实验六日光灯电路接线及功率因数提高.docx

实验六 日光灯电路的接线及功率因数提升

一、目的要求

练习使用功率表。

学习日光灯电路的接线，并认识各元件的作用。

认识提升功率因数的意义和方法。二、实验原理与方法1．日光灯电路及各元件作用

日光灯电路见图 1所示。它是由日光灯管、镇流器、启辉器和开关构成。

图1 日光灯电路

（1）日光灯管 灯管两端引脚插入灯头的金属插孔， 灯管引脚在灯管两端各有一对，

对外连接交流电源， 对内安装有灯丝， 灯丝在交流电源作用下发射电子。 灯管内抽真空后充

入少许的汞蒸汽和少许的惰性气体，和帮助灯管启动。

比方氩、氪、氖等。惰性气体的作用是减少阴极的蒸发

（2）镇流器

镇流器是电感量较大的死心线圈，它串通在灯管和电源之间，有单绕

组的，也有双绕组的。不论哪一种结构的镇流器，都是配合启辉器产生瞬时高压使灯管发光。在灯管正常发光后又能起到限制灯管电流的作用。

（3）启辉器

启辉器内有电容器（约

启辉器底座上固定有两个螺帽形电极， 使用时将其插钮在启辉器座上。

μF）并联在玻璃泡两极，玻璃泡内装膨胀系数不一样的 U

形双金属片，其内部充入惰性气体。 并联电容器可减弱日光灯启动时产生的无线电辐射，小对周边无线电音频、视频设备的搅乱。

日光灯工作原理

合上电源开关后，电压先加在启辉器的两个电极上，启辉器在进行辉光放电时产生大量的热。U形双金属片受热膨胀变形，将启辉器的两电极接通，此时电流通路见图

所示。在此电流作用下，一方面灯丝被加热，发射大批电子。另一方面，启辉器两个电极闭合后，辉光放电消逝，电极很快冷却，双金属片恢复原始状态而以致电极断开，这段时间实际是灯丝预热过程，一般日光灯约需 0.5秒~2秒。

减

2（a）

当启辉器中电极忽然切断灯丝预热回路时，镇流器上产生 很高的感觉电压（约

800~1500V ），叠加在电源电压上，使得灯管两端获取很高的电压，迫使日光灯进入发光工

作状态。假如启辉器经过一次闭合、断开，日光灯管依旧不可以点亮，启辉器又二次、三次重复上述动作，直至点亮日光灯为止。

灯管点亮后，电路中的电流在镇流器上产生很大电压降，使灯管两端电压迅速降低，

当其小于启辉器的启动电压，启辉器不再动作，灯管正常发光，此时电路电流通路如图2（b）所示。

（a）灯丝预热时 （b）灯丝点燃后

图2 日光灯的电流通路

并联电容提升功率因数

对于一般的感性负载，可以经过并联适合电容的方法来提升整个电路的功率因数。日光灯电路因为其拥有镇流器的原由，因此是一个功率因数较低的电感性负载，一般状况下cos约为。并联不一样容量的电容器，可以改进日光灯电路的功率因数，并联电容器提升

功率因数的电路图和相量图如图 3所示。图中 L、R等效为镇流器， R等效为灯管。

（a）电路图 （b）相量图图3 日光灯并联电容前后电路图和相量图

由相量图可见并联电容器前，日光灯电路功率因数为

cos

RL

P

IRLU

式中 P为日光灯支路有功功率；IRL为日光灯支路电流；U 为电路总电压。

并联电容器此后，整个电路功率因数为

式中 P 为整个电路有功功率；

I 为整个电路总电流；

U 为电路总电压。

P

cos IU

并联电容器功率因数提升后，其功率因数角减少（ 〈 R L ），整个电路所需的一

部分无功电流重量由电容器供给，从而提升了整个电路的功率因数。三、实验仪器表与设备

单相功率表 1只

单相功率因数表 1只

交流电流表 1只

交流电压表 1只

电容箱 1只

日光灯实验板 1块

开关 2只

四、实验内容与步骤

组装日光灯电路

按图4接线（也可先连接电流表、电压表、功率表、功率因数表、电容器和开关 S2，待需丈量电路数据时再插入）。在合上电源开关S1前，检查开关S2应闭合，防范日光灯较大的

启动电流冲击功率表和电流表。电容器箱开关所有打开，不要并联电容器在电路上。

图4 日光灯并联电容器电路

开关S1闭合，日光灯应能正常发光，假如不可以正常发光，应仔细检查电路连接能否正确，也可参照本实验附表3进行故障消除。

并联电容器提升功率因数

在日光灯能正常发光的基础上，对日光灯（没有并联电容器）电路功率因数进行丈量和计算。断开S2，读取功率因数表、电流表、功率表、电压表数值记录于表 1中。

接入电容器，逐次增添电容量，读取功率因数表、电流表、功率表、电压表的数值，

记录于表1中。

改变不一样电容器值，重复丈量记录功率因数、电流、功率和电压数值记录于

表 1中。

电容量

表1 并联电容器提升功率因数实验数据测 量

值

计算值

/I

U IRL

0

Pcos RL/

cos

cos RL/co