实验项目： 日光灯电路的组装及参数测量,课程：基础电子实验,基础实验中心 黄 济 2018年12月,一、实验目的 1、掌握日光灯电路的工作原理； 2、学习室内日光灯照明电路的布线和接线方法； 3、掌握功率表的使用方法； 4、掌握日光灯电路功率因数的测量方法； 5、比较使用电感式镇流器和电子镇流器时电路中功率因数的变化。,二、实验仪器 1、单相交流电源 2、电感式镇流器 3、电子镇流器 4、日光灯管 5、启辉器 6、空气开关 7、墙壁开关 8、功率表,三、实验原理及参考电路,1、日光灯电路的结构：,日光灯电路由灯管、镇流器和启辉器构成。（如下图所示）,日光灯（管）：又称低压汞荧光灯，是利用水银蒸汽放电发光的原理制成。其内部结构如下图所示。,水银蒸汽放电发光时发出的大部分是紫外线，只有一小部分是可见光。紫外线照射在涂在灯管内壁的荧光粉上，荧光粉被激发，发出可见光。不同光色，可以涂不同荧光粉。,启辉器的基本组成可分为：充有氖气的玻璃泡、静触片和U形动触片。动触片是由两种热膨胀系数不同的金属制成的双金属片，受热时会膨胀伸长。,启辉器：,实物外观,镇流器：镇流器分为电感式镇流器和电子镇流器两种。 电感式镇流器内部是一个带铁芯的电感线圈。,电感式镇流器外观,电子镇流器内部为电子线路。,电子镇流器内部电路,2、日光灯电路的工作原理：,（1）电路通电后，电源电压通过镇流器和灯管两端的灯丝加到启辉器内部的的两个弹簧片上。,（2）220伏的电压立即使启辉器中的氖气电离，产生辉光放电。辉光放电所产生的热量使U形双金属片膨胀伸长，并与静触片接触。,（3）当两金属片接触后，电路通过灯管两端的灯丝和镇流器线圈形成闭合回路，此时在镇流器线圈和灯管两端的灯丝上就有电流流过。,在电流的激发下，灯管两端的灯丝会向外发射大量的电子。,（4）电路接通的同时，加在启辉器上的电压消失，氖气停止辉光放电，氖泡中的温度降低。U形双金属片冷却收缩复位，两触片分开。,在两触片分开的瞬间，电路中的电流突然切断，镇流器产生很大的自感电动势去阻碍电流的变化。这个自感电动势与电源电压叠加后作用于灯管两端。,（5）灯丝受激发时发射出来的大量电子，在灯管两端高电压作用下，以极大的速度由低电势端向高电势端运动。在加速运动的过程中，碰撞管内氩气分子，使之迅速电离。氩气电离产生的热量使水银变成蒸气，随之水银蒸气也被电离，并发出强烈的紫外线。在紫外线的激发下，管壁内的荧光粉发出近乎白色的可见光，日光灯被点亮。,（6）日光灯被点亮后，电源灯管和镇流器构成回路。,此时交流电不断通过镇流器的线圈，线圈产生自感电动势去阻碍线圈中的电流变化。这时镇流器起降压限流的作用，使灯管两端电压稳定在额定工作电压范围内。由于这个电压低于启辉器中氖气的电离电压，所以并联在灯管两端的启辉器也就不再起作用了。此时即使将启辉器从电路中拿走，也不会影响日光灯电路的正常工作。,3、电子镇流器的工作原理： 电子镇流器是一种使用半导体电子元件构 成电路，将直流或低频交流电压转换成高频交 流电压，驱动日光灯管工作的电子控制装置。,4、功率因数： 功率因数是衡量电气设备效率高低的一个系数。功率因数低，说明电路用于交变磁场转换的无功功率大，从而降低了电源的利用率，增加了线路供电损失。,使用电感式镇流器的日光灯电路中，由于镇流器中线圈的电感值很高，因此电路的功率因数很低（约为0.6左右）。为了提高电路的功率因数，需要在电路中并联补偿电容。,而电子镇流器的电路中因为没有大电感，所以日光灯电路的功率因数得到很大提高（0.96左右）。因此现在的日光灯照明电路使用的都是电子镇流器。,电子镇流器内部电路,四、实验电路及元器件：,家庭日光灯电路,1、单相交流电源,实验台上电源为三相电，本实验电源为单相电，即取一根相线和零线。,2、空气开关：,闸刀,出线端,空气开关是低压配电网络和电力拖动系统中非常重要的一种电器，它集控制和多种保护功能于一身。除了能完成接触和分断电路外，还能对电路或电气设备发生的短路、严重过载及欠压等情况进行保护，同时也可以用于不频繁地启动电动机。,进线端,左侧接火线，右侧接零线,3、墙壁开关：即电源开关，控制日光灯电路的通断。,正面,背面,注意：墙壁开关应串联在火线上！,4、功率表：,功率表又叫瓦特表，是一种测量电路中有功功率的仪表。,功率表外观,名词解释：有功功率 电能用于做功被消耗，它们转化为热能、光能、机械能或化学能等，称为有功功率；又叫平均功率。,功率表内部有电压和电流两组线圈，测量时电压线圈应与电路并联、电流线圈应与电路串联。,连线时，应将U*和I*两接线柱短接。,电压档位的选择：,电压线圈的一端为U*，即公共端；另一端在后三个接线柱中选择，即选择档位。,电流档位的选择：,电流线圈的两端固定在两个接线柱上，即I*和I。其档位的选择是通过改变插片的连接方式来选择。,小档,大档,电流档位的选择：,电流线圈的档位值标注在功率表的刻度盘上。,功率表的读数方法：,和万用表的直接读数不同的是：功率表测量的有功功率是先读出相关的数据（“读数” ），再通过公式计算出来的。,的值也是直接标注在功率表的刻度盘上，如没有标注，则表示该表的功率因数等于1。,式中的“U档位”和“I档位”是测量时所选的电压线圈和电流线圈的档位值；“满偏刻度”从刻度盘上直接读出；“ ”为功率表本身的功率因数。,示例：,代入公式计算可得：,从图中可知： U档位为300V I档位为2.5A 满偏刻度为150 读数为21 为0.2,五、实验内容： 1、按下图连接电路，经实验教师检查无误后通电测试。如日光灯不亮，先断开电源，再检查电路，排除故障后再通电测试。,家庭日光灯电路,电感式镇流器,2、将交流电压表、交流电流表和功率表接入电路，测量电源输出电压U1和输出电流I1，以及电路消耗的有功功率P1。,测量电路1,3、按下图连接电路，经实验教师检查无误后通电，并测量该电路的电源输出电压U2和输出电流I2，以及电路消耗的有功功率P2。,测量电路2,六、实验报告要求：,1、画出实验中各电路图。 2、分别计算两个电路中电源的输出功率 （P电源=UI）和功率因数（ ）。 3、对两个电路的功率因数进行比较并说明。 七、心得与体会：,实验注意事项： 1、电路连接好以后，必须经过实验教师检查正确才能通电测试，严禁自行通电。 2、改接电路或检查电路时必须先断开电源，严禁带电操作。 3、除直接连接点以外，电路中各个裸露的导线端严禁搭在一起，防止短路。 4、通电后严禁接触导线裸露部分，防止发生触电事故。,