实验七 日光灯电路功率因数提高.doc

实验七 日光灯电路功率因数提高一．实验目的（1）熟悉日光灯电路的工作原理，做到能正确迅速连接线路2）通过实验了解功率因数提高的方法和意义3）学会功率表、功率因数表的使用方法二．实验原理及内容说明日光灯管R，镇流器L（带铁心电感线圈），启动器S组成（实验图7-1），当接通电源后，启动器内发生辉光放电，双金属片受热弯曲，触点接通，将灯丝预热使它发射电子，启动器接通后辉光放电停止，双金属片冷却，又把触点断开，这时镇流器感应出高电压加在灯管两端使日光灯放电，灯管内壁的荧光粉吸收后辐射出可见的光，日光灯就开始正常工作，启动器相当一只自动开关，能自动接通电路（加热灯丝）和开断电路（使镇流器产生高电压，将灯管击穿放电）镇流器的作用除了感应高压使灯管放电外，在日光灯正常工作时，其限制电流的作用，镇流器的名称也由此而来，由于电路中串联着镇流器，它是一个电感量较大的线圈，因而整个电路的功率因数不高约0.5左右）~220VＲSL 图7-1 日光灯电路负载功率因数过低，一方面没有充分利用电源容量，另一方面又在输电电路中增加损耗为了提高功率因数，一般最常用的方法是在负载两端并联一个补偿电容器，抵消负载电流的一部分无功分量。

在日光灯接电源两端并联一个可变电容器，当电容器的容量逐渐增加时，电容支路电流Ic也随之增大，因Ic导前电压U90°可以抵消电流Ig的一部分无功分量Igl，结果总电流I逐渐减小（实验图7-2），但如果电容器C增加过多（过补偿）Ic>Igl总电流又将增大所以并联电容器应有一个合适的数值为了测量日光灯的功率有多大，可在电路中接入功率表，一般功率表都是多量程的，使用时要注意选用合适的量程~220VWA日光灯电路** 图7-2本实验中所使用的功率表需外接，该功率表的电压回路的灵敏度很高，因而内阻很大，测量时对被测电路的并联分流作用极小另外，该表电流回路的内阻也特别小，因而对被测电路串联分压效应也很小功率表的接线如图7-3所示，图中功率表W的电流回路引出接线柱应与负载串联连接，W的电压回路引出端则与负载并联其中标有*号，称同名端，接线时应将这两端连在一起这样连接时当功率表指针正偏或有正读数时，则表示电源向负载传送功率，其数值为I电源负载**I´´W0ФUW=UIcosФ(Ф为与间的夹角)图7-3 图7-4如果将电压输入端或电流输入端任一输入对调，由图8-4向量图可见这时Ф´=180°－Ф,则W=UIcos(180°—Ф)=-UIcosФ功率因数显示负读数。

三．实验设备及选用挂箱 名 称数 量电源控制屏 GDS-011日光灯 可变电容 GDS-091交流电压表 GDS-111功率表 功率因数表 GDS-131交流电流表 GDS-121四．实验内容及步骤（1）将日光灯及可变电容箱按图7-2（a）所示电路连接，在各支路中串联接入电流表插孔，（可选用GDS-09上的电流插孔），使用一只电流表可方便的测量几条支路电流再将功率表接入线路；功率表的电流线圈与负载串联，电压线圈与负载并联一般可选用功率表的适当的电压量程和电流量程，且还应将电压线圈和电流线圈的同名端接在一起后接向电源侧按图接线经检查无误后，合上主回路电源，调节GDS-01输出电源，使输出电压为220V（一般电压调至220左右时日光灯正常发亮） 注意安全，千万别用手触摸导电部分 （2）改变可变电容箱的电容值，先使C=0，用GDS-11交流电压表测总电压U，镇流器两端电压Ul及灯管两端电压Ua，用GDS-12交流电流表测总电流I，灯管支路电流IR及电容支路电流Ic，并用GDS-13功率表的250V档的电压量程及0.5A的电流量程测量功率P。

3）按表格中所定电容值逐渐加大电容C的值，但不要超过6μF，否则会过补偿，总电流反而又会增大（变为容性）记录各电容值下的U、UL、UR、I、IR及P记入表中注意，功率表的读数及UR，UR的数值有否改变，为什么？（4）绘出I=f(c)的曲线，并分析讨论本实验中使用的日光灯装在GDS-01电流控制屏上，GDS-09提供镇流器接线图和十进可变电容标志，镇流器，灯管均有接线端引出供测电压之用实验时应将电源转换开关切向“实验”，电源可自日光灯线路两接线端引入如开关切向“照明”，则表明日光灯已有内部电源接入可做日常照明用，这时实验接入回路不通五．实验数据记录电容（μＦ）总电压U(v)UL(v)UR(v)总电流I(A)功率因数01.02.03.04.05.06.0 六．实验报告1.完成上述数据测试并列表记录2.绘出总电流I=f(c)曲线，并分析讨论3.说明功率因数提高的意义？七．注意事项1.用交流电压表及交流电流表测量电路中的电压、电流及功率表、功率因数表测量功率、功率因数时，要注意量程选择，若超过量程值，主控台将会发出报警声，并会自动切断电源需适当选择量程档后，再按下GDS-01主控台上的启动按钮启动电源。

2.本实验时需将双向开关扳向“实验”状态当扳向“照明”时由内部已将220V电源接日光灯上八．思考题1.能否用一根导线代替启辉器？为什么？2.是否并联电容越大，功率因数越高？3.验证U=Ur+Ul是否成立，说明原因？。