《电工电子基本技能操作项目教程》课件项目六

项目六日光灯电路的安装与功率因数的提高能力目标1．安装日光灯电路；2．在生活中能检修日光灯电路出现的故障；3．具有环保节能意识。知识目标1．知道并联电路中总电流和各分电流的关系，能画出相量图；2．知道提高功率因数的原理与方法；3．知道提高功率因数的意义。日光灯电路的安装与功率因数的提高一、日光灯电路的组成日光灯电路由灯管、镇流器和启辉器三部分组成，如图6-1所示。项目内容与原理图6-1日光灯电路日光灯电路的安装与功率因数的提高1、灯管日光灯管核心部件是玻璃管壳与灯丝电极。玻璃管壳内涂有一层荧光粉，荧光粉受紫外线照射后能发出可见光。玻璃管内抽空后充入少量水银蒸气与少量惰性气体。灯丝电极的作用是发射电子，要使灯丝发射电子必须使灯丝表面的自由电子获得足够的能量，此时，加热是最常用的一种方法。2、镇流器镇流器是一个绕在硅钢片铁心上的电感线圈，分主线圈和副线圈。主线圈的作用有两个：一是产生高电压以点燃灯管；二是在日光灯点燃后起限流作用；副线圈的匝数仅占主线圈匝数的5%左右，起改善启动性能的作用。日光灯电路的安装与功率因数的提高3、启辉器启辉器相当于一个自动开关，其结构主要是氖泡内装两个电极，一个是静触片，一个是用双金属片制成的动触片，动、静触片间有一小缝隙。接通电源后，电压加在启动器的动静触片之间，使氖气放电而发出辉光，辉光产生的热量使动触片膨胀伸长，电路接通。接通后电压下降氖气停止放电，动触片冷却收缩使动静触片自动断开。两触片间并联一个电容器，是为消除两触片断开瞬间产生的电火花对附近无线电设备的干扰。日光灯电路的安装与功率因数的提高日光灯电路的安装与功率因数的提高二、日光灯的工作原理日光灯的具体点亮过程如下所述。(1)电源接通，电压通过镇流器和灯管两端的灯丝加到启辉器两端，使动、静触片接触，形成通路。如图6-1所示，电流经灯管一头灯丝、启辉器动静触片、另一头灯丝、镇流器构成一回路。如果忽略灯丝电阻，则电流为此时电流最大。(2)电流流过灯丝由于热效应使灯丝得到预热，灯丝表面自由电子获得能量而具备良好的电子发射性能从而发射电子。日光灯电路的安装与功率因数的提高

(3)此时启动器两触片已经接触，电压为零，动触片冷却恢复原状，使电路断开。(4)断开电路中的电流突然中断，镇流器两端感应出一个高电压，它与电源电压一起加到灯管两端(约500V)，使灯丝产生的自由电子得到加速，在加速运动过程中与水银蒸气碰撞电离，产生弧光放电，放电时产生的紫外线射到灯管内壁，激发荧光质发出日光，日光灯就点燃了。(5)日光灯点亮后由于管内气体导电形成电流如图6-2所示，灯管两端电压迅速下降，约50～100V之间，电源电压大部分降落在镇流器上。此时，启辉器就不起作用了。日光灯电路的安装与功率因数的提高图6-2气体导电日光灯电路的安装与功率因数的提高三、功率因数的提高

1、日光灯电路的功率因数将日光灯灯管等效为电阻性负载R，镇流器也用纯电感L等效替代(内阻不计)，则日光灯电路就是一个RL电路，如图6-3所示，其相量如图6-4所示。由图可见，电压与电流的相位差j较大，因此日光灯的功率因数cosj

较小。此时，测出电路的总电流I和总电压U就可求出视在功率Q = IU；测出灯管电压UR，即可求出有功功率P = IUR，从而可求出电路的功率因数：(6-1)日光灯电路的安装与功率因数的提高图6-3RL电路图6-4RL相量日光灯电路的安装与功率因数的提高由此可见，当电压与电流之间有相位差时，功率因数cosj就会小于1，电源提供的能量负载就不能得到充分的利用，一部分能量与电路中的电感发生能量互换而损耗，出现了无功功率。怎样在保证有功功率不变的前提下减小无功功率，这就是我们要研究的问题——功率因数的提高。日光灯电路的安装与功率因数的提高

2、功率因数的提高日光灯的功率因数较低，一般在0.6以下，且为电感性，因此往往采用并联电容器来提高电路的功率因数，如图6-5所示。并联电容后的相量图如图6-6所示。由于电容支路的电流越前电压U90°，抵消了一部分日光灯支路电流中的无功分量，使电路总电流I减少，从而提高了电路的功率因数。当电容量增加到一定值时，电容电流等于感性无功电流时，总电流下降到最小值，此时整个电路相当于电阻性负载，cosj

=1；若再继续增加电容量，则电流I反而增大起来，整个电路相当于容性负载，功率因数反而逐渐下来。日光灯电路的安装与功率因数的提高图6-6中，I1、j1为日光灯支路在并联电容前的电流和电流与电压相位差，I、j

为并联电容后整个电路的总电流和电流与电压相位差。注意：实际结果可能会发生I、IL及IC之间关系与图不符的情况，这是因为镇流器是铁芯线圈，其电压与电流间关系是非线性的，且镇流器内阻也忽略了。灯管也只近似看做纯电阻负载，实际上它的电压和电流波形不是正弦波，也不完全同相位。日光灯电路的安装与功率因数的提高图6-5功率因数提高图6-6并联电容后相量日光灯电路的安装与功率因数的提高3、普通日光灯电路图普通日光灯电路图如图6-7所示。图6-7日光灯电路项目训练准备(1)自耦调压器(在实验台右侧)；(2)数字万用表；(3)交流毫安表(0～300mA)；(4)日光灯、镇流器、启辉器、连接导线、电路板。日光灯电路的安装与功率因数的提高项目操作与测量(一)没有并联时的日光灯电路(1)

按图6-7组装电路(将电容支路断开)。(2)调节调压器使输出电压为 220 V(用万用表交流电压挡确定)，接通电路，日光灯亮。若灯不亮应借助于万用表逐点检查，排除故障。

(3)测量日光灯电路中总电压U、灯管电压UR、镇流器电压UL读取总电流I，并填入表6-1中。(4)

计算总有功功率P及cosj。日光灯电路的安装与功率因数的提高待测量总电压U总电流IS = UIURP = IURULQ = IULcosj测量值

表6-1日光灯电路的安装与功率因数的提高表6-2(二)并联电容后的日光灯电路(1)按图6-7所示电路接线。(2)分别并联三个不同容量的电容器，按表测量和记录，将测量结果填入表6-2。

UIIRICP = URIRURULS = UIcosj并联1 μF电容

并联2 μF电容

同时并联两电容

日光灯电路的安装与功率因数的提高(三)操作注意事项(1)线路接线正确，日光灯不能启辉时，应检查启辉器及其接触是否良好。(2)电容值不能太大，否