日光灯电路的组装与测试.doc

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1、实验二日光灯电路的组装与测试一、实验目的1)掌握日光灯电路的组成、工作原理及接线。2)提高学生对交流电路中的谐振、功率等知识的理解及综合运用能力。3)学习提高功率因数的方法，理解提高功率因数的实际意义。4)进一步掌握电压表、电流表、功率表的使用方法。二、预习要求1)阅读实验指导，了解本次实验的内容和步骤，熟悉日光灯电路的组成及工作原理。2)复习并联电路电压和电流的相量关系及提高功率因数的意义和方法。3)根据所给设备设计出合理的安装和测试电路。三、实验原理1．提高功率因数的意义和方法在正弦交流电路中，一个无源二端

2、网络(通常指负载)．如图2—la所示，其吸收的有功功率P一般不等于视在功率S，只有对纯电阻网络两者才能相等．只要网络中存在电抗，电路中就存在磁场能量或电场能量与电源能量之间的交换过程．有功功率与视在功率的关系为式中，cos称为功率因数，是功率因数角，即负载的阻抗角。越大。cos越小。对供电系统来说，用电设备大部分是感性的．如工矿企业中用的电动机、感应电炉、家庭生活中用的日光灯、电风扇、洗衣机等，都是感性负载，一般功率因数都较低．当电源电压．负载功率一定时，功率因数低，一方面使发电设备的容量不能充分利用，另外还使

3、输电线路电流较大（），从而引起线路损耗的增加，降低了输电效率，因此．提高用电负载的功率因数，对于降低电能损耗．提高电源设备的利用率和供电质量具有重要的经济意义。要提高感性负载的功率因数，又不能改变负载的工作状态，可采用在感性负载两端并联适当大小的电容器的办法，如图2－1b所示．并联电容后的相量图如图5—lC所示．由于电容支路的电流超前电压U90°。抵消了一部分感性负载电路电流中的无功分量，使电路总电流I减小，从而提高了电路的功率因数．当电容量增加到一定值时，电容支路电流等于感性无功电流，总电流下降到最小值，此时

4、，整个电路相当于电阻性，cos＝1。若再继续增加电容量，总电流I反而增大，整个电路相当于容性负载，功率因数反而下降。在实际中，并不要求将功率因数提高到1。因为这样将增加电容设备的投资，而带来的经济效益并不显著。功率因数提高到什么数值为宜，应根据具体的技术经济综合指标来决定。提高功率因数时所需并联电容器的电容值可由图2—lC所示相量图得出．设将功率因数从cos提高到cos，则所需电容值：2、日光灯电路的组成及工作原理本实验以日光灯电路作为感性负载。日光灯电路由灯管、镇流器和启辉器三部分组成。灯管是一根内壁涂有荧光

5、粉的细长(或环形)玻璃管。在管的两端各装一个灯丝电极，电极上涂有受热后易于发射电子的氧化物，管内抽成真空后再充入氧气和少量水银蒸汽．镇流器是一个绕在用硅钢片叠成的铁心上的电感线圈．它起调整灯管电压和限制灯管电流以及有利于灯管启动的作用。启辉器是一只充有氖气的玻璃泡．泡内有一对触片，一个是不动的静片，另一个是由热膨胀系数不同的双金属片制成的u形动触片．当触片间电压大于某一数值时，动静触片接通；否则断开，起自动开关作用。两个触片间并联一个小电容器，是为了消除两触片断开瞬间产生的电火花对附近无线电设备的干扰。在正常工

6、作时，灯管可以认为是一个电阻负载，镇流器是一个铁心线圈，可以认为是一个电感很大的感性负载。二者串联构成一个电感性负载电路，如图2—2所示。刚接通电源时，电压不足以使灯管放电，它通过镇流器和灯管两端的灯丝加到启辉器上，因启辉器启辉电压低(灯管启辉电压约500V，启辉器启辉电压约140V)，引起辉光放电．双金属片受热，由于内层金属片膨胀系数较大，使双金属片伸直，动静触片接触，形成通路。此时，启辉器、镇流器和灯管两端的灯丝流过启动电流，该电流加热了灯管灯丝，产生热电子发射．同时，由于启辉器两触片已经接触，电压为零，放

7、电结束，双金属片冷却依复原状，使电路断开．电路中的电流突然中断，使镇流器两端感应出高压，它与电源电压一起加到灯管两端(约500V)，使管内自由电子与水银蒸汽碰撞电离，产生弧光放电，放电时发出的紫外线射到灯管内壁，激发荧光物质发光，日光灯被点燃了。这时，灯管两端电压较低．约50～100V之间，电源电压大部分降在镇流器上。因此启辉器不能再发生辉光放电。也就是说，在灯管正常工作时，启辉器是断开的，不起作用，而镇流器起限流作用，井维持灯管稳定工作．理想的电感线圈不消耗功率．但镇流器是铁心线圈，所以在工作时，它有两部分功

8、率损耗，一部分是线圈电阻r的损耗，称为钢耗，另一部分是铁心损耗，称为铁心损耗。即镇流器所消耗的功率为，日光灯电路的功率因数约为0.5～0.6。四.实验设备高级电工实验台五、实验内容与步骤1．电感性负载支路的测量按图2—2连接实验电路．断开电容箱上所有开关，测量电感性负载支路的电流，电压U，灯管两端电压、镇流器两端电压及负载总功率，灯管消耗的功率、镇流器消耗的功率。并由此计算出负载支路的