日光灯电路与功率因数的提高实验

实验三 功率因数的提高

一、实验目的

1．掌握日光灯线路的接线。

2. 理解改善电路功率因数的意义并掌握其方法。

二、原理说明

1．日光灯电路（图3－1）是感性负载电路。镇流器L可看作电感与电阻的串联；点燃的日光灯管看成是电阻元件。

2．例如20瓦日光灯电路在外加电压U=220V（有效值）的作用下，灯管电流为0.31A，电路的有功功率为P=20W，日光灯的功率因数为

cos??PUI?

20?0.293

220?0.31日 光 灯 管

启 动 器

图3－1 日光灯原理图

负载功率因数低使得供电电源设备容量不能充分利用；另外，因为功率因数低，线路总电流大，电压降加大，导致电能损耗增加，这些都是很不经济的。

3．在日光灯电路上并联电容（图3－2）可以提高功率因数。由图3－3的相量图可见，

?这一分量，总电流减少了，整个负载的功率因数提高了。 由于有了IC4．例如用带有镇流器的20瓦日光灯作为感性负载，通过并联电容（电容数值可调）以提高功率因数。由于灯管是非线性电阻，镇流器是带铁芯的线圈，可看成是电阻与非线性电感的串联。因此，电路中的电流和元件

专业：电自1304 姓名：刘震 实验报告

学号：3130104721 日期：2015年3月18日 地点：东3-208 课程名称：电网络分析实验 指导老师：姚缨缨 成绩：__________________

实验名称：耦合电感等效参数的电工测量法与传递误差 实验类型：研究探索型同组学生姓名：________ 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得

一、实验目的和要求?

1.学习电感线圈的直流电阻和自感的测量方法

2.学习交流电路中耦合电感线圈的互感系数的测量方法 3.了解间接测量中测量误差的传递方式

4.对各种测量方案进行比较，学会选择电路参数测定的最佳方案

二、实验内容和原理?

三、主要仪器设备

1.数字万用表 2.电工综合实验台

3.DG10互感线圈实验组件 4.DG11单向变压器实验组件

四、操作方法和实验步骤?

方案1：二次侧开路伏安法,11’接交流电源,22’开路,测量I1,U1

专业：电自1304 姓名：刘震 实验报告

学号：3130104721 日期：2015年3月18日 地点：东3-208 课程名称：电网络分析实验 指导老师：姚缨缨 成绩：__________________

实验名称：耦合电感等效参数的电工测量法与传递误差 实验类型：研究探索型同组学生姓名：________ 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得

一、实验目的和要求?

1.学习电感线圈的直流电阻和自感的测量方法

2.学习交流电路中耦合电感线圈的互感系数的测量方法 3.了解间接测量中测量误差的传递方式

4.对各种测量方案进行比较，学会选择电路参数测定的最佳方案

二、实验内容和原理?

三、主要仪器设备

1.数字万用表 2.电工综合实验台

3.DG10互感线圈实验组件 4.DG11单向变压器实验组件

四、操作方法和实验步骤?

方案1：二次侧开路伏安法,11’接交流电源,22’开路,测量I1,U1

实验四 日光灯cosφ的提高

一．实验目的

1．进一步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方法 3．进一步熟悉日光灯的工作原理

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．原理说明

本实验中RL串联电路用日光灯代替，日光灯原理电路如图5-1所示。

图5-1

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5-

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，

什么是LED及其发展历程

LED是英文light emitting diode（发光二极管）的缩写，它的基本结构是一块电致发光的半导体晶片材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用透镜灌封硅胶密封，起到保护内部芯线的作用，所以LED的抗震性能好。发光二极管的核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的晶片，在P型半导体和N型半导体之间有一个过渡层，称为PN结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。 当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。 LED作为一个电致发光的PN结器件，其特性可用PN结的电学参数，以及作为一个发光器件的光学参数来进行描述。伏安特性是描述一个PN 结器件的重要参数，它是PN结性能，PN结制作工艺优劣的重要标识。所谓伏安特性，即是流过PN结的电流随电压变化的特性，在示波器上能十分形象地展示这种变化。一根完整的伏安曲线包括正向特性与反

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，

一。 提高功率因数的实际意义

1． 对于电力系统中的供电部分，提供电能的发电机是按要求的额定电压和额定电流设计的，发电机长期运行中，电压和电流都不能超过额定值，否则会缩短其使用寿命，甚至损坏发电机。由于发电机是通过额定电流与额定电压之积定额的，这意味着当其接入负载为电阻时，理论上发电机得到完全的利用，因为P=U*I*cosØ中的cosØ=1；但是当负载为干性或容性时，cosØ<1,发电机就得不到充分利用。为了最大程度利用发电机的容量，就必须提高其功率因数。

2． 对于电力系统中的输电部分，输电线上的损耗：Pl=RI*I，负载吸收的平均功率：P.=V*I*cosØ ，因为I=P./V/ cosØ，所以Pl=R*P./V/cosØ（V是负载端电压的有效值）。

由以上式可以看出，在V和P都不变的情况下，提高功率因数cosØ会降低输电线上的功率损耗！

在实际中，提高功率因数意味着：

1) 提高用电质量，改善设备运行条件，可保证设备在正常条件下工作，这就有利于安全生产。

2) 可节约电能，降低生产成本，减少企业的电费开支。例如：当cosØ=0.5时的损耗是cosØ=1时

一。 提高功率因数的实际意义

1． 对于电力系统中的供电部分，提供电能的发电机是按要求的额定电压和额定电流设计的，发电机长期运行中，电压和电流都不能超过额定值，否则会缩短其使用寿命，甚至损坏发电机。由于发电机是通过额定电流与额定电压之积定额的，这意味着当其接入负载为电阻时，理论上发电机得到完全的利用，因为P=U*I*cosØ中的cosØ=1；但是当负载为干性或容性时，cosØ<1,发电机就得不到充分利用。为了最大程度利用发电机的容量，就必须提高其功率因数。

2． 对于电力系统中的输电部分，输电线上的损耗：Pl=RI*I，负载吸收的平均功率：P.=V*I*cosØ ，因为I=P./V/ cosØ，所以Pl=R*P./V/cosØ（V是负载端电压的有效值）。

由以上式可以看出，在V和P都不变的情况下，提高功率因数cosØ会降低输电线上的功率损耗！

在实际中，提高功率因数意味着：

1) 提高用电质量，改善设备运行条件，可保证设备在正常条件下工作，这就有利于安全生产。

2) 可节约电能，降低生产成本，减少企业的电费开支。例如：当cosØ=0.5时的损耗是cosØ=1时

功率因数,直接关系到输电线路的效率,关系到负载的经济运行,常用的方法很多,但在特定的现场,最佳的只能一种,怎么把它找出来,阅后便知.

如何提高烘箱用电负荷的功率因数

风机类负载在工矿企业中应用面广，用电量多的特点。如果风机与其配套的电动机不匹配的话，那么它们就工作在非经济运行状态。在此状态下，电机运行效率低，损耗大；线路功率因数低，需要大容量电容器补偿；电机及其线路中的空气开关、接触器、热继电器等低压电器故障率高。为此国家在95年就颁布了国家强制性标准：《三相异步电动机的经济运行》（GB12497-1995），2006年又做了修订。在我分厂，烘箱在运行中远远没有达到标准中的“经济运行”，甚至达不到允许使用范围，处于“非经济运行”状态。在此状态下，电机的功率因数很低，只有0.5左右，经电容补偿后，也就补偿到0.7，远远达不到0.95的要求。由于烘箱的数量多，功率大，运行时间长，所以提高其功率因数具有重要的意义。那么如何提高其功率因数呢？

理论依据：

对于交流异步电机，电机要得到足够的功率，必须要有足够的励磁电流。励磁电流是由电压决定的，它不会因负载的减小而减小，电机负载很小时较小的励磁电流就足以满足负载的需要，那么电机就没必要施加太大的励磁电流，也就是