
I
θ及 为补偿前、后电压与电流的相位角
cos
从理论上说，肯定能找到一个补偿电容，使得经电容补 偿后电路的 cos =1，但由于装置的限制，实验时调不到 cos =1，所以需根据测试数据，计算出 cos =1时C的值。
RL
I
R
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 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，负载 两端的电压 U 与总电流 I 的相位差为 ，电路图、向 量图如下图所示。
I
I RL
L
IC
U
IC
U
C
θ
R
I
IC
日光灯电路
I RL
提高电路功率因数的原理图与向量图
C I
由图可见，并联电容器后， ＞cosθ，即功率 cos 因数得到了提高。补偿电容C大小可按下式计算：
P 为有功功率 ω 为2πf(f=50Hz)
C
P
U
2
(tan tan )
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 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
电路分析基础实验
实验1.4 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)。
2.完成因补偿电容改变而引起的功率因数改变的曲
5.根据测试数据，得出结论。完成思考题。
六、注意事项
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。
录功率因 提高到最 时所需补 电容器值C
cosθ′
…
C=?
cosθmax
…
5.7μ F 6.9μ F
7.9μ F
9.87μ F
5. 改变电容，在1μF～9.87μF之间均匀取10个值，
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，记录相应的功率与功率因数。
五、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
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 I 为 ，设该负载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。
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。
三、实验设备
三相自耦调压 器、灯管、XD06挂 箱中起辉器、镇流 器、电容器组、交 流电流表、电流插 座、插头、智能型 数字功率表、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。
并测量未加电容补偿时日光灯点亮所需的电源电压。
4.将该三相调压器同轴旋钮调至日光灯额定工作电
源220V，完成表中电压、线
W I Ic IRL
U ~220V 点亮电压
零线 日光灯测试电路接线图
日光灯电路的测量
日光灯点亮所需的电源电压U(V) C(μ F) 0 1μF 2.2μ F U(V) 额定电压 UrL(V) UR(V) I(A) IRL(A) Ic(A) P(w)