日光灯电路的研究

一．实验目的

1．了解日光灯电路的结构和工作原理；

2．了解日光灯常见故障的原因和维修方法；

3．了解电容器C对RL串联电路的补偿作用及提高电路功率因数的方法。

二．实验仪器

日光灯电路板（含灯管、启辉器、镇流器及电容）； UT202钳形数字万用表。

三．实验基本原理

1. 日光灯实际工作时的电路如图1所示。日光灯的灯管等效为电阻R1，镇流器等效为电阻R和电感L的串联电路。整个日光灯电路为电阻（R1+ R）和电感L相串联的电路。 依据电工技术原理可以定性画出日光灯电路的总电压u、灯管电压u1和镇流器电压u2(uRL)三个电压之间的相量图,如图2所示。通过交流电压表可以测出图2所示的总电压u、灯管电压u1和镇流器电压u2的有效值。在?ABC中，因U1、U2、U均已知，即三角形的3个边长已知，所以用余弦定律可求出?角，即为总电压u与总电流i的相位差。由余弦定理可得

U2?U12?U22cos?? 2?U?U1

cos?即为日光灯电路的功率因数。

图.1图.2

2. 日光灯电路两端并联一电容器可以提高整个电路的功率因数（cos?），使电路向电源取用的总电流I减小，从而提高电源的供电效率。电路图和相应的电压、电流相量图分别如图3、图4所示。在图4中，I&表示并联电容后整个电路的总电流；I&1表示原日光灯电

&表示流过电容器的电流。由相量图可知：并联电容后整个电路的总电流I&小路的电流；IC

C的增大，整个电路的总电流I&于未并联电容时的电流I&的值会减1。而且随着并联电容器

小。当电容器C增大到某一值时，总电流I&与总电压U同相位时即电路发生并联谐振时，总电流I&将达到最小值（基本原理参考相关电路理论）。

注：图4中的R表示灯管电阻和镇流器等效电阻之和。 g

四．实验内容与步骤

1．熟悉日光灯的灯管、镇流器、启辉器等部件，按《大学物理实验》教材P178中图4－16－1连接日光灯实验电路；一定要在断电情况下换接线！切勿带电操作！

2．检查实验电路无误后，接通交流电源。

3．将钳式万用表档位选好后，分别测量日光灯电路的总电流I、总电压U、灯管电压UK和镇流器电压UL值，记录在表1中。画出相应电压相量图，求功率因数cos?。

图3图4

4．分别接入C=1?f，2?f，3?f，4?f，8?f等，观察总电流的变化情况，同时测量各电流的值，记录在表2中。并找出电流达到最小时的电容值。

五．报告要求

1. 作出电压相量图并计算功率因数。

2. 本实验要求写出正式实验报告。即包括实验目的、实验内容与步骤、实验原理、数据记录与处理、作图、等部分。

六．注意事项

1．本实验使用220V AC工作，必须单手操作，谨防触电！

2．一定要在断电情况下换接线！切勿带电操作！

3．可将电容器并联使用做出C=8μf时各项试验数据。

 

第二篇：交流日光灯电路实验教案

实验三 日光灯电路及交流电路功率因数的测量设计实验（参考）

一、实验目的（参见实验指导书） 二、实验原理（参见实验指导书） 三、实验器材（自拟）

四、日光灯电路实验线路图（画出功率表、电压表、电流表的连接方法）

实验参考电路图如图1所示，其中虚线框内电路用日光灯电路（如图2 所示）代替。

五、实验步骤（自拟，参考如下）

1． 日光灯正常工作后，将电容C=0（即断开C），测试数据表格；（参考表格1）

2． 并联不同容量的电容后所应测试和计算的数据表格；（参考表格2）

3． 用电压表、电流表、功率表测量日光灯电路在额定电压时电路的功率、各支路电压、电 流、功率因数。特别要找出使功率因数为最大值时的电容值。

要求： a.计算出功率因数为最大值时的电容C理论值（C=0时 P=50W、U=220V、cos ?=0.5）；

b.围绕a中的电容理论值，根据实验室提供的电容参数（0.47μF、1μF、2.2μF、4.7μF）以递增的方式设计出7个不同的电容容量填入下表；

c.观察电路中各物理量的变化，分析功率因数随电容量的变化而变化的过程，找出实际的最大功率因数所对应的电容值。

六、总结和问题讨论