日光灯实验报告答案(共9篇).doc

日光灯实验报告答案(共9篇) 日光灯实验报告 1.4 单相电路参数测量及功率因数的提高 1.4.1 实验目的 1． 掌握单相功率表的使用。 2． 了解日光灯电路的组成、工作原理和线路的连接。 3． 研究日光灯电路中电压、电 流相量之间的关系。 4． 理解改善电路功率因数的意义并掌握其应用方法。 1.4.2实验原理 1．日光灯电路的组成日光灯电路是一个rl串联电路，由灯管、镇流器、起辉器组成，如图1.4.1所示。由于 有感抗元件，功率因数较低，提高电路功率因数实验可以用日光灯电路来验证。 图1.4.1日光灯的组成电路灯管：内壁涂上一层荧光粉，灯管两端各有一个灯丝（由钨丝组成），用以发射电子，管 内抽真空后充有一定的氩气与少量水银，当管内产生辉光放电时，发出可见光。 镇流器：是绕在硅钢片铁心上的电感线圈。它有两个作用，一是在起动过程中，起辉器 突然断开时，其两端感应出一个足以击穿管中气体的高电压，使灯管中气体电离而放电。二 是正常工作时，它相当于电感器，与日光灯管相串联产生一定的电压降，用以限制、稳定灯 管的电流，故称为镇流器。实验时，可以认为镇流器是由一个等效电阻rl和一个电感l串联 组成。 起辉器：是一个充有氖气的玻璃泡，内有一对触片，一个是固定的静触片，一个是用双 金属片制成的u形动触片。动触片由两种热膨胀系数不同的金属制成，受热后，双金属片伸 张与静触片接触，冷却时又分开。所以起辉器的作用是使电路接通和自动断开，起一个自动 开关作用。 2．日光灯点亮过程 电源刚接通时，灯管内尚未产生辉光放电，起辉器的触片处在断开位置，此 时电源电压通过镇流器和灯管两端的灯丝全部加在起辉器的二个触片上，起辉器的两触 片之间的气隙被击穿，发生辉光放电，使动触片受热伸张而与静触片构成通路，于是电流流 过镇流器和灯管两端的灯丝，使灯丝通电预热而发射热电子。与此同时，由于起辉器中动、 静触片接触后放电熄灭，双金属片因冷却复原而与静触片分离。在断开瞬间镇流器感应出很 高的自感电动势，它和电源电压串联加到灯管??两端，使灯管内水银蒸气电离产生弧光放电， 并发射紫外线到灯管内壁，激发荧光粉发光，日光灯就点亮了。灯管点亮后，电路中的电流在镇流器上产生较大的电压降（有一半以上电压），灯管两端 （也就是起辉器两端）的电压锐减，这个电压不足以引起起辉器氖管的辉光放电，因此它的 两个触片保持断开状态。即日光灯点亮正常工作后，起辉器不起作用。 3．日光灯的功率因数日光灯点亮后的等效电路如图1.4.2 所示。灯管相当于电阻负载ra，镇流器用内阻rl 和电感l 等效代之。由于镇流器本身电感较大，故整个电路功率因数很低，整个电路所消耗 的功率p包括日光灯管消耗功率pa和镇流器消耗的功率pl。只要测出电路的功率p、电流i、 总电压u以及灯管电压ur，就能算出灯管消耗的功率pa=i3ur， 镇流器消耗的功率pl =p?pa ，cos?? p ui ra 图1.4.2日光灯工作时的等效电路 2．功率因数的提高 日光灯电路的功率因数较低，一般在0.5 以下，为了提高电路的功率因数，可以采用与 电感性负载并联电容器的方法。此时总电流i 是日光灯电流 il 和电容器电流 ic的相量和： i?il?ic，日光灯电路并联电容器后的相量图如图1.4.3 所示。由于电容支路的电流ic 超前 于电压u 90°角。抵消了一部分日光灯支路电流中的无功分量，使电路的总电流i减小，从 而提高了电路的功率因数。电压与电流的相位差角由原来的 ??减小为?，故cos?＞cos??。 当电容量增加到一定值时，电容电流ic等于日光灯电流中的无功分量，?= 0。cos?=1， 此时总电流下降到最小值，整个电路呈电阻性。若继续增加电容量， ? ? ?总电流i反而增大，整个电路变为容性负载，功率因数反而下降。?ic?ic?icl图1.4.3 日光灯并联电容器后的相量图 5．单相功率表及其用法 具体内容见1.3.2节中的(3)。 1.4.3实验预习要求 1． 预习日光灯工作原理，并联电容器对提高感性负载功率因数的原理、意 义及其计算公式。 2． 如图1.4.1所示电路中，日光灯管（ra）与镇流器（rl、l）串联后，接于220v、50hz的交流电源上，点亮后，测得其电流i=0.35a，功率p=40w，灯管两端电 压ua=100v。要求写出下列各待求量的计算式。 ①求cosφ1=？、φ1=？、ra =？、rl =？、 l=？、灯管消耗的功率pa和镇流器消耗的功率pl。 ②并联c=3μf 后，求ic=？、i=？、cosφ=？。③按比例画出并联电容器后的相量图。（如图1.4.3，计算出电压与总电流的相位差角φ）