1、 實(shí)驗(yàn)八 日光燈電路的連接及功率因數(shù)的提高一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.學(xué)習(xí)功率表的使用；2.學(xué)會通過 U、I、P 的測量計算交流電路的參數(shù)；3.掌握提高電感性電路功率因數(shù)的方法。二、原理說明日光燈結(jié)構(gòu)圖如圖 8-1 所示，K 閉合時，日光燈管不導(dǎo)電，全部電壓加在啟輝器兩觸片之間，使啟輝器中氖氣擊穿，產(chǎn)生氣體放電，此放電產(chǎn)生的一定熱量使雙金屬片受熱膨脹與固定片接通，于是有電流通過日光燈管兩端的燈絲和鎮(zhèn)流器。短時間后雙金屬片冷卻收縮與固定片斷開，電路中電流突然減?。桓鶕?jù)電磁感應(yīng)定律，這時鎮(zhèn)流器兩端產(chǎn)生一定的感應(yīng)電動勢，使日光燈管兩端電壓產(chǎn)生400 至 500V 高壓，燈管氣體電離，產(chǎn)生放電，日光燈點(diǎn)燃發(fā)亮。日

2、光燈點(diǎn)燃后，燈管兩端電壓降為 100V 左右，這時由于鎮(zhèn)流器的限流作用，燈管中電流不會過大。同時并聯(lián)在燈管兩端的啟輝器，也因電壓降低而不能放電，其觸片保持?jǐn)嚅_狀態(tài)。圖 8-1 日光燈結(jié)構(gòu)圖圖 8-2 工作原理圖日光燈工作后，啟輝器斷開，燈管相當(dāng)于一電阻 R，鎮(zhèn)流器可等效為電阻 RL和電感 X 的串聯(lián)，所以整個電路可等效為一 R、L 串聯(lián)電路，其電路模型如圖 8-2L所示。在電路中日光燈管與鎮(zhèn)流器串聯(lián)構(gòu)成一個電感性負(fù)載電路，由于鎮(zhèn)流器本身電感較大，故整個電路功率因數(shù)很低。整個電路消耗的功率 P 包括日光燈管消耗功率（P =U I ）以及鎮(zhèn)流器所消耗的有功功率（ P =P-P ），用功率表直接可以

3、測R2LLR量。也可以用交流電壓表，電流表及功率表，測出電路的總電壓 U、電流 I 和總功率 P，則電路的功率因數(shù)可用下式計算：PCOS UI為了提高電路的功率因數(shù)，可以用并聯(lián)電容器的辦法，使流過電容器的無功 電流分量與感性負(fù)載中的無功電流分量互相補(bǔ)償，減少電壓和電流之間的相位差，從而提高了功率因數(shù)。由于電源的電壓是固定的，所以并聯(lián)電容器并不影響感性負(fù)載的正常工作，即感性負(fù)載支路的電流、功率和功率因數(shù)并不隨并聯(lián)電容量的多少而改變，僅僅是電路總電流及總功率因數(shù)發(fā)生變化。假定功率因數(shù)從 COS提高到 COS，所需并聯(lián)電容器的電容值可按下式計算：PC (tg tg)U2此時電路總電流 I 是日光燈電

4、流 I 和電容器電流 I 的相量和，其相量圖如圖CL8-3 所示。圖 8-3 向量圖電容器吸取的容性無功電流 I 抵消了一部分日光燈電流中的感性無功分量，C所以電路總電流下降，電路的功率因數(shù)提高。隨著電容增大，電路中的總電流減小，當(dāng)電流減小至最低值時，電路的功率因數(shù)最大。此時電容繼續(xù)增大，電路的總電流也增大，電路的性質(zhì)由感性轉(zhuǎn)變?yōu)槿菪?。三、?shí)驗(yàn)設(shè)備1.電路實(shí)驗(yàn)箱2.萬用表3.功率表4.交流電流表5.日光燈四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.測量交流參數(shù)實(shí)驗(yàn)接線如圖 8-4 所示，電容 C 暫不接入。 圖 8-4 日光燈實(shí)驗(yàn)接線圖日光燈點(diǎn)亮前把電流表短接（按下電流表上的“短接”按鈕）。交流調(diào)壓器輸出電壓調(diào)至零，接通

5、實(shí)驗(yàn)臺電源，調(diào)節(jié)交流調(diào)壓器的輸出，使其輸出電壓緩慢增大，點(diǎn)亮日光燈，并將電壓 U 調(diào)至 220V（若電壓調(diào)至 220V 后日光燈仍不亮，停止再升高電壓，檢查線路，直至日光燈點(diǎn)亮），按一下電流表的“短接”按鈕，電流表開始工作。測量電路的電流、電壓及功率，數(shù)據(jù)填入表 8-1中。做完實(shí)驗(yàn)，將交流調(diào)壓器旋鈕調(diào)至零。表 8-1U=220V2、提高功率因數(shù)如圖 8-4并聯(lián)電容 C，重復(fù)實(shí)驗(yàn) 1方法步驟，U=220V不變，逐漸增加電容 C的數(shù)值，測量各支路的電流、總電流和功率，當(dāng)電容值超過 4 F 時，會出現(xiàn)過補(bǔ)償，請同學(xué)們仔細(xì)觀察。將測量數(shù)據(jù)填入表8-2中。做完實(shí)驗(yàn)，將交流調(diào)壓器旋鈕調(diào)至零。表 8-2U=220V測 量 數(shù) 據(jù)2.23.24.0 4.7