论文—日光灯电路及功率因素的提高1.docVIP

实验九 日光灯电路及功率因素的提高 一、实验目的 认识提高功率因素的意义，了解感性负载提高功率因素的方法。 熟悉日光灯电路接线与工作原理，测量与研究日光灯各部分电压、电流的关系。 掌握交流电压表, 交流电流表和万用表的使用。 二、实验设备 日光灯电路实验板，功率表，万用表, 交流电压表, 交流电流表 三、实验原理 日光灯电路的组成 启辉器S日光灯管镇流器灯丝220VS 启辉器 S 日光灯管 镇流器 灯丝 220V S 图 图9－1 日光灯电路 日光灯管 灯管是内壁涂有荧光粉的玻璃管，两端有钨丝，钨丝上涂有易发射电子的氧化物。玻璃管抽成真空后充入一定量的氩气和少量水银，氩气具有使灯管易发光和保护电极延长灯管寿命的作用。 镇流器 镇流器是一个具有铁心的线圈。在日光灯启动时，它和启辉器配合产生瞬间高压促使灯管导通，管壁荧光粉发光。灯管发光后在电路中起限流作用。 启辉器 启辉器的外壳是用铝或塑料制成，壳内有一个充有氖气的小玻璃泡和一个纸质电容器，玻璃泡内有两个电极，其中弯曲的触片是由热膨胀系数不同的双金属片（冷态常开触头）制成。电容器作用是避免启辉器触片断开时产生的火花将触片烧坏，也防止管内气体放电时产生的电磁波辐射对收音机、电视机的干扰。 日光灯发光原理及起动过程 在图9-1中当接通电源后，电源电压（220V）全部加在启辉器静触片和双金属片两级间，高压产生强电场使氖气放电（红色辉光），热量使双金属片伸直与静触片连接。电流经镇流器、灯管两端灯丝及启辉器构成通路。灯丝流过电流被加热（温度可达800～1000）后产生热电子发射，释放大量电子，致使管内氩气电离，水银蒸发为水银蒸气，为灯管导通创造了条件。 由于启辉器玻璃泡内两电极的接触，电场消失，使氖气停止放电。从而玻璃泡内温度下降, 双金属片因冷却而恢复原来状态,致使启辉电路断开。此时, 由于整流器中的电流突变,在整流器两端产生一个很高的自感电动势, 这个自感电动势和电源电压串联叠加后,加在灯管两端形成一个很强的电场,使管内水银蒸气产生弧光放电, 工作电路在弧光放电时产生的紫外线激发了灯管壁上的荧光粉使灯管发光, 由于发出的光近似日光故称为日光灯. 在日光灯进入正常工作状态后, 由于整流器的作用加在启辉器两级间的电压远小于电源电压, 启辉器不再产生辉光放电, 既处于冷态常开状态, 而日光灯处于正常工作状态。 (三) 并联电容器提高功率因素 电感性负载由于有电感L的存在, 功率因素都较低,因此必须设法提高电感性负载的功率因素。常用的方法是在电感性负载的两端并联一个容量适当的电容器, 图9-2电路图及图9-3向量图说明并联电容器提高功率因素原理。 uiRCLici1 u i R C L ic i1 图9-2 电路图 图9-3 向量图 日光灯电路可近似地当作RL串联电路看待。并联电容器前电路的功率因素较低, 一般为0.5左右, 并联适当的电容器后, 功率因素可大大提高(可提高到0.9左右)。所需并联的电容器值可按下式计算 四、实验内容与步骤 1. 日光灯电路的安装 如图9-4 的电路, 接好电路（暂不接电容器），检查接线无误后，通电观察起动过程。 2. 电流、电压和功率的测量 日光灯正常发光后，用功率表测功率P, 用交流电压表（或万用表交流电压750V挡）分别测量端电压U、灯管两端的电压U1和镇流器两端的电压U2。再用交流电流表测量流过灯管及整流器的电流I1。将测量到的数据计入附表。电路功率因素, 本实验中P=15W。 *W*CS 220VS * W * C S 220V S 图9-4 日光灯实验电路 3. 并联电容器后的测量 并联电容，根据9－4接通电源后，并联不同的电容, 用功率表测功率P, 用交流表测量电路电流I、流过灯管及整流器的电流I1及流过电容器的电流Ic，用交流电压表（或万用表交流电压750V挡）分别测量端电压U、灯管两端的电压U1和镇流器两端的电压U2。将测量到的数据计入附表。计算功率因素。 附表： 并联电容/ I/A I1/A Ic/A U/V U1/V U2/V P/W 0 15 15 15 15 15 15 五、实验注意事项 1. 日光灯起动电流较大，起动时要小心电流表的量限，以防损坏电流表。 2. 不能将220V的交流电源不经过镇流器而直接接在灯管两端，否则将损坏灯管。 3. 在拆除实验线路时，应先切