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日光灯电路及功率因数的提高
一、实验目的
1 ．研究正弦稳态交流电路中电压、电流相量之间的关系。
2. 掌握日光灯线路的接线。
3. 理解改善电路功率因数的意义并掌握其方法。
二、原理说明
图 7-1
1. 在单相正弦交流电路中，用交流电流表测得
各支路的电流值， 用交流电压表测得回路各元件两
端的电压值，它们之间的关系满足相量形式的基尔
霍夫定律，即 Σ I ＝ 0 和Σ U ＝ 0 。
2. 图 7-1 所示的 RC 串联电路，在正弦稳态信
号 U 的激励下， U R 与 U C 保持有 90o 的相位差，即当 图 7-2
R 阻值改变时， U R 的相量轨迹是一个半园。
U 、 U C 与 U R 三者形成一个直角形的电压三
角形，如图 7-2 所示。 R 值改变时，可改
变 φ 角的大小，从而达到移相的目的。
3. 日光灯线路如图 7-3 所示，图中 A
是日光灯管， L 是镇流器， S 是启辉器， 图 7-3
C 是补偿电容器，用以改善电路的功率因数（ cos φ 值）。有关日光灯的工作原理请自行翻阅有关资料。
三、实验设备
序号
名称
型号与规格
数量
备注
1
交流电压表
0 ～ 500V
1

2
交流电流表
０～ 5A
1

3
功率表

1
（ DGJ-07 ）
4
自耦调压器

1

5
镇流器、启辉器
与 40W 灯管配用
各 1
DGJ-04
6
日光灯灯管
40W
1
屏内
7
电容器
1μF,2.2μF,4.7μF/500V
各 1
DGJ-05
8
白炽灯及灯座
220V ， 15W
1~3
DGJ-04
9
电流插座

3
DGJ-04
图 17-3
四、实验内容
1. 按图 7-1 接线。 R 为 220V 、 25W 的白炽灯泡，电容器为 4.7 μ F/450V 。 经指导教师检查后，接通实验台电源， 将自耦调压器输出 ( 即 U) 调至 220V 。记录 U 、 U R 、 U C 值，验证电压三角形关系。
测 量 值
计 算 值
U （ V ）
U R （ V ）
U C （ V ）
U' （与 U R ， U C 组成 Rt △）
（ U'= ）
△ U=U' － U （ V ）
△ U/U （ % ）

2. 日光灯线路接线与测量。

图 7-4
按图 7-4 接线。经指导老师检查后，接通实验台电源，将自耦调压器的输出调至 220V ，记录功率表、电压表读数。通过一只电流表和三个电流插座分别测得三条支路的电流。改变电容值，进行三次重复测量。数据记入表中。
电容值
测 量 数 值
计 算 值
(μF)
P(W)
COS φ
U(V)
I （ A ）
I L (A)
I C (A)
I'(A)
Cos φ
0

1

1+2.2

4.7

8

五、实验注意事项
1. 本实验用交流市电 220V ，务必注意用电和人身安全。
2. 功率表要正确接入电路。
3. 线路接线正确，日光灯不能启辉时， 应检查启辉器及其接触是否良好。
六、预习思考题
1. 参阅课外资料，了解日光灯的启辉原理。
2. 在日常生活中，当日光灯上缺少了启辉器时， 人们常用一根导线将启辉器的两端短接一下，然后迅速断开，使日光灯点亮（ DGJ-04 实验挂箱上有短接按钮，可用它代替启辉器做试验。）；或用一只启辉器去点亮多只同类型的日光灯，这是为什么？
3. 为了改善电路的功率因数，常在感性负载上并联电容器， 此时增加了一条电流支路，试问电路的总电流是增大还是减小，此时感性元件上的电流和功率是否改变？
4. 提高线路功率因数为什么只采用并联电容器法，而不用串联法？所并的电容器是否越大越好？
七、实验报告
1. 完成数据表格中的计算，进行必要的误差分析。
2. 根据实验数据，分别绘出电压、电流相量图， 验证相量形式的基尔霍夫定律。
3. 讨论改善电路功率因数的意义和方法。
4. 装接日光灯线路的心得体会及其他。