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日光灯电路原理与提高功率因数的办法

来源:皇冠官网原创  发布时间:2014-12-17

    在我们电工技能考核当中,日光灯电路是我们实操常见的电路。电路的一些故障的排除,是我们考核证书所必备的,现在我们就电路的一些最近本的知识点做以下了解。
    电力系统中的负载大部分是感性负载,其功率因数较低,为提高电源的利用率和减少供电线路的损耗,往往采用在感性负载两端并联电容器的方法,来进行无功补偿,以提高线路的功率因数。日光灯电路为感性负载,其功率因数一般在0.3~0.4左右,利用日光灯电路来模拟实际的感性负载观察交流电路的各种现象。  

 

                               图1 日光灯电路                             图2 日光灯等效电路

 

 1.日光灯的工作原理

如图1所示,日光灯电路由荧光灯管、镇流器和启辉器三部分组成:(1)灯管:日光灯管是一根玻璃管,它的内壁均匀地涂有一层薄薄的荧光粉,灯管两端各有一个阳极和一根灯丝。灯丝由钨丝制成,其作用是发射电子。阳极是两根镍丝,焊在灯丝上,与灯丝具有相同的电位,其主要作用是当它具有正电位时吸收部分电子,以减少电子对灯丝的撞击。此外,它还具有帮助灯管点燃的作用。灯管内还充有惰性气体(如氮气)与水银蒸汽。由于有水银蒸汽,当管内产生辉光放电时,就会放射紫外线。这些紫外线照射到荧光粉上就会发出可见光。

 (2)镇流器:它是绕在硅钢片铁芯上的电感线圈,在电路上与灯管相串联。其作用为:在日光灯启动时,产生足够的自感电势,使灯管内的气体放电;在日光灯正常工作时,限制灯管电流。不同功率的灯管应配以相应的镇流器。

(3)启辉器:它是一个小型的辉光管,管内充有惰性气体,并装有两个电极:一个是固定电极,一个是倒“U”形的可动电极,如图3-3所示。两电极上都焊接有触头。倒“U”形可动电极由热膨胀系数不同的两种金属片制成。点燃过程:日光灯管、镇流器和启辉器的联接电路如图3-1所示。刚接通电源时,灯管内气体尚未放电,电源电压全部加在启辉器上,使它产生辉光放电并发热,倒“U”形的金属片受热膨胀,由于内层金属的热膨胀系数大,双金属片受热后趋于伸直,使金属片上的触点闭合,将电路接通。电流通过灯管两端的灯丝,灯丝受热后发射电子,而当启辉器的触点闭合后,两电极间的电压降为零,辉光放电停止,双金属片经冷却后恢复原来位置,两触点重新分开。为了避免启辉器断开时产生火花,将触点烧毁,通常在两电极间并联一只极小的电容器。在双金属片冷却后触点断开瞬间,镇流器两端产生相当高的自感电势,这个自感电势与电源电压一起加到灯管两端,使灯管发生弧光放电,弧光放电所放射的紫外线照射到灯管的荧光粉上,就发出可见光。灯管点亮后,较高的电压降落在镇流器上,灯管电压只有100V左右,这个较低的电压不足以使启辉器放电,因此,它的触点不能闭合。这时,日光灯电路因有镇流器的存在形成一个功率因数很低的感性电路。日光灯电路的等效电路如图2所示。

2.功率因数的提高

如果负载功率因数低(日光灯电路的功率因数在0.3~0.4),一是电源利用率不高,二是供电线路损耗加大,因此供电部门规定,当负载(或单位供电)的功率因数低于0.85时,必须对其进行改善和提高。提高功率因数的方法,除改善负载本身的工作状态、设计合理外,由于工业负载基本都是感性负载,因此常用的方法是在负载两端并联电容器组(接线方法如图1),补偿无功功率,以提高线路的功率因数。

                                                    
实训中心     王龙泉
责任编辑     韩  昱

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