《電工電子基本技能操作項(xiàng)目教程》課件項(xiàng)目六

項(xiàng)目六日光燈電路的安裝與功率因數(shù)的提高能力目標(biāo)1．安裝日光燈電路；2．在生活中能檢修日光燈電路出現(xiàn)的故障；3．具有環(huán)保節(jié)能意識(shí)。知識(shí)目標(biāo)1．知道并聯(lián)電路中總電流和各分電流的關(guān)系，能畫出相量圖；2．知道提高功率因數(shù)的原理與方法；3．知道提高功率因數(shù)的意義。日光燈電路的安裝與功率因數(shù)的提高一、日光燈電路的組成日光燈電路由燈管、鎮(zhèn)流器和啟輝器三部分組成，如圖6-1所示。項(xiàng)目內(nèi)容與原理圖6-1日光燈電路日光燈電路的安裝與功率因數(shù)的提高1、燈管日光燈管核心部件是玻璃管殼與燈絲電極。玻璃管殼內(nèi)涂有一層熒光粉，熒光粉受紫外線照射后能發(fā)出可見光。玻璃管內(nèi)抽空后充入少量水銀蒸氣與少量惰性氣體。燈絲電極的作用是發(fā)射電子，要使燈絲發(fā)射電子必須使燈絲表面的自由電子獲得足夠的能量，此時(shí)，加熱是最常用的一種方法。2、鎮(zhèn)流器鎮(zhèn)流器是一個(gè)繞在硅鋼片鐵心上的電感線圈，分主線圈和副線圈。主線圈的作用有兩個(gè)：一是產(chǎn)生高電壓以點(diǎn)燃燈管；二是在日光燈點(diǎn)燃后起限流作用；副線圈的匝數(shù)僅占主線圈匝數(shù)的5%左右，起改善啟動(dòng)性能的作用。日光燈電路的安裝與功率因數(shù)的提高3、啟輝器啟輝器相當(dāng)于一個(gè)自動(dòng)開關(guān)，其結(jié)構(gòu)主要是氖泡內(nèi)裝兩個(gè)電極，一個(gè)是靜觸片，一個(gè)是用雙金屬片制成的動(dòng)觸片，動(dòng)、靜觸片間有一小縫隙。接通電源后，電壓加在啟動(dòng)器的動(dòng)靜觸片之間，使氖氣放電而發(fā)出輝光，輝光產(chǎn)生的熱量使動(dòng)觸片膨脹伸長，電路接通。接通后電壓下降氖氣停止放電，動(dòng)觸片冷卻收縮使動(dòng)靜觸片自動(dòng)斷開。兩觸片間并聯(lián)一個(gè)電容器，是為消除兩觸片斷開瞬間產(chǎn)生的電火花對(duì)附近無線電設(shè)備的干擾。日光燈電路的安裝與功率因數(shù)的提高日光燈電路的安裝與功率因數(shù)的提高二、日光燈的工作原理日光燈的具體點(diǎn)亮過程如下所述。(1)電源接通，電壓通過鎮(zhèn)流器和燈管兩端的燈絲加到啟輝器兩端，使動(dòng)、靜觸片接觸，形成通路。如圖6-1所示，電流經(jīng)燈管一頭燈絲、啟輝器動(dòng)靜觸片、另一頭燈絲、鎮(zhèn)流器構(gòu)成一回路。如果忽略燈絲電阻，則電流為此時(shí)電流最大。(2)電流流過燈絲由于熱效應(yīng)使燈絲得到預(yù)熱，燈絲表面自由電子獲得能量而具備良好的電子發(fā)射性能從而發(fā)射電子。日光燈電路的安裝與功率因數(shù)的提高

(3)此時(shí)啟動(dòng)器兩觸片已經(jīng)接觸，電壓為零，動(dòng)觸片冷卻恢復(fù)原狀，使電路斷開。(4)斷開電路中的電流突然中斷，鎮(zhèn)流器兩端感應(yīng)出一個(gè)高電壓，它與電源電壓一起加到燈管兩端(約500V)，使燈絲產(chǎn)生的自由電子得到加速，在加速運(yùn)動(dòng)過程中與水銀蒸氣碰撞電離，產(chǎn)生弧光放電，放電時(shí)產(chǎn)生的紫外線射到燈管內(nèi)壁，激發(fā)熒光質(zhì)發(fā)出日光，日光燈就點(diǎn)燃了。(5)日光燈點(diǎn)亮后由于管內(nèi)氣體導(dǎo)電形成電流如圖6-2所示，燈管兩端電壓迅速下降，約50～100V之間，電源電壓大部分降落在鎮(zhèn)流器上。此時(shí)，啟輝器就不起作用了。日光燈電路的安裝與功率因數(shù)的提高圖6-2氣體導(dǎo)電日光燈電路的安裝與功率因數(shù)的提高三、功率因數(shù)的提高

1、日光燈電路的功率因數(shù)將日光燈燈管等效為電阻性負(fù)載R，鎮(zhèn)流器也用純電感L等效替代(內(nèi)阻不計(jì))，則日光燈電路就是一個(gè)RL電路，如圖6-3所示，其相量如圖6-4所示。由圖可見，電壓與電流的相位差j較大，因此日光燈的功率因數(shù)cosj

較小。此時(shí)，測(cè)出電路的總電流I和總電壓U就可求出視在功率Q?=?IU；測(cè)出燈管電壓UR，即可求出有功功率P?=?IUR，從而可求出電路的功率因數(shù)：(6-1)日光燈電路的安裝與功率因數(shù)的提高圖6-3RL電路圖6-4RL相量日光燈電路的安裝與功率因數(shù)的提高由此可見，當(dāng)電壓與電流之間有相位差時(shí)，功率因數(shù)cosj就會(huì)小于1，電源提供的能量負(fù)載就不能得到充分的利用，一部分能量與電路中的電感發(fā)生能量互換而損耗，出現(xiàn)了無功功率。怎樣在保證有功功率不變的前提下減小無功功率，這就是我們要研究的問題——功率因數(shù)的提高。日光燈電路的安裝與功率因數(shù)的提高

2、功率因數(shù)的提高日光燈的功率因數(shù)較低，一般在0.6以下，且為電感性，因此往往采用并聯(lián)電容器來提高電路的功率因數(shù)，如圖6-5所示。并聯(lián)電容后的相量圖如圖6-6所示。由于電容支路的電流越前電壓U90°，抵消了一部分日光燈支路電流中的無功分量，使電路總電流I減少，從而提高了電路的功率因數(shù)。當(dāng)電容量增加到一定值時(shí)，電容電流等于感性無功電流時(shí)，總電流下降到最小值，此時(shí)整個(gè)電路相當(dāng)于電阻性負(fù)載，cosj

=1；若再繼續(xù)增加電容量，則電流I反而增大起來，整個(gè)電路相當(dāng)于容性負(fù)載，功率因數(shù)反而逐漸下來。日光燈電路的安裝與功率因數(shù)的提高圖6-6中，I1、j1為日光燈支路在并聯(lián)電容前的電流和電流與電壓相位差，I、j

為并聯(lián)電容后整個(gè)電路的總電流和電流與電壓相位差。注意：實(shí)際結(jié)果可能會(huì)發(fā)生I、IL及IC之間關(guān)系與圖不符的情況，這是因?yàn)殒?zhèn)流器是鐵芯線圈，其電壓與電流間關(guān)系是非線性的，且鎮(zhèn)流器內(nèi)阻也忽略了。燈管也只近似看做純電阻負(fù)載，實(shí)際上它的電壓和電流波形不是正弦波，也不完全同相位。日光燈電路的安裝與功率因數(shù)的提高圖6-5功率因數(shù)提高圖6-6并聯(lián)電容后相量日光燈電路的安裝與功率因數(shù)的提高3、普通日光燈電路圖普通日光燈電路圖如圖6-7所示。圖6-7日光燈電路項(xiàng)目訓(xùn)練準(zhǔn)備(1)自耦調(diào)壓器(在實(shí)驗(yàn)臺(tái)右側(cè))；(2)數(shù)字萬用表；(3)交流毫安表(0～300mA)；(4)日光燈、鎮(zhèn)流器、啟輝器、連接導(dǎo)線、電路板。日光燈電路的安裝與功率因數(shù)的提高項(xiàng)目操作與測(cè)量(一)沒有并聯(lián)時(shí)的日光燈電路(1)

按圖6-7組裝電路(將電容支路斷開)。(2)調(diào)節(jié)調(diào)壓器使輸出電壓為?220?V(用萬用表交流電壓擋確定)，接通電路，日光燈亮。若燈不亮應(yīng)借助于萬用表逐點(diǎn)檢查，排除故障。

(3)測(cè)量日光燈電路中總電壓U、燈管電壓UR、鎮(zhèn)流器電壓UL讀取總電流I，并填入表6-1中。(4)

計(jì)算總有功功率P及cosj。日光燈電路的安裝與功率因數(shù)的提高待測(cè)量總電壓U總電流IS?=?UIURP?=?IURULQ?=?IULcosj測(cè)量值

表6-1日光燈電路的安裝與功率因數(shù)的提高表6-2(二)并聯(lián)電容后的日光燈電路(1)按圖6-7所示電路接線。(2)分別并聯(lián)三個(gè)不同容量的電容器，按表測(cè)量和記錄，將測(cè)量結(jié)果填入表6-2。

UIIRICP?=?URIRURULS?=?UIcosj并聯(lián)1?μF電容

并聯(lián)2?μF電容

同時(shí)并聯(lián)兩電容

日光燈電路的安裝與功率因數(shù)的提高(三)操作注意事項(xiàng)(1)線路接線正確，日光燈不能啟輝時(shí)，應(yīng)檢查啟輝器及其接觸是否良好。(2)電容值不能太大，否