实验4_日光灯功率因数提高方法的研究.doc

实验九 日光灯功率因数提高
［实验目的］
1. 熟悉日光灯的接线，做到能正确迅速联接电路
2. 通过实验了解功率因数提高的意义
3. 熟悉功率表的使用
［实验原理］
日光灯管A，镇流器L（带铁芯电感线圈），
日光灯
外接220V
图1
电流
插口
镇流器
内接220V
起动器
启动器S组成，当接通电源后，启动器内
发生辉光放电，双金属片受热弯曲，触点接
通，将灯丝预热使它发射电子，启动器接通
后辉光放电停止，双金属片冷却，又把触点
断开，这时镇流器感应出高电压加在灯管两
端使日光灯管放电，产生大量紫外线，灯管
内壁的荧光粉吸收后幅射出可见的光，日光灯就开始正常工作。启动器相当一只自动开关，能自动接通电路（加热灯丝）和开断电路（使镇流器产生高压，将灯管击穿放电）镇流器的作用除了感应高压使灯管放电外，在日光灯正常工作时，起限制电流的作用，镇流器的名称也由此而来，由于电路中串联着镇流器，它是一个电感量较大的线圈，因而整个电路的功率因数不高。
负载功率因数过低，一方面没有充分利用电源容量，另一方面又在输电电路中增加损耗。为了提高功率因数，一般最常用的方法是在负载两端并联一个补偿电容器，抵消负载
图2
=
I
I1
I2
I3
IGR
IC3
IC1
IC2
IGL
+
+
(b)
Ic1
Ic2
Ic3
A
~
*
*
W
220V
IG
UL
UA
S
C
IC
L
(a)

电流的一部分无功分量。在日光灯接电源两端并联一个可变电容器，当电容器的容量逐渐增加时，电容支路电流IC也随之增大，因IC导前电压U90°，可以抵消电流IG的一部分无功分量IGL，结果总电　
流I逐渐减小，但如果电容器C增加过多（过补偿）。ICS>IGL总电流又将增大（I3>I2）。
［实验内容］
1. 将D04日光灯及D06可变电容箱元件按实验图2（a）所示电路连接。在各支路串联接入电流表插座，再将功率表接入线路，按图接线并经检查后，接通电源，电压增加至220V。
2. 改变可变电容箱的电容值，先使C=0，测日光灯单元（灯管、镇流器）二端的电压及电源电压，读取此时灯管电流IG及功率表读数P。
3. 逐渐增加电容C的数值，测量各支路的电流和总电流。电容值不要超过6μf，否则电容电流过大。
［实验结果］
电容
（μf）
总电压
U（V）
UL
（V）
UA
（V）
总电流
I（mA）
IC
（mA）
IG
（mA）
功率P
（W）
0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

［注意事项］　
1. 日光灯电路是一个复杂的非线性电路，原因有二，其一是灯管在交流电压接近零时熄灭，使电流间隙中断，其二是镇流器为非线性电感。
2. 日光灯管功率（本实验中日光灯标称功率20W）及镇流器所消耗功率都随温度而变，在不同环境温度及接通电路后不同时间中功率会有所变化。
3. 电容器在交流电路中有一定的介质损耗。
4. 日光灯启动电压随环境温度会有所改变，一般在180V左右可启动，日光灯启动时电流较大（约0.6A），工作时电流约0.37A，注意仪表量限选择。
5. 本实验中日光灯电路标明在D04实验板上，实验时将双向开关扳向“外接220V电源”一侧，当开关扳向“内接电源”时由内部已将220V电源接至日光灯作为平时照明光源之用。灯管两端电压及镇流器两端电压可在板上接线插口处测量。
6. 功率表的同名端按标准接法联结在一起，否则功率表中模拟指针表反向偏转，数字表则无显示。
7. 使用功率表测量必须按下相应电压、电流量限开关，否则可能会有不适当显示。
8. 为保护功率表中指针表开机冲击，JDW-32型功率表采用指针表开机延时工作方式，仪表通电后约10秒钟两表自动进入同步显示。
9. 本实验如数据不符理论规律首先检查供电电源波形是否过份畸变，因目前电网波形高次谐波份量相当高，如能装电源进线滤波器是有效措施。
10. 本次实验操作电源超出安全电压（安全电压36v），必须保证断电接线，严禁通电接触电路。同时一人操作，其他人监护。