长江大学：《电工与电子技术实验》课程教学课件（PPT讲稿）4.功率因数的提高

六、功率因数的提高实验目的101.1、掌握电抗式日光灯电路的接线及其工作原理1.2、理解改善电路功率因数的意义并掌握其方法2、实验原理2.1、相量形式的基尔霍夫定律适用于正弦交流电路节点的各支路电流相量和为零，即1=0闭合回路的各段电路电压相量和为零，即U=02.2、日光灯电路如图1-1所示，图中R：日光灯管，L:电抗镇流器、S:启辉器、C:补偿电容器一并联电容提高电路的功率因数。2.3、视在功率:S=U*I、有功率功率:P=U*I*COS2025/11/15长江大学龙从玉

2025/11/15 长江大学 龙从玉 1 1.1、掌握电抗式日光灯电路的接线及其工作原理。 1.2、理解改善电路功率因数的意义并掌握其方法。 六、功率因数的提高 1、实验目的 2、实验原理 2.1、相量形式的基尔霍夫定律适用于正弦交流电路： 节点的各支路电流相量和为零，即Σ Ī = 0。 闭合回路的各段电路电压相量和为零，即ΣŪ=0。 2.2、日光灯电路如图1-1所示，图中R:日光灯管， L:电抗镇流器、S:启辉器、C:补偿电容器—并联 电容提高电路的功率因数。 2.3、视在功率:S=U*I、有功率功率:P=U*I*COS φ

图-1提高日光灯功率因数实验电路原理图S0GRIcURLRUUD220V1-11电路原理图ILR，U季ULULI=ILRURURRILR中1-4日光灯并联电容1-3电压相量图1-2等效电路图前、后的电流相量图22025/11/15长江大学龙从玉

图-1 提高日光灯功率因数实验电路原理图 2025/11/15 长江大学 龙从玉 2 IC C S 1-1 电路原理图 L C R 220V UL UR ILR I IC 1-2 等效电路图 R UL L UR U I ILR UL ILR 1-3 电压相量图 UR U φ 1- 4 日光灯并联电容 前、后的电流相量图 φ I=ILR U I’ IC φ’ I’ I’

3、实验内容与实验步骤3.1、日光灯线路接线与测量按提高日光灯电路功率因数电路图-2接好实验电路将电压调至220V，在断开电容支路的情况下，测量电源电压U、E电流！、镇流器电压UL、灯管电压UR、有功功率P和电路功率因数COSp等值。计算视在功率S。记录在表-1中。提高日光灯电路功率因数（并联电容）的实验3.2、在日光灯电路上并联可调电容提高功率因数。测量各电压改变并联可用电流表通过电流插座分别测量三条支路的电流电容值，分别测量相应的各支路电流，功率因数COSβ.计算记录在表-2中。不同电容量下电路的视在功率S。32025/11/15长江大学龙从玉

2025/11/15 长江大学 龙从玉 3 3.1、日光灯线路接线与测量 按提高日光灯电路功率因数电路图-2接好实验电路。 将电压调至220V，在断开电容支路的情况下，测量电源电压 U 、电流I、镇流器电压UL、灯管电压UR 、有功功率P和电路功 率因数COSφ等值。计算视在功率S。记录在表-1中。 3.2、提高日光灯电路功率因数（并联电容）的实验 在日光灯电路上并联可调电容提高功率因数。测量各电压， 可用电流表通过电流插座分别测量三条支路的电流。改变并联 电容值，分别测量相应的各支路电流，功率因数COS φ .计算 不同电容量下电路的视在功率S。记录在表-2中。 3、实验内容与实验步骤

接线提示：智能WIcos?表的粗实线表示电流线圈，应串联在*负载电路上，其中进线标记为1带号、12出线。图，标为U，应并联在电源上，先将U*与I细实线表示电压线圈联接后接相（火）线电压线圈另一端接中（零）线U*OLRSEWcospoUL220VACRUR图-2提高日光灯电路功率因数实验电路图测试提示：当电容取0值时，应将电容电路断开！严禁将电容两端短接，电容短接后如通电会使电源短路的！！！2025/11/15长江大学龙从玉

*接线提示：智能W/cosφ表的粗实线表示电流线圈，应串联在 负载电路上，其中进线标记为I1带“*”号、I2出线。 2025/11/15 长江大学 龙从玉 4 *测试提示：当电容取0值时，应将电容电路断开！严禁将电容 两端短接，电容短接后如通电会使电源短路的!!！ 图- 2 提高 日光灯电路功率因数实验电路图 UR A I1 I2 220V UL R S L W cosφ * * I ILR C IC 细实线表示电压线圈，标为U，应并联在电源上，先将U*与I* 联接后接相（火）线。 电压线圈另一端接中（零）线。 I U U

表-1提高日光灯电路功率因数实验记录表并联CUUL计算SPURILRIcCOSN/WluFNIVA/mA/mA/mA无1.02.03.04.05.0根据实验数据，验证电抗式日光灯电路电压电流的相位关系并计算相应的视在功率S。分析日光灯电路功率因数提高的原理，解释电路中支路电流>总电流现象的原因说明：电子镇流器式日光灯的工作原理可另查有关资料。52025/11/15长江大学龙从玉

2025/11/15 长江大学 龙从玉 5 根据实验数据，验证电抗式日光灯电路电压、电流的相位 关系并计算相应的视在功率S。分析日光灯电路功率因数提 高的原理，解释电路中支路电流>总电流现象的原因。 说明：电子镇流器式日光灯的工作原理可另查有关资料。 表-1 提高日光灯电路功率因数实验记录表 并联C /uF U /V UL /V UR /V I /mA ILR /mA IC /mA P /W COSφ 计算S /VA 无 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0

FSLISCE光灯甘光灯电路220V电源AHIAH2AHE智能交德电压表L1通过保险接入相日光MFULTE中智能交流电流表BHE灯管电流IRL单相电滤摄OAila用电流插头测量多个电流智能交流功室功事西数表CHCHH刀总电流互多电容电流IcD功率功率固数模率功能选择左合一斯开石9将功率因数表电流与电压线U5:1圈同名端相联电器开关交流电路实验箱62025/11/15长江大学龙从玉

2025/11/15 长江大学 龙从玉 6 用电流插头 测量多个电流 220V电源 通过保险接入 将功率因数表 电流与电压线 圈同名端相联 总电流I 灯管电流IRL 电容电流IC

实验报告要求完成数据表格中的计算算，进行必要的误差分析4.14.2根据实验数据，绘制日光灯实验的电压相量图与电流相量图，说明支路电流大于总电流，分电压大于总电压的原因。4.3、讨论改善电路的功率因数的意义5、实验思考题5.1、日光灯功率因素的提高的实验是强电技术基础实验，通过实验要掌握日光灯的工作原理，明确镇流器在日光灯起动及工作时的作用，起辉器在起动时的作用5.2、改善电路的功率因素既可以提高供配电系统的设备利用率又可以降低线路电能损耗，提高用电效率但是，并联电容只能减少日光灯电路的总电流，而不能改变日光灯电路内部的电流及电压与相位关系5.3、通过实验，明确视在功率S、有功功率P、无功功率Q以及用电设备的额定功率PN的关系2025/11/15长江大学龙从玉

2025/11/15 长江大学 龙从玉 7 4.1、完成数据表格中的计算，进行必要的误差分析。 4.2、根据实验数据，绘制日光灯实验的电压相量图与电流相量 图，说明支路电流大于总电流，分电压大于总电压的原因。 4.3、讨论改善电路的功率因数的意义。 5.1、日光灯功率因素的提高的实验是强电技术基础实验，通过 实验要掌握日光灯的工作原理，明确镇流器在日光灯起动及工 作时的作用，起辉器在起动时的作用。 5.2、改善电路的功率因素既可以提高供配电系统的设备利用率， 又可以降低线路电能损耗，提高用电效率。 但是,并联电容只能减少日光灯电路的总电流，而不能改变日 光灯电路内部的电流及电压与相位关系. 5.3、通过实验，明确视在功率S、有功功率P、无功功率Q以 及用电设备的额定功率PN的关系。 4、实验报告要求 5、实验思考题