日光灯电路和功率因数提高58457.docx

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1、日光灯电路和功率因数提高（项目编号：061427-1）1、实验目的：（1）了解解日光灯灯电路的的工作原原理，测测量电路路的元件件参数。（2）了解解提高功功率因数数的方法法和意义义。（3）学会会使用功功率因数数表等测测量仪表表。2、实验原原理：电力系统中中的负载载大部分分是感性性负载，其其功率因因数较低低，为提提高电源源的利用用率和减减少供电电线路的的损耗，往往往采用用在感性性负载两两端并联联电容器器的方法法，来进进行无功功补偿，以以提高线线路的功功率因数数。日光光灯电路路为感性性负载，其其功率因因数一般般在0.30.4左右，在在本实验验中，利利用日光光灯电路路来模拟拟实际的的感性负负载观察察交

2、流电电路的各各种现象象。US-.220V灯管镇流器 启辉器 图1 日光灯电路C+US-.图2 日光灯等效电路C+I.+-+ULrUR.+-+rLUrUL.R.ILIC图3 启辉器的结构1.日光灯灯的工作作原理如图6-11所示，日日光灯电电路由荧荧光灯管管、镇流流器和启启辉器三三部分组组成：(1)灯管管：日光光灯管是是一根玻玻璃管，它它的内壁壁均匀地地涂有一一层薄薄薄的荧光光粉，灯灯管两端端各有一一个阳极极和一根根灯丝。灯灯丝由钨钨丝制成成，其作作用是发发射电子子。阳极极是两根根镍丝，焊焊在灯丝丝上，与与灯丝具具有相同同的电位位，其主主要作用用是当它它具有正正电位时时吸收部部分电子子，以减减少电

3、子子对灯丝丝的撞击击。此外外，它还还具有帮帮助灯管管点燃的的作用。灯管内还充充有惰性性气体(如氮气气)与水银银蒸汽。由由于有水水银蒸汽汽，当管管内产生生辉光放放电时，就就会放射射紫外线线。这些些紫外线线照射到到荧光粉粉上就会会发出可可见光。(2)镇流流器：它它是绕在在硅钢片片铁芯上上的电感感线圈，在在电路上上与灯管管相串联联。其作作用为：在日光光灯启动动时，产产生足够够的自感感电势，使使灯管内内的气体体放电；在日光光灯正常常工作时时，限制制灯管电电流。不不同功率率的灯管管应配以以相应的的镇流器器。(3)启辉辉器：它它是一个个小型的的辉光管管，管内内充有惰惰性气体体，并装装有两个个电极：一个是是

4、固定电电极，一一个是倒倒“U”形的可可动电极极，如图图6-33所示。两两电极上上都焊接接有触头头。倒“U”形可动动电极由由热膨胀胀系数不不同的两两种金属属片制成成。点燃过程：日光灯灯管、镇镇流器和和启辉器器的联接接电路如如图6-1所示。刚刚接通电电源时，灯灯管内气气体尚未未放电，电电源电压压全部加加在启辉辉器上，使使它产生生辉光放放电并发发热，倒倒“U”形的金金属片受受热膨胀胀，由于于内层金金属的热热膨胀系系数大，双双金属片片受热后后趋于伸伸直，使使金属片片上的触触点闭合合，将电电路接通通。电流流通过灯灯管两端端的灯丝丝，灯丝丝受热后后发射电电子，而而当启辉辉器的触触点闭合合后，两两电极间间的

5、电压压降为零零，辉光光放电停停止，双双金属片片经冷却却后恢复复原来位位置，两两触点重重新分开开。为了了避免启启辉器断断开时产产生火花花，将触触点烧毁毁，通常常在两电电极间并并联一只只极小的的电容器器。 在双金属片片冷却后后触点断断开瞬间间，镇流流器两端端产生相相当高的的自感电电势，这这个自感感电势与与电源电电压一起起加到灯灯管两端端，使灯灯管发生生弧光放放电，弧弧光放电电所放射射的紫外外线照射射到灯管管的荧光光 粉上，就就发出可可见光。灯管点亮后后，较高高的电压压降落在在镇流器器上，灯灯管电压压只有1100V左右右，这个个较低的的电压不不足以使使启辉器器放电，因因此，它它的触点点不能闭闭合。这

6、这时，日日光灯电电路因有有镇流器器的存在在形成一一个功率率因数很很低的感感性电路路。日光光灯电路路的等效效电路如如图6-2所示示。2.日光灯灯电路原原理分析析日光灯电路路可以看看成R、LL串联的的感性电电路（见见图6-2）。以以电流İİL为参考考相量，则则电压、电电流关系系为U=Ur+UL+UR=İ(r+jXLL+R)= İİZ其相量图如如图6-4所示示。U图5 提高功率因数相量图.ILr.ICIjU.图4 日光灯电路相量图.UR.UrULr.ILUL3.功率因因数的提提高如果负载功功率因数数低（日日光灯电电路的功功率因数数在0.300.4），一一是电源源利用率率不高，二二是供电电线路损损耗加

7、大大，因此此供电部部门规定定，当负负载（或或单位供供电）的的功率因因数低于于0.85时，必必须对其其进行改改善和提提高。提高功率因因数的方方法，除除改善负负载本身身的工作作状态、设设计合理理外，由由于工业业负载基基本都是是感性负负载，因因此常用用的方法法是在负负载两端端并联电电容器组组（接线线方法如如图6-1），补补偿无功功功率，以以提高线线路的功功率因数数。功率率因数提提高的原原理如图图6-55所示。3、实验仪仪器：TTS-BB型通用用电工实实验台，单单元板4、仪器介介绍：（1）空气气开关电源开关兼兼做短路路过载保保护（2）电源源输入指指示灯（3）漏电电保护开开关一个带自动动脱扣装装置的四四

8、极断路路器，当当对地漏漏电流大大于300mA时时，保护护开关自自动脱扣扣，断开开电路。保保护开关关上有一一试验按按钮，检检验漏电电开关时时，按下下此按钮钮电开关关应自动动脱扣，否否则需检检修。平时使用时时，不要要按动此此钮。（4）电源源输出指指示指示灯分红红、绿、黄黄三色，灯灯亮时表表示三相相电源已已接通，各各电源输输出接口口可以输输出单、三三相电压压。（5）三相相螺旋熔熔断器（6）交流流电压表表指示输出线线电压（7）电压压转换开开关与电压表配配合使用用，监视视输出线线电压的的大小及及对称情情况。（8）三相相四线制制电源输输出接插插口（左左侧组）（9）信号号源提供脉冲源源和正弦弦信号源源（10

9、）急急停按钮钮此按钮是自自锁式，遇遇有紧急急情况发发生，按按下此按按钮，切切断总控控制柜接接触器线线圈电路路，切断断总电源源。按钮钮按下后后即锁位位，不会会自动复复位，只只有当故故障排除除后，沿沿顺时针针方向转转动此按按钮，方方可复位位。特别注意：正常使使用时，不不要按动动此钮！（11）三三相四线线电源及及地线输输出接插插口（右右侧组）（12）带带灯电源源开关它是交、直直流可调调电源的的开关（13）熔熔断器用以保护电电压可调调电源，22A保险险管（14）电电压调节节旋钮此旋钮是5500VVA单相相自耦调调压器的的电压调调节旋钮钮，用以以提供可可调的交交流电压压，与整整流桥相相接，可可以提供供可

10、调的的直流电电压。（15）交交流电压压表用以监视可可调交流流电源的的输出电电压（16）实实验台日日光灯照照明和实实验转换换开关，含含启辉器器（17）交交流可调调电源输输出接插插口实验屏：实验屏由实实验单元元板及铁铁铝结构构的框架架组成。框框架由方方钢管LL型支架架及三条条带有滑滑道的铝铝型材经经螺栓组组合成，安安放在铝铝型材滑滑道中的的单元板板上，上上、下取取用方便便，位置置移动滑滑快。5、实验内内容：1、 熟悉仪器。2、 连接日光灯灯电路，同同时接上上测量仪仪器。 镇流流器 日光灯灯管220V 启启辉器 3、 检查无误后后，接通通电源，测测量有关关数据。4、 测量电源电电压、灯灯管电压压、整流流器电压压、各支支路电流流。5、 并联电容，观观察功率率因数的的变化并并记录数数据数据表格如如下电容 项项目IIDICUUDULPPDcos=P/UUI并联前（00）并联侯（44uF）实验中要注注意：1、 不要暴露电电线接头头，以防防触电。2、 电路连接要要准确，以以防烧坏坏仪器3、 测量时要注注意电表表的量程程。 思考与与讨论1、 UD和ULL 的代代数和为为什么大大于U?2、 并联电容后后，总功功率P是是否变化化？为什什么？3、 为什么并联联电容后后总电流流会减小小？