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3)

上海理工大学电工电子实验中心

实验三交流参数的测试及感性负载功率因数的提

一实验目的

1.掌握交流参数的测试方法〔三表法〕。

2.掌握感性负载功率因数提高的方法和实际意义。

3.了解日光灯电路的根本原理，并学会日光灯电路的

正确连接和使用。

4.掌握正确使用交流电流表、电压表、功率表的方法。

二预习要求

1.复习交流串并联电路中电压和电流的相量关系及提

高功率因数的意义和方法。

2.熟悉日光灯电路的组成及工作原理。

3.熟悉交流电压表、电流表、功率表的使用。

三实验原理

1.三表法测交流电路的等效参数

正弦交流鼓励下的等效参数(阻抗值)，可以用交流电压

表、交流电流表及功率表，分别测量出元件两端的电压U

流过该元件的电流I和它所消耗的功率P，如图1所示，然后

通过计算得到所求的等效参数，这种方法称为三表法。

根据交流电路的欧姆定律，可以有：

阻抗的模：│Z│＝Ｕ／Ｉ

电路的功率因数：cosφ＝Ｐ／UI

2

等效电阻：R＝Ｐ／I＝│Z│cosφ

等效电抗：X＝│Z│sinφ

对于感性元件：X＝XL＝2πfL

对于容性元件：X＝Xc＝１／2πfC

2.交流电路中的功率因数及改善

(1)功率因数

交流电路的功率因数定义为有功功率与视在功率之比，即：

cosφ＝P/S＝Ｐ／UI〔P=UIcosφ〕

其中φ为电路的总电压与总电流之间的相位差。

(2)功率因数提高的实际意义

功率因数的大小关系到电源设备容量的利用率和输电线路能

量的消耗。

交流电路的负载多为感性(如日光灯、电动机、变压器等)

电感与外界交换能量本身需要一定的无功功率，因此功率因数比

较低(cosφ＜1)。从供电方面来看，在同一电压下输送给负载一

定的有功功率时，所需电流就较大，假设将功率因数提高(如

cosφ＝1)，所需电流就可小些。这样即可提高供电设备的利用

率，又可减少线路的能量损失。

2.交流电路中的功率因数及改善

(3)功率因数提高的方法

为了提高交流电路的功率因数，可在感性负载两端并联适当的

电容Ｃ，如图2所示。并联电容Ｃ以后，对于原电路所加的电压和

负载参数均未改变，但由于Ic的出现，电路的总电流I减小了，总

电压与总电流之间的相位差φ减小，即功率因数cosφ得到提高。

电感负载所需的无功功率大局部或全部由电容器供给，使供电系统

的能量得到充分利用。

3.日光灯电路的工作原理

(1)日光灯电路的组成

日光灯由灯管、启辉器和镇流器组成。如图3所示

镇流器作用:

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启辉

b.限制日光灯的工作电流

启辉器作用:

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干扰

(2)日光灯电路的工作原理

日光灯管的工作原理：当灯管两端加上高压时，管内水银

蒸气游离放电，发出弧光，弧光中的紫外线射到管壁荧粉

上，使它受到鼓励而发光。日光灯管的工作特性如图4所示，

由图可见日光灯管在开始游离放电时需要足够高的电压，

正常工作时灯管两端电压较低

日光灯电路的工作过程：

当接通电源瞬间，电源电压都加在启辉器