日光灯实验报告.docx

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1、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 试验目的 1 驾驭单相功率表的运用。2 了解日光灯电路的组成、工作原理和线路的连接。3 探讨日光灯电路中电压、电流相量之间的关系。4 理解改善电路功率因数的意义并驾驭其应用方法。 1.4.2 试验原理 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，提高电路功率因数试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），用以放射电子，管内抽真空后充有肯定的氩气与少量水银，当管内

2、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肯定的电压降，用以限制、稳定灯管的电流，故称为镇流器。试验时，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

3、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，使灯丝通电预热而放射热电子。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别。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的两端，使灯管内水银蒸气电离产生弧光放电，并放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

4、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=i×ur， 镇流器消耗的功率 pl =p?pa ，cos

5、?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，可以采纳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重量，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?。当电容量增加到肯定值时，电容电流ic等于日光灯电流中的无功重量，

6、?= 0。cos?=1，此时总电流下降到最小值，整个电路呈电阻性。若接着增加电容量，? ? ?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 详细内容见 1.3.2 节中的(3)。1.4.3 试验预习要求 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 的沟通电源上，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

7、列各待求量的计算式。求 cosφ1=？、φ1=？、ra =？、rl =？、l=？、灯管消耗的功率 pa 和镇流器消耗的功率 pl。并联 c=3μf 后，求 ic=？、i=？、cosφ=？。 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） 3熟识沟通电压表、电流表和单相自耦调压器的主要技术特性，并驾驭其正确的运用方法。 1.4.4 试验设备与器件 1 沟通电压表 2 沟通电流表 3 功率表 4 自耦调压器 5 镇流器 6 电容器 7 起辉器 8 日光灯管 9 电流表插座 1.4.5 试验内容与步骤 日光灯试验线路如图 1

8、.4.4 所示。 1提高感性负载功率因数试验如图 1.4.4 所示的试验线路中，按 2.2μf、4.7μf、6.9μf、依次并上电容器 c1、c2、c3。当电容改变时，分别记录功率表及电压表读数，测得三条支路电流 i、il、ic 的值。测量数据记入表 1.4.2。表 1.4.2 日光灯功率因数提高试验参数测量注：表中 i 为 i 的计算值，i?il?ic，其中 il 和 ic 为上表中测量值。图 1.4.4 日光灯沟通电路 ? ? ?1.4.6 试验思索题 1给出试验内容（1）中计算 ra、rl、l 的计算过程及公式，将结果填入表1.4.1 中。 2计算出本试验中灯管消耗的功

9、率 pa 和镇流器消耗的功率 pl。3画出试验内容（2）当电容为 0、2.2μf、4.7μf、6.9μf 时类似图 1.4.3的电压电流相量图，要求计算出各总电流 i 与总电压 u 的相位差角，给出公式及计算过程。 4若要使本试验中日光灯电路完全补偿（也就是功率因数提高到 1），须要并联多大容值的电容？请给出计算式并计算出最终结果。5是否并联电容越大，功率因数越高？为什么？6当电容量变更时，功率表有功功率的读数、日光灯的电流、功率因数是否变更？为什么？ ? ? 1.4.7 试验留意事项 1本试验用沟通市电 220v，用单相自耦调压器来实现电压调整，当供电电源电压为 220v

10、时，调压器的输出可在 0250v 之间连续调整，务必留意人身和设备的平安。留意电源的火线和地线，在实际安装日光灯时，开关应接在火线上。2在运用自耦调压器过程中，接通电源前，都必需将电压调至零电压处（即逆时针旋转到头，然后再合上电源，渐渐增大电压至须要值。3不能将 220 v 的沟通电源不经过镇流器而干脆接在灯管两端，否则将损坏灯管。 4功率表、电压表、电流表要正确接入电路，电流表应串入电路中测量电流。5电路接线正确，日光灯不能起辉时，应检查起辉器及其接触是否良好。6每次改接线路，肯定要在断开电源的状况下进行，以免发生意外。1.4.8 试验报告要求 1结合试验思索题，完成表 1.4.1 和表 1.4.2 的数据计算。2依据试验数据说明日光灯电路并联.本文来源：网络收集与整理，如有侵权，请联系作者删除，谢谢！第9页 共9页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页