【实验十一日光灯电路的连接及功率因数的提高】在现代电力系统中，提高用电效率和优化电能质量是电气工程的重要课题之一。其中，功率因数的提升是降低电网损耗、提高设备利用率的关键措施。本次实验以日光灯电路为对象，通过实际操作了解其工作原理，并掌握如何通过无功补偿来改善电路的功率因数。

一、实验目的

1. 理解日光灯的工作原理及其在电路中的基本结构。

2. 掌握日光灯电路的正确接线方法。

3. 学习使用功率表、电压表、电流表等仪器进行测量。

4. 了解功率因数的概念及其对电路性能的影响。

5. 实践通过并联电容器的方法来提高电路的功率因数。

二、实验原理

日光灯是一种气体放电光源，主要由灯管、镇流器和启辉器组成。灯管内部充有低压汞蒸气和惰性气体，在启动时通过启辉器产生高电压使灯管内的气体电离，形成导通回路，随后镇流器起到限流和稳定电流的作用。

在交流电路中，感性负载（如镇流器）会导致电流滞后于电压，从而使得电路的功率因数降低。功率因数（cosφ）是衡量电路中有功功率与视在功率比值的一个重要参数。功率因数越低，说明电路中无功功率越大，电网负担越重。因此，通过并联适当的电容器可以补偿感性无功功率，从而提高整个电路的功率因数。

三、实验设备与器材

- 日光灯装置一套（含灯管、镇流器、启辉器）

- 交流电源（220V）

- 功率表（或万用表）

- 电压表、电流表

- 并联电容器若干（不同容量）

- 导线若干

- 开关、插座等控制元件

四、实验步骤

1. 按照实验指导书提供的接线图，正确连接日光灯电路。注意确保各元件连接牢固，避免短路或接触不良。

2. 接通电源，观察日光灯是否正常点亮。若未点亮，检查启辉器、镇流器及线路连接情况。

3. 使用功率表测量电路中的有功功率、无功功率及视在功率，计算初始功率因数。

4. 在电路中并联一个适当容量的电容器，再次测量电路的功率参数，观察功率因数的变化。

5. 逐步增加电容器的容量，记录不同电容值下的功率因数变化，分析最佳补偿点。

6. 实验结束后，断开电源，整理实验器材，完成实验报告。

五、数据记录与分析

| 电容值（μF） | 有功功率（W） | 无功功率（Var） | 视在功率（VA） | 功率因数（cosφ） |

|----------------|----------------|------------------|------------------|--------------------|

| 0|||||

| 10 |||||

| 20 |||||

| 30 |||||

根据实验数据，绘制功率因数随电容变化的曲线图，分析电容对功率因数的影响。当功率因数接近1时，表示电路中无功功率得到充分补偿，此时电路运行效率最高。

六、实验结论

通过本次实验，我们掌握了日光灯电路的基本结构与工作原理，理解了功率因数的概念及其对电路性能的影响。同时，通过实际操作并联电容器的方式，成功提高了电路的功率因数，验证了无功补偿的有效性。这不仅有助于提高电能利用效率，也为今后在实际工程中处理类似问题提供了宝贵的经验。

七、注意事项

1. 实验过程中应严格遵守安全操作规程，防止触电事故。

2. 接线前应确认电源已断开，避免带电操作。

3. 测量仪表应选择合适的量程，避免损坏设备。

4. 实验结束后应关闭电源，整理实验台面。

八、思考题

1. 为什么日光灯电路中需要使用镇流器？

2. 功率因数过低会对电网造成哪些影响？

3. 在实际应用中，如何选择合适的电容器进行功率因数补偿？

通过本次实验，学生不仅加深了对日光灯电路的理解，也提升了对功率因数概念的掌握，为今后学习电力系统相关知识打下了坚实的基础。