实验题目: 日光灯电路改善功率因数实验

一、实验目的

1、了解日光灯电路的工作原理及提高功率因数的方法；

2、通过测量日光灯电路所消耗的功率，学会电工电子电力拖动实验装置；

3、学会日光灯的接线方法。

二、实验原理

用P、S、I、V分别表示电路的有功功率、视在功率、总电流和电源电压。按定义电路的功率因数。由此可见，在电源电压且电路的有功功率一定时，电路的功率因数越高，它占用电源（或供电设备）的容量S就越少。

日光灯电路中，镇流器是一个感性元件（相当于电感与电阻的串联），因此它是一个感性电路，且功率因数很低，约0.5—0.6。

提高日光灯电路（其它感性电路也是一样）功率因数的方法是在电路的输入端并联一定容量的电容器。如图7-1所示：

图7-1 图7-2

图7-1 并联电容提高功率因数电路 图7-2 并联电容后的相量图

图7-1中L为镇流器的电感，R为日光灯和镇流器的等效电阻，C为并联的电容器，设并联电容后电路总电流，电容支路电流，灯管支路电流（等于未并电容前电路中的总电流），则三者关系可用相量图如图7-2所示。由图7-2知，并联电容C前总电流为，与总电压的相位差为，功率因数为；并联电容C后的总电流为，与总电压的相位差为，功率因数为；显然＞，功率被提高了。并联电容C前后的有功功率，即有功功率不变。并联电容C后的总电流减小，视在功率则减小了，从而减轻了电源的负担，提高了电源的利用率。

三、实验设备

电工电子电力拖动实验装置一台，型号：TH-DT、导线若干

四、实验内容

1、功率因数测试

按照图7-3的电路

实验电路如图7-3所示，将三表测得的数据记录于表7-1中。

图7-3 日光灯实验电路

W为功率表,C用可调电容箱。

五、实验数据与分析

表7-1 感性电路并联电容后的原始数据

C（μF）	P(瓦)	V（伏）	I（安）	Cosф
0	44.7	220	0.410	0.42
0.47	45.3	220	0.365	0.48
1	49.7	220	0.395	0.50
2.2	43.7	220	0.280	0.61
2.67	44.5	220	0.230	0.73
3.2	49.5	220	0.265	0.72
4.7	44.3	220	0.200	0.86
5.7	49.7	220	0.210	0.90
6.9	45.1	220	0.230	0.77
7.9	50.1	220	0.270	0.73
10	59.7	220	0.770	0.31

实验分析：

S=UI （保留三位有效数据）

220*0.410=90.2 W Cosф=0.420

220*0.365=80.3 W Cosф=0.480

220*0.395=86.9 W Cosф=0.500

220*0.280=61.6 W Cosф=0.610

220*0.230=50.6 W Cosф=0.730

220*0.265=58.3 W Cosф=0.720

220*0.200=44.0 W Cosф=0.860

220*0.210=46.2 W Cosф=0.900

220*0.230=50.6 W Cosф=0.770

220*0.270=59.4 W Cosф=0.730

220*0.770=169W Cosф=0.310

根据S=UI，由表7-1可知，在一定范围内，有功功率P一定时，功率因素Cosф越大，视在功率S越少

表7-2

六、结论

在日光灯电路中，在一定范围内，电容值越大，视在功率越少，有电源电压且电路的有功功率一定时，随电路的功率因素提高，它占用电源的容量S就降低，负载电流明显降低。

 

第二篇：电路基础实验报告

实验一　基尔霍夫定律的验证

一、实验目的

　　1. 验证基尔霍夫定律的正确性，加深对基尔霍夫定律的理解。

2. 学会用电流插头、插座测量各支路电流。

二、原理说明

　　基尔霍夫定律是电路的基本定律。测量某电路的各支路电流及每个元件两端的电压，应能分别满足基尔霍夫电流定律（KCL）和电压定律（KVL）。即对电路中的任一个节点而言，应有ΣI＝0；对任何一个闭合回路而言，应有ΣU＝0。

　　运用上述定律时必须注意各支路电流或闭合回路的正方向，此方向可预先任意设定。

三、实验设备

　　

序号	名称	型号与规格	数量	备注
1	可调直流稳压电源	0~30V	双路
2	万用表		1	自备
3	直流数字电压表	0~200V	1
4	电位、电压测定实验电路板		1	DVCC-03

四、实验内容

　　

实验线路如图，用DVCC-03挂箱的“基尔霍夫定律/叠加原理”电路板。

　　1. 实验前先任意设定三条支路电流正方向。如图中的I1、I2、I3的方向已设定。闭合回路的正方向可任意设定。

2. 分别将两路直流稳压源接入电路，令U1＝6V，U2＝12V。

3. 熟悉电流插头的结构，将电流插头的两端接至数字电流表的“＋、－”两端。

4. 将电流插头分别插入三条支路的三个电流插座中，读出并记录电流值。

5. 用直流数字电压表分别测量两路电源及电阻元件上的电压值，记录之。

实验结果如下：

被测量	I1(mA)	I2(mA)	I3(mA)	U1(V)	U2(V)	UFA(V)	UAB(V)	UAD(V)	UCD(V)	UDE(V)
计算值	-0.4	6.6	6.2	6	12	-6.2	-6.6	3.16	-2.12	-0.204
测量值	-0.4	6.5	6.4	6	12	-6.1	-6.8	3.1	-2.10	-0.2
相对误差	0	0.1	0.2	0	0	0.1	0.2	0.06	0.02	0.004

结果分析：

　　1. 根据实验数据，选定节点A，验证了KCL的正确性。

2. 根据以上实验数据，选定实验电路中的任一个闭合回路，验证了KVL的正确性。

3. 存在误差的原因是系统误差。

实验二　叠加原理的验证

一、实验目的

　　验证线性电路叠加原理的正确性，加深对线性电路的叠加性和齐次性的认识和理解。

二、原理说明

　　叠加原理指出：在有多个独立源共同作用下的线性电路中，通过每一个元件的电流或其两端的电压，可以看成是由每一个独立源单独作用时在该元件上所产生的电流或电压的代数和。

　　线性电路的齐次性是指当激励信号（某独立源的值）增加或减小K 倍时，电路的响应（即在电路中各电阻元件上所建立的电流和电压值）也将增加或减小K倍。

三、实验设备

序号	名 称	型号与规格	数量	备 注
1	可调直流稳压电源	0~30V	双路
2	直流数字电压表	0~200V	1
3	直流数字电流表	0~2000mV	1
4	迭加原理实验电路板		1	DVCC-03

四、实验内容

实验线路如图所示，用DVCC-03挂箱的“基尔夫定律/叠加原理”电路板。

1. 将两路稳压源的输出分别调节为12V和6V，接入U1和U2处。开关K3投向R5侧。

2. 令U1电源单独作用（将开关K1投向U1侧，开关K2投向短路侧）。用直流数字电压表和直流数字电流表（接电流插头）测量各支路电流及各电阻元件两端的电压，记录之。

　3. 令U2电源单独作用（将开关K1投向短路侧，开关K2投向U2侧），重复实验步骤2的测量，记录之。

4. 令U1和U2共同作用（开关K1和K2分别投向U1和U2侧）， 重复上述的测量，并记录之。

实验结果如下：

测量项目 实验内容	U1 (V)	U2 (V)	I1 (mA)	I2 (mA)	I3 (mA)	UAB (V)	UCD (V)	UAD (V)	UDE (V)	UFA (V)
U1单独作用	12	0	9	-3.4	5.6	1.7	1.1	2.8	4	4.6
U2单独作用	0	6	-1.7	5.1	3.4	2.6	1.7	1.7	0.9	0.9
U1、U2共同作用	12	6	7.3	1.7	9.0	4.3	2.8	4.5	4.9	5.5

五、实验结果分析

　　1.不能直接将不作用的电源（U1或U2）短接置零。

2. 根据实验数据验证了线性电路的叠加性。

　　2. 各电阻器所消耗的功率不能用叠加原理计算得出。