日光灯电路及交流电路功率因数的测量设计实验
实验四 交流阻抗参数的测量和功率因数的改善
实验四交流阻抗参数的测量和功率因数的改善一、实验目的1．测量交流电路的参数。
2．验证提高感性负载功率因数的方法，体会提高功率因数的意义。
3．设计感性负载电路中补偿电容的大小。
4．学会使用单相功率表。
二、预习要求1．掌握交流电路中电流、电压间的相量关系及提高功率因数的意义和方法。
2．当外加电压不变，感性负载并联电容后，线路的总电流如何变化？它对R、L串联支路电流及功率有无影响？画出相量图。
3．熟悉功率表的选择与使用方法。
二、实验原理1、日光灯电路及其原理说明：（1）日光灯电路如图4-1所示，它由日光灯管，镇流器和启辉器主要部件组成。
A、灯管是一根玻璃管，其内壁涂有荧光粉，两端各有一个阳极和灯丝，前者为镍丝，后者为钨丝，二者焊在一起，管内充有惰性气体和水银蒸气。
B、启辉器由封在充有惰性气体的玻璃泡内的双金属片和静触片组成，双金属片和静触片都具有触头。
C、镇流器是一个带铁心的电感线圈。
图4-1（2）工作原理：当日光灯刚接通电源时，启辉器的两个触头是断开时，电路中没有电流，电源电压全加在起辉器的两个触头之间产生辉光放电，电流通过起辉器，灯丝和镇流器构成通路，对灯丝加热，灯丝发出大量电子。
起辉器放电时产生大量的热量，使双金属片受热膨胀至使触头闭合，导致放电结束。
双金属片冷却后两触头断开，通路被切断，在触头被切断的瞬间镇流器产生相当高的自感电动势与电源电压串联加在灯管的两端，启动管内的水银蒸气放电，这时辐射出的紫外线照到管内壁的荧光粉上发出白光。
灯管放电后，电源电压大部分加在镇流器上，灯管两端电压（既启辉器两触头之间的电压）较低，不能使起辉器光线光放电，因而其触头不能再接触。
在电网交流电的作用下，灯管两端的灯丝和阳极之间电位不断地发生变化，一端为正电位时另一端为负电位。
负电位端发射电子，正电位端吸收电子，从而形成为电流通路。
启辉过程：电源（220V）接通→氖气电离放电产生热→两电极通→灯丝热发射电子→辉光管极间电压为0，断开→镇流器产生感应电动势（>220V）→水银蒸汽游离放电→荧光灯发光2、功率因数的提高：（1）功率因数：对于一个无源二端网络，如下图4-2所示，它所吸收的功率P=UIcos φ，其中cosφ称为功率因数。
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2IP R =电感元件的感抗I U X L L =，电感fX L π2L =电容元件的容抗IU X C C =，电容C21fXC π=串联电路复阻抗的模IU Z =，阻抗角 RX arctg =ϕ其中：等效电阻 2IP R =，等效电抗22RZX -=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所示。
本实验使用数字式功率表，连接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。
若电源向负载传送的功率ϕcos UI P =，当功率P 和供电电压U 一定时，功率因数ϕcos 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。
日光灯电路功率因数测量及分析
天津职业大学
2015 ~ 2016学年第二学期
《日光灯电路功率因数测量及分析》
课业报告
指导教师：
班级：
学号：
姓名：
2016年6 月30日
课业报告
一、电路图
电路图
二、所需元器件及其测试
1、数字万用表测试
（1）表笔：红表笔应接在“v/Ω”插孔，黑表笔接“COM”插孔；（2）档位：交流电压700V档
（3）量程：先色环读，再选用合适量程。
注意：
（1）在测量电阻时，应使表笔与插孔良好接触；
（2）测量电阻时绝对不能带电测量；
（3）测量电阻时，两手不能同时触碰表笔金属部分以免并入人体阻值。
2、万用表测试
四、电路的工作原理
五、得到的结论
分析数据得并联一定的电容后，功率因数提高了。
功率因数低不仅造
成电力能源的浪费，还会增加线路上的功率损耗，为了避免此类现象造成的影响，电力系统要设法提高线路的功率因数。
日光灯电路及其功率因数的提高,实验报告
日光灯电路及其功率因数的提高,实验报告日光灯电路及其功率因数的提高,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。
完成镇图4-7-1流器的等效参数RL、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、IC、IL、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U,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，使可动电极的双金图4-7-2 日光灯电路图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。
日光灯电路及交流电路功率因数的测量设计实验
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。
（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。
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。
(完整word版)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。
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。
实验九日光灯电路的测量及功率因数的研究
实验九 日光灯电路的测量及功率因数的研究一、实验目的1. 了解日光灯的工作原理。
2. 掌握日光灯电路并联电容器提高功率因数的原理和方法。
3. 通过测量日光灯电路所消耗的功率、电功，学会使用瓦特表、电度表。
二、实验仪器序号 名称 备注 型号与规格数量1 交流电压表 0～500V 1 2 交流电流表 0～5A1 3 1（DGJ-07）功率表4 自耦调压器 15 镇流器、启辉器与30W 灯管配用各1DGJ-04 6 日光灯灯管 30W 1屏内 71μF,2.2μF,4.7μF/500V各1DGJ-04 电容器8 白炽灯及灯座 220V ，15W ，25W ，40W1～3DGJ-049电流插座 3DGJ-04三、实验原理1. 日光灯电路日光灯电路如图9—1所示，包括灯管、镇流器、启辉器三个主要部分，另外还有管座、启辉器座、支架等附件。
(1) 灯管：日光灯管是一气体放电管。
在长玻璃管内壁上涂有荧光粉。
玻璃管的两端装有螺旋状的灯丝，上面涂有三元碳酸盐（硫酸钡、硫酸锶、碳酸钨等）所构成的电子发射物质。
灯丝两端还有伸出的两个接触极，它的作用是为了减少离子对灯丝的冲击，可以延长灯丝寿命。
管内充以低压惰性气体（氩气或氪气）及水银蒸气。
(2) 镇流器：镇流器是一铁心线圈，它的大小与特性均与灯管的形式、功率及电源的频率，电压有关，它的作用是能产生较高的自感电动势和较大的阻抗压降。
(3) 启辉器：启辉器是在玻璃泡内封入氖气及二电极，一为静触片，另一为双金属片，如图9—2所示。
二电极为常断触头，它的作用象一自动开关，为了减少无线电干扰，把它装在一金属壳内，又在两电极间并联一个小型电容器。
根据以上各元件的作用，可知日光灯点燃的过程。
当电源接通时，灯管还未激发导电，镇流器两端还无电压降，启辉器的两电极间便受电源电压的作用，氖气产生辉光放电而发热，使双金属片温度受热而膨胀，两电极便接触，辉光放电亦暂时停止，此时灯管两端灯丝发热而发射热电子。
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以上设备在综合实验装置上。
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电工综合实验装置
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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
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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
实验三
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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一、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
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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
（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。
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（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。
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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P1 = P – PR ,并示出电路
功率因数
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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 。
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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 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。
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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：
用相量图加以说明。
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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。
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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。
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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