1、實(shí)驗(yàn)十六 日光燈的按裝和功率因數(shù)的改善一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康尿?yàn)證交流電壓的KCL，KVL。掌握改善功率因數(shù)的方法。掌握日光燈電路的按裝。二、實(shí)驗(yàn)原理 日光燈（亦稱作熒光燈）電路是有燈管（YG），鎮(zhèn)流器（YZ）和啟動(dòng)器等組成，如圖161所示。圖161 燈管：燈管（YG）內(nèi)壁涂有一層熒光物質(zhì)，管的兩頭各有一組燈絲，管內(nèi)抽成真空后充上氬氣和少量的汞。當(dāng)燈管兩端的電壓達(dá)到400-500V時(shí)，管內(nèi)氣體電離，燈管YG導(dǎo)通，發(fā)出熒光。起輝后的管壓降為80V-90V左右。因此日光燈不能直接接在220V電源上使用，需要降壓器件和瞬間提供高壓的器件配套使用。 鎮(zhèn)流器（YZ）是一個(gè)帶鐵心的電感線圈。當(dāng)電源接通，220V電壓經(jīng)

2、YZ加在啟動(dòng)器上。啟動(dòng)器內(nèi)的氣體電離，構(gòu)成了電源燈絲啟動(dòng)器燈絲鎮(zhèn)流器電源回路。當(dāng)啟動(dòng)器突然斷開時(shí)，由于電感線圈的電流突然變化為零，電感線圈要產(chǎn)生自感電勢(shì)阻礙電流的變化，其自感線圈的電勢(shì)的方向與電路電流的方向一致。因此它與電路的電壓迭加產(chǎn)生一個(gè)高壓，使YG內(nèi)的氣體電離，離子碰撞熒光物質(zhì)，使燈管發(fā)光。這時(shí)構(gòu)成了電源燈絲YG燈絲YZ電源回路。在正常發(fā)光狀態(tài)下，YG兩端的電壓只有80-90V，YZ在電路中起降壓和限流作用。 啟動(dòng)器相當(dāng)于一個(gè)自動(dòng)開關(guān)。它由一個(gè)充氣二極管（俗稱氖泡）和一個(gè)小電容器組成。二極管中一個(gè)電極是固定片，另一個(gè)電極是雙金屬片，這兩個(gè)電極彼此分離，但距離很近。當(dāng)220V電壓加在二極管

3、兩端時(shí)，管內(nèi)的氣體導(dǎo)電，雙金屬片受熱膨脹，因雙金屬片的熱膨脹系數(shù)是不同的，使雙金屬片彎曲，從而使雙金屬片與固定片直接接觸，由于接觸電阻小，雙金屬片冷卻，當(dāng)冷卻到一定程度時(shí)，雙金屬片恢復(fù)到原來狀態(tài)，與固定片分開。對(duì)于優(yōu)質(zhì)的啟動(dòng)器，當(dāng)充氣二極管兩端電壓高于150V時(shí)（YG兩端電壓，在正常發(fā)光時(shí)低于100V）又導(dǎo)電。啟動(dòng)器中的小電容，可以消除啟動(dòng)器內(nèi)兩個(gè)電極在斷開時(shí)產(chǎn)生的火花，以防干擾無線電等設(shè)備。 在正弦交流電路中，有功功率（或稱平均功率）P往往不等于視在功率（或稱表觀功率）S，其之間的關(guān)系為 （1）稱為功率因數(shù)，01，對(duì)于純電抗單口電路，=，=0；對(duì)于純電阻單口電路，=，=1。 功率因數(shù)的大小反

4、映了電源容量的利用率大小，負(fù)載的功率因數(shù)越低，說明了電源容量沒有充分利用，無功電流在輸電線上造成無謂的損耗。因此，提高功率因數(shù)是供電部門的重要課題，也是對(duì)用電大用戶的用電指標(biāo)的一項(xiàng)基本要求，如0.9，則采用經(jīng)濟(jì)手段處理。 日光燈電路中有鎮(zhèn)流器，它與日光燈管（導(dǎo)通時(shí)為純阻性）構(gòu)成R、L串聯(lián)感性負(fù)載，功率因數(shù)約為0. 5。對(duì)電力部門而言，由于用戶大量使用電動(dòng)機(jī)，變壓器等，負(fù)載幾乎都是感性的，所以提高功率因數(shù)極為重要，提高功率因數(shù)最常用的方法是電容補(bǔ)償法，即在負(fù)載兩端，并聯(lián)補(bǔ)償電容器，如圖161中的大電容C。當(dāng)電容器C的容量選擇合適時(shí)，可將功率因數(shù)達(dá)到0.95左右。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟了解日光燈設(shè)備的

5、各部件的作用及工作原理。按圖161接好線路，電容器C不要接入電路。接線檢查無誤后，接通電源，測(cè)量圖161所示的電路總電流I，燈管兩端的電壓，鎮(zhèn)流器兩端的電壓，電源兩端電壓U，及各元件消耗的有功功率，和總功率P，將數(shù)據(jù)填入表1中。將電容器C=20F，接入電路，測(cè)量I，IG，U及，和P，填入表1中。表1 U=220V未并電容并入電容C=20F表1中，I：總電流I C：流過電容器C的電流I G：流過燈管電流U：總電壓UG：燈管兩端電壓UZ：鎮(zhèn)流器兩端電壓PG：燈管有功功率PZ：鎮(zhèn)流器有功功率P：總有功功率四、實(shí)驗(yàn)思考題并聯(lián)電容后，功率因素有何變化，要使=1，應(yīng)并聯(lián)多大的電容？請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)開關(guān)代替啟動(dòng)器。實(shí)驗(yàn)報(bào)告從測(cè)量數(shù)據(jù)中求出日光燈電