【大学物理实验】日光灯电路的组装和参数测量.ppt

实验项目：日光灯电路的组装及参数测量 一、实验目的 1、掌握日光灯电路的工作原理； 2、学习室内日光灯照明电路的布线和接线方法； 3、掌握功率表的使用方法； 4、掌握日光灯电路功率因数的测量方法； 5、比较使用电感式镇流器和电子镇流器时电路中功率因数的变化。 二、实验仪器 1、单相交流电源 2、电感式镇流器 3、电子镇流器 4、日光灯管 5、启辉器 6、空气开关 7、墙壁开关 8、功率表 三、实验原理及参考电路 日光灯（管）：又称低压汞荧光灯，是利用水银蒸汽放电发光的原理制成。其内部结构如下图所示。 四、实验电路及元器件： * * 课程：基础电子实验 基础实验中心 黄 济 * 日光灯电路的组装及参数测量 日光灯电路的组装及参数测量 1、日光灯电路的结构： 日光灯电路由灯管、镇流器和启辉器构成。（如下图所示） 日光灯电路的组装及参数测量 氩气、低压水银蒸汽 日光灯（管）的内部结构 水银蒸汽放电发光时发出的大部分是紫外线，只有一小部分是可见光。紫外线照射在涂在灯管内壁的荧光粉上，荧光粉被激发，发出可见光。不同光色，可以涂不同荧光粉。 日光灯电路的组装及参数测量 　　 启辉器的基本组成可分为：充有氖气的玻璃泡、静触片和U形动触片。动触片是由两种热膨胀系数不同的金属制成的双金属片，受热时会膨胀伸长。 启辉器： 实物外观 氖气 氖泡内部结构 日光灯电路的组装及参数测量 镇流器：镇流器分为电感式镇流器和电子镇流器两种。 电感式镇流器内部是一个带铁芯的电感线圈。 电感式镇流器外观 日光灯电路的组装及参数测量 电子镇流器内部为电子线路。 电子镇流器外观 电子镇流器内部电路 日光灯电路的组装及参数测量 2、日光灯电路的工作原理： （1）电路通电后，电源电压通过镇流器和灯管两端的灯丝加到启辉器内部的的两个弹簧片上。 日光灯电路的组装及参数测量 （2）220伏的电压立即使启辉器中的氖气电离，产生辉光放电。辉光放电所产生的热量使U形双金属片膨胀伸长，并与静触片接触。 日光灯电路的组装及参数测量 （3）当两金属片接触后，电路通过灯管两端的灯丝和镇流器线圈形成闭合回路，此时在镇流器线圈和灯管两端的灯丝上就有电流流过。 在电流的激发下，灯管两端的灯丝会向外发射大量的电子。 日光灯电路的组装及参数测量 （4）电路接通的同时，加在启辉器上的电压消失，氖气停止辉光放电，氖泡中的温度降低。U形双金属片冷却收缩复位，两触片分开。 在两触片分开的瞬间，电路中的电流突然切断，镇流器产生很大的自感电动势去阻碍电流的变化。这个自感电动势与电源电压叠加后作用于灯管两端。 日光灯电路的组装及参数测量 （5）灯丝受激发时发射出来的大量电子，在灯管两端高电压作用下，以极大的速度由低电势端向高电势端运动。在加速运动的过程中，碰撞管内氩气分子，使之迅速电离。氩气电离产生的热量使水银变成蒸气，随之水银蒸气也被电离，并发出强烈的紫外线。在紫外线的激发下，管壁内的荧光粉发出近乎白色的可见光，日光灯被点亮。 日光灯电路的组装及参数测量 （6）日光灯被点亮后，电源灯管和镇流器构成回路。 此时交流电不断通过镇流器的线圈，线圈产生自感电动势去阻碍线圈中的电流变化。这时镇流器起降压限流的作用，使灯管两端电压稳定在额定工作电压范围内。由于这个电压低于启辉器中氖气的电离电压，所以并联在灯管两端的启辉器也就不再起作用了。此时即使将启辉器从电路中拿走，也不会影响日光灯电路的正常工作。 日光灯电路的组装及参数测量 3、电子镇流器的工作原理： 电子镇流器是一种使用半导体电子元件构 成电路，将直流或低频交流电压转换成高频交 流电压，驱动日光灯管工作的电子控制装置。 电感式镇流器是通过提高灯管两端电压来点亮日光灯，而电子式镇流器是通过提高交流电压的频率来点亮日光灯。且电子式镇流器不需要使用启辉器。 电子镇流器与电感镇流器的区别： 日光灯电路的组装及参数测量 4、功率因数： 功率因数是衡量电气设备效率高低的一个系数。功率因数低，说明电路用于交变磁场转换的无功功率大，从而降低了电源的利用率，增加了线路供电损失。 使用电感式镇流器的日光灯电路中，由于镇流器中线圈的电感值很高，因此电路的功率因数很低（约为0.6左右）。为了提高电路的功率因数，需要在电路中并联补偿电容。 日光灯电路的组装及参数测量 而电子镇流器的电路中因为没有大电感，所以日光灯电路的功率因数得到很大提高（0.96左右）。因此现在的日光灯照明电路使用的都是电子镇流器。 电子镇流器内部电路 日光灯电路的组装及参数测量 家庭日光灯电路 墙壁开关 日光灯电路的组装及参数测量 1、单相交流电源