电感性负载电路及功率因素的提高

1. 用电设备中，多数是电感性负载，本实验所用的日光灯电路就是一个电感性负载电路。
   一般电感性负载功率因素较低，通常用并联适当补偿器的方法来提高功率因素，并联电容后，由于电感性负载支路的感性电流与电容支路的容性电流相互补偿，总电流可以降低，功率因素随之提高，当功率因素提高到1时，电路呈现并联谐振状态。
   假定电感性负载电路的功率因素从cos提高cos 到，则所需并联的电容值可按下式计算：

   式中
   U–电压(V)
   P–电路所消耗的有功功率(W)

2. 日光灯电路由灯管，镇流器和起辉器三部分组成。如下图所示。

   灯管是一玻璃管，管内壁均匀地涂着一层簿的荧光粉，灯管两端各有一组灯丝，灯丝上涂有一层粉，灯管内充有惰性气体（如氩气）和水银蒸汽。
   镇流器实际上是一个铁芯线圈，它与灯管串联使用，其作用是：
   (1) 限制灯管电流
   (2) 使日光灯起燃时，由于线路内电流突变而在灯管两端产生一脉冲高压，起燃日光灯。镇流器必须按电源电压和日光灯功率配用，不能相互混用。
   起辉器是由一个小电容和封装在玻璃泡内（泡内充满惰性气体）两个电极组成。如左图所示。一个电极为直形金属片，另一个电极为“”形双金属片。接通电源时，电源电压全部加在起辉器的两个电极之间，气隙被击穿，连续发生火花，并激发惰性气体呈桔红色。金属片受热膨胀，使两电极相碰。相碰后，极间电压降到零，双金属片冷却复原。由此可知，起辉器的作用是使电路接通和自动切断。起辉器的规格根据日光灯的功率来决定。

3. 日光灯工作原理：当日光灯刚接通电源时，起辉器放电导通，使两组灯丝串联接在电源上，灯丝加热发射出大量电子，起辉器放电时双金属片受热膨胀，使两电极相互接触，导致起辉器放电熄灭，双金属片冷却，随即断开。由于双金属片的突然断开，导致线路电流的突然变化，于是在镇流器的两端产生开路脉冲电压，加在灯管两端使管内的氩气电离，氩气放电后，管内温度升高，使水银蒸汽压上升。由于电子撞击水银蒸汽，从而灯管由氩气放电过渡到水银蒸汽放电，放电时辐射出紫外线，激励管壁上的荧光粉，使它发出象日光的光。
   灯管放电后，灯管两端电压较低，即起辉器两电极间的电压较低，不足以使起辉器继续放电。
   日光灯电路工作时，线路中因有镇流器（电感）存在，功率因素较低，为了提高日光灯电路的功率因素，可采用并联电容器的方法。
   4. 并联电容提高感性电路功率因素的向量图

图（a）为补偿情况
（b）为已补偿情况（接通全补偿）
（c）为欠补偿情况
（d）为过补偿情况
（e）为相应的

(e)  

,

1. 用电设备中，多数是电感性负载，本实验所用的日光灯电路就是一个电感性负载电路。
   一般电感性负载功率因素较低，通常用并联适当补偿器的方法来提高功率因素，并联电容后，由于电感性负载支路的感性电流与电容支路的容性电流相互补偿，总电流可以降低，功率因素随之提高，当功率因素提高到1时，电路呈现并联谐振状态。
   假定电感性负载电路的功率因素从cos提高cos 到，则所需并联的电容值可按下式计算：

   式中
   U–电压(V)
   P–电路所消耗的有功功率(W)

2. 日光灯电路由灯管，镇流器和起辉器三部分组成。如下图所示。

   灯管是一玻璃管，管内壁均匀地涂着一层簿的荧光粉，灯管两端各有一组灯丝，灯丝上涂有一层粉，灯管内充有惰性气体（如氩气）和水银蒸汽。
   镇流器实际上是一个铁芯线圈，它与灯管串联使用，其作用是：
   (1) 限制灯管电流
   (2) 使日光灯起燃时，由于线路内电流突变而在灯管两端产生一脉冲高压，起燃日光灯。镇流器必须按电源电压和日光灯功率配用，不能相互混用。
   起辉器是由一个小电容和封装在玻璃泡内（泡内充满惰性气体）两个电极组成。如左图所示。一个电极为直形金属片，另一个电极为“”形双金属片。接通电源时，电源电压全部加在起辉器的两个电极之间，气隙被击穿，连续发生火花，并激发惰性气体呈桔红色。金属片受热膨胀，使两电极相碰。相碰后，极间电压降到零，双金属片冷却复原。由此可知，起辉器的作用是使电路接通和自动切断。起辉器的规格根据日光灯的功率来决定。

3. 日光灯工作原理：当日光灯刚接通电源时，起辉器放电导通，使两组灯丝串联接在电源上，灯丝加热发射出大量电子，起辉器放电时双金属片受热膨胀，使两电极相互接触，导致起辉器放电熄灭，双金属片冷却，随即断开。由于双金属片的突然断开，导致线路电流的突然变化，于是在镇流器的两端产生开路脉冲电压，加在灯管两端使管内的氩气电离，氩气放电后，管内温度升高，使水银蒸汽压上升。由于电子撞击水银蒸汽，从而灯管由氩气放电过渡到水银蒸汽放电，放电时辐射出紫外线，激励管壁上的荧光粉，使它发出象日光的光。
   灯管放电后，灯管两端电压较低，即起辉器两电极间的电压较低，不足以使起辉器继续放电。
   日光灯电路工作时，线路中因有镇流器（电感）存在，功率因素较低，为了提高日光灯电路的功率因素，可采用并联电容器的方法。
   4. 并联电容提高感性电路功率因素的向量图

图（a）为补偿情况
（b）为已补偿情况（接通全补偿）
（c）为欠补偿情况
（d）为过补偿情况
（e）为相应的

(e)