功率因数提高实验本校

日光灯管：是一个在真空情况下充有一定数量的氩气和少量水银的玻璃管，管的内壁涂有荧光材料，两个电极用钨丝绕成，上面涂有一层加热后能发射电子的物质。管内氩气既可帮助灯管点燃，又可延长灯管寿命。镇流器：又称限流器，是一个带有铁心的电感线圈，作用是：a、在灯管启辉瞬间产生一个比电源电压高的多的自感电压帮助灯管启辉。b、灯管工作时限制通过灯管的电流不致过大而烧毁灯丝。第一页1第二页，共15页。启辉器：它由一个启辉管（氖泡）和一个小容量的电容组成。

氖泡内充有氖气，并装有两个电极，一个是固定的静触片，另一个是用膨胀系数不同的双金属片制成的倒“U”型可动的动触片，启辉器在电路中起自动开关作

用。电容是防止灯管启辉时对无线电接收机的干扰。第二页2第三页，共15页。2、日光灯的工作原理：

当接通电源瞬间，由于启辉器没工作，电源电压都加在启辉器内氖泡的两电极之间.电极瞬间击穿，管内的气体导电，使“U”型的双金属片受热膨胀伸直而与固定电极接通.这时日光灯的灯丝通过电极与电源构成一个闭合回路。灯丝因有电流（称为启动电流或预热电流）通过而发热，从而使灯丝上的氧化物发射电子。

同时，启辉器两端电极接通后电极间电压为零，启辉器停止放电。由于接触电阻小，双金属片冷却，当冷却到一定程度时，双金属片恢复到原来状态，与固定片分开。第三页3第四页，共15页。在此瞬间，回路中的电流突然断电，于是镇流器两端产生一个比电源电压高得多的感应电压，连同电源电压一起加在灯管两端，使灯管内的惰性气体电离而产生弧光放电。随着管内温度的逐步升高，水银蒸汽游离.并猛烈的碰撞惰性气体而放电。水银蒸汽弧光放电时，辐射出紫外线，紫外线激励灯管内壁的荧光粉后发出可见光。在正常工作时灯管两端电压较低（30W灯管的两端电压约80V左右）。

第四页4第五页，共15页。

3、交流电路中的功率因数

在交流供电系统的负载中，多为电感性负载，其电流是滞后电压的，所以在计算交流电路的平均功率时要考虑到电流与电压的相位差φ。即式中COSφ称为功率因数。如图3-4是日光灯的等效电路，因电路中

串联着一个镇流器，它是个电感量L较大

的线圈。整个电路的功率因数降低，约0.5左右。第五页5第六页，共15页。通常是在负载两端并联电容，产生一个超前电压900的容性电流来补偿原负载中的感性电流，使传输电流减小，线路损耗降低。4、提高功率因数方法：由图中看到i﹤i1，在相位上，所以COSφ>COSφ1，即功率因数提高了。第六页6第七页，共15页。在此注意，并联电容以后有功率并未改变，因为电容器是不消耗电能的。第七页7第八页，共15页。三、实验设备

第八页8第九页，共15页。四、实验内容

1、日光灯线路接线与测量。

先将交流电源输出调为220V，然后关闭电源按图接线。仔细检查后接通实验台电源，断开电容，测量相关数据。

第九页9第十页，共15页。测量功率P、PL、PR，电流I，电压U，UL，UR等值，并把数值填入下表中。2、测量并联不同大小的电容时，测量相应数据第十页10第十一页，共15页。电容值测量数值计算值C(μF)U(V)I（A）IL(A)IC(A)P(W)不用测COSφ1344.5579第十一页1