日光燈電路分體式設(shè)計(jì)分析

1、日光燈電路分體式設(shè)計(jì)分析 通過對日光燈電路及功率因數(shù)的提高的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)狀的分析，針對目前電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題與不足，提出實(shí)驗(yàn)設(shè)備改革的重要意義，并結(jié)合所在學(xué)校實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，設(shè)計(jì)出一種能滿足目前教學(xué)要求的日光燈電路分體式實(shí)驗(yàn)箱。日光燈電路及功率因數(shù)提高研究的實(shí)驗(yàn)是“電工學(xué)實(shí)驗(yàn)”里的一個(gè)綜合實(shí)驗(yàn)，在強(qiáng)電知識學(xué)習(xí)中起著舉足輕重的作用，通過該實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以加深對感性負(fù)載功率因數(shù)校正理論的理解，學(xué)習(xí)日常生活中極為常見的日光燈的工作原理，學(xué)會(huì)對日光燈電路的故障處理，運(yùn)用三表法測量交流電路的參數(shù)（報(bào),2015(5)）。 目前，國內(nèi)各類學(xué)校電工實(shí)驗(yàn)臺大多都是通用實(shí)驗(yàn)裝置，功能不全，靈活性差，實(shí)驗(yàn)開出率低。且

2、加工工藝粗糙，實(shí)驗(yàn)元器件固化，并且繁多難購置，無原理圖可依，實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員維護(hù)和維修困難，嚴(yán)重依賴于廠家后期維修。我校公里因數(shù)提高的實(shí)驗(yàn)集中在電工實(shí)驗(yàn)室的通用實(shí)驗(yàn)臺上完成，每年承擔(dān)約1000學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)，使用率高，損耗大，現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)臺老化破舊現(xiàn)象嚴(yán)重，完好率差，并且后期維修一直處于空白狀態(tài)，嚴(yán)重影響了實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐的積極性。且該實(shí)驗(yàn)臺實(shí)驗(yàn)元器件固化，無原理圖可依，實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員維護(hù)和維修困難。因此，亟待設(shè)計(jì)、研發(fā)和制作出日光燈電路分體式實(shí)驗(yàn)箱，從而提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，避免多次實(shí)驗(yàn)故障，更好的調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。 1日光燈電路工作原理 日光燈電路由日光燈管、鎮(zhèn)流器、啟輝器三部分組成。當(dāng)日

3、光燈電路與電源接通后，電源電壓通過鎮(zhèn)流器施加在啟輝器兩端。致使啟輝器內(nèi)兩個(gè)電極輝光放電，輝光放電終止后，雙金屬片因溫度下降而恢復(fù)原狀，兩電極脫離。此時(shí)回路中的電流突然切斷而為零，在鎮(zhèn)流器兩端產(chǎn)生一個(gè)很高的感應(yīng)電壓，使管內(nèi)惰性氣體分子電離而產(chǎn)生弧光放電，管內(nèi)溫度逐漸升高，水銀蒸汽游離，并猛烈地撞擊惰性氣體分子而放電。同時(shí)輻射出不可見的紫外線，而紫外線激發(fā)燈管壁的熒光物質(zhì)發(fā)出可見光，日光燈管起燃。此時(shí)啟輝器因兩端壓降較低，不再工作（胡淑均,周天慶,等.電工與電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教程M.北京:中國水利水電出版社,2016:43）。日光燈正常工作時(shí)，鎮(zhèn)流器和燈管構(gòu)成了電流的通路，由于鎮(zhèn)流器與燈管串聯(lián)并且感

4、抗很大，因此電源電壓大部分降落在鎮(zhèn)流器上，可以限制和穩(wěn)定電路的工作電流，即鎮(zhèn)流器在日光燈正常工作時(shí)起限流作用。 2提高功率因數(shù)的意義與方法 實(shí)際中的用電設(shè)備大多是感性負(fù)載，其等效電路可用R、L串聯(lián)電路來表示。電路消耗的有功功率P=UIcos，當(dāng)電源電壓U一定時(shí)，輸送的有功功率P就一定。若功率因數(shù)低，則電源供給負(fù)載的電流就大，從而使輸電線路上的線損增大，影響供電質(zhì)量，同時(shí)還要多占電源容量，因此，提高功率因數(shù)有著非常重要的意義。提高感性負(fù)載功率因數(shù)常用的方法是在電路的輸入端并聯(lián)電容器。這是利用電容中超前電壓的無功電流去補(bǔ)償RL支路中滯后電壓的無功電流，從而減小總電流的無功分量，提高功率因數(shù)，實(shí)現(xiàn)減

5、小電路總的無功功率。而對于RL支路的電流、功率因數(shù)、有功功率并不發(fā)生變化。 3實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟 （1）連接實(shí)驗(yàn)電路，注意調(diào)壓器手柄打在零位，電容器斷開，經(jīng)查無誤后調(diào)節(jié)調(diào)壓器，使日光燈支路端電壓從0增大至220V。日光燈點(diǎn)燃后，測量電路電流I、有功功率P、燈管電壓UR及鎮(zhèn)流器電壓UL。計(jì)算PR及負(fù)載端的cos。（2）保持電源電壓220V不變，依次并聯(lián)電容，增加電容的值，觀察和測量不同電容值時(shí)的UL、UR、I及P。 4實(shí)驗(yàn)箱設(shè)計(jì) 針對日光燈實(shí)驗(yàn)的具體要求，廣泛征求實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師的意見和建議，與設(shè)備制造廠家溝通和交流，設(shè)計(jì)、研發(fā)和制作出日光燈電路分體式實(shí)驗(yàn)箱，如圖1所示，該裝置具有以下幾點(diǎn)改善：（1）箱體與箱蓋結(jié)合采用較科學(xué)的壓卡式結(jié)構(gòu)，維修、更換元件拆裝方便，使得設(shè)備維修不再單純依賴廠家后期維修；（2）整體大小、高度合理，便于實(shí)驗(yàn)室更好布局；（3）連線接點(diǎn)接觸可靠，信號源和交直流儀表均有較大改進(jìn)，保護(hù)體系更加完善。此模塊能夠在原有實(shí)驗(yàn)臺上進(jìn)行，在大大提高教學(xué)質(zhì)量的同時(shí)，也并不影響原有模塊的正常使用。能夠滿足全校非電類理工科專業(yè)和電類專業(yè)學(xué)生密集完成日光燈電路及功率因數(shù)提高研究的實(shí)驗(yàn)，將更好的提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，避免多次實(shí)