实验原理

1、 日光灯工作原理：一个简单的日光灯电路由灯管、启动器和镇流器组成，如图7-1所示。          

                  图7－1     日光灯原理图                               

日光灯管的内壁涂有一层荧光物质、管得两端各有一个电极，管内抽成真空后以氩气和少量的汞。它的起辉电压是400v-500v电压起辉后管压降只有100v左右，因此：日光管不能直接接在220v电源上使用。           

                               

 

              图7－2     启辉器结构

启辉器相当于一个自动开关。这是由一个充气二极管和一个电容组成的。二极管中一个电极是双金属片，另一个电极是固定片，两个电极离德相当近。当有电压家在二极管两端时，两极间的气体导电，又金属片受热膨胀、两级接通，使灯管中的灯丝通电加热。二极管两级接通后，由于接触电阻很小，热为零，故不发热，又金属片变冷。当冷却到一定程度时，又金属片恢复原来状态，使两电极分开。启动器中的电容可以消除两级断开时产生的火花，以防干扰无线电等设备。

镇流器是一个带铁芯的电感线圈，在二极管电极断开瞬时，电路中的电流突然变化到零。由楞次定律可知，电感线圈要产生自感电势阻碍电流的变化，其自感电势的方向与电路电流的方向一致。因此，它与电路的电压迭加产生一个高压，使管内的气体加速电离，离子碰撞荧光物质，使灯管发光。这时，电源通过镇流器和灯管构成回路，进入工作状态日光灯启辉时，镇流器在电路中起到降压和限流的作用。                               

2、功率因数的提高

在正弦交流电路中，一般说来平均功率p往往不等于视在功率s，只有在纯电阻电路中，这两个功率才是相等的。只要在电路中含有电抗元件，平均功率总是小于视在功率的。它们之间的关系可用式（8-1）表示        

                                                               （7-1）

其中Pf称为功率因数，它是阻抗角θz的余弦值。由式（7-1）可知，电路的电抗越大则阻抗θz越大，功率因数P_f越小；反之，电路的电抗越小，阻抗角θ越小，功率因数P_f越高。

功率因数P_f的高低反映了电源容量的利用率的大小。负载的功率因数低，说明了电源容量没有被充分的利用；同时，无功电流在输电线路上造成无为的损耗。因此，提高负载的功率因数成为电力系统的重要课题。

日光灯电路中串联着镇流器，它是一个电感量较大的线圈，因而使整个电器的功率因数低到0.5左右。由于实际电路中，负载常为感性的，所以通常提高功率因数常用电容补偿法；即在负载两端，并联补偿电容器。当电容器的电容量C选择的合适时，可将功率因数提高到1。