- 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电容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,则所需并联电容器的电容值可按下式计算:
式中
U--电源电压(V)
P--电路所消耗的有功功率(W) - 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,灯丝上涂有一层电子粉,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。 - 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)为相应的电路图
(e)