第六节日光灯原理

日光灯原理一、日光灯的组成日光灯主要由灯管、镇流器、启动器组成。1．日光灯管：日光灯灯管的两端各有一个灯丝，灯管内充有微量的氩气和稀薄的汞蒸气，灯管内壁上涂有荧光粉。两个灯丝之间的气体导电时发出紫外线，使涂在管壁上的荧光粉发出可见光。2．镇流器：镇流器是一个带铁芯的线圈，自感系数很大。

3．启动器：启动器主要是一个充有氖气的玻璃泡，里面装有两个电极，一个是静触片，一个是由两个膨胀系数不同的金属构成的U型动触片。温度升高时，动触片与静触片接通；温度降低时，动触片与静触片分离。

观察日光灯的电路图和工作过程日光灯管的结构荧光粉发出可见光受到紫外线照射时在高压下导电发出紫外线两端灯丝给气体加热并给气体加上高电压镇流器结构和作用：启动时提供瞬时高压正常工作时降压限流启动器组成和作用：起到一个开关的作用能使动靜触片不产生电火花保护触点氖泡电容器电流流向二、日光灯工作原理：1．日光灯的点燃过程：⑴

闭合开关，电压加在启动器两极间，氖气放电发出辉光，产生的热量使U型动触片膨胀伸长，跟静触片接触使电路接通。灯丝和镇流器中有电流通过。⑵

电路接通后，启动器中的氖气停止放电，U型片冷却收缩，两个触片分离，电路自动断开。⑶

在电路突然断开的瞬间，由于镇流器电流急剧减小，会产生很高的自感电动势，方向与电源电动势方向相同，这个自感电动势与电源电压加在一起，形成一个瞬时高压，加在灯管中的气体开始放电，于是日光灯成为电流的通路开始发光。2．日光灯正常发光：日光灯开始发光后，由于交变电流通过镇流器线圈，线圈中会产生自感电动势，它总是阻碍电流变化的，这时的镇流器起着降压限流的作用，保证日光灯正常发光。提问：根据日光灯的工作原理说出镇流器和启动器的作用？总结：镇流器在启动时产生瞬时高压，在正常工作时起降压限流的作用。启动器起自动开关的作用。三、思考与讨论：1、日光灯的启动器在日光灯正常工作时，取下后会影响灯管发光吗？2、如果启动器坏了或丢失了，作为应急措施可以如何解决困难使日光灯发光呢？3、日光灯的启动器中有一个电容，你知道它的作用是什么吗？这个东西经常会出现故障，被击穿，你能解释原因吗？在启动器的动、静两触片间并有一个电容器，它的作用是在动、静触片分离时避免产生火花，以免烧坏触点，没有电容器，启动器也能工作．

4、启动器如果被击穿了，能否正常工作呢？

实验日光灯电路及交流电路功率因数的测量设计实验一、实验目的：1、学会设计简单的交流电路图。2、掌握交流电路电压及功率的测量方法二、实验设备1、日光灯管1只2、启辉器1个3、镇流器1个4、交流电流表3个5、交流电压表1个6、交流功率表1个以上设备在综合实验装置上。电工综合实验装置三、实验原理：

1、日光灯电路的组成日光灯由灯管，镇流器，启辉器组成，如图3-12、日光灯点燃过程电源的接通后，电源电压通过镇流器和灯管两端的灯丝加在启辉器二个触片上，两片之间的气隙被击穿，发生辉光放电，使动触片受热伸张而与静触片构成通路，于是灯管和灯丝通电预热而发射热子。与此同时，由于启辉器中动、静触片接触后放电熄灭，双金属片因冷却复原而与静触片分离。在断开瞬间镇流器感应出很高的电动势，它和电源电压串联加到灯管的两端，使灯管内水银蒸气电离产生弧光放电发出紫外线射到灯管内壁，激发荧光粉发光，日光灯就点燃了3、日光灯的功率因数日光灯点燃后的等效电路如图3-2所示。灯管相当于电阻负载R，镇流器用内阻r和电感L等效代之。只要测出电路的功率P、电流I、总电压U以及灯管电压UR，就能算出灯管消耗的功PR=IUR，镇流器消耗的功率P1=P–PR,并示出电路功率因数4、功率因数的提高日光灯的功率因数较低，一般在0.6以下，且为感性电路，可以采用并联电容器的方法来提高。日光灯并联电容器后的相量图如图3-3所示。由于电容支路的电流IC超前于电U90度，抵消了一部分日光灯支路电流中的无功分量，使电路的总电流I减小，从而提高了电路的功率因数。电压与电流的相位差由原来的ϕ1减小为ϕ，故cosϕ＞cosϕ1。当电容量增加到一定值时，电容电流等于日光灯电流中的无功分量ϕ=0。此时总电流下降到最小值cosϕ=1，整个电路相当于电阻性负载。若继续增加电容量，总电流I反而大，整个电路变为容性负载，功率因数反而下降。四、实验内容

根据实验室提供的实验设备完成以下实验内容的设计：（1）设计一个日光灯的照明电路，设计记录电流，功率及各部分电压测量结果的数据表格。根据测量数据了解交流电路中，各部分电压和电流之间的相量关系。（2）在（1）内容的基础上设计一个利用电容来提高功率因数的电路，电容变化范围1uf-8.37uf，要求选择至少7个不同的电容值来观察电路中各物理量的变化。设计记录不同电容值时各部分电流，电压和功率因数测量结果的表格。五、预习要求

1、了解交流功率