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1、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
2、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
3、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
4、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
5、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
6、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
7、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（“
8、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
9、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。,
