日光灯实验报告

第一篇：日光灯实验报告

1.4 单相电路参数测量及功率因数的提高 1.4.1 实验目的

1． 掌握单相功率表的使用。2． 了解日光灯电路的组成、工作原理和线路的连接。3． 研究日光灯电路中电压、电流相量之间的关系。4． 理解改善电路功率因数的意义并掌握其应用方法。1.4.2实验原理

1．日光灯电路的组成日光灯电路是一个rl串联电路，由灯管、镇流器、起辉器组成，如图1.4.1所示。由于有感抗元件，功率因数较低，提高电路功率因数实验可以用日光灯电路来验证。

图1.4.1日光灯的组成电路

灯管：内壁涂上一层荧光粉，灯管两端各有一个灯丝（由钨丝组成），用以发射电子，管内抽真空后充有一定的氩气与少量水银，当管内产生辉光放电时，发出可见光。

镇流器：是绕在硅钢片铁心上的电感线圈。它有两个作用，一是在起动过程中，起辉器突然断开时，其两端感应出一个足以击穿管中气体的高电压，使灯管中气体电离而放电。二是正常工作时，它相当于电感器，与日光灯管相串联产生一定的电压降，用以限制、稳定灯管的电流，故称为镇流器。实验时，可以认为镇流器是由一个等效电阻rl和一个电感l串联组成。

起辉器：是一个充有氖气的玻璃泡，内有一对触片，一个是固定的静触片，一个是用双金属片制成的u形动触片。动触片由两种热膨胀系数不同的金属制成，受热后，双金属片伸张与静触片接触，冷却时又分开。所以起辉器的作用是使电路接通和自动断开，起一个自动开关作用。

2．日光灯点亮过程

电源刚接通时，灯管内尚未产生辉光放电，起辉器的触片处在断开位置，此

时电源电压通过镇流器和灯管两端的灯丝全部加在起辉器的二个触片上，起辉器的两触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，于是电流流过镇流器和灯管两端的灯丝，使灯丝通电预热而发射热电子。与此同时，由于起辉器中动、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自感电动势，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，并发射紫外线到灯管内壁，激发荧光粉发光，日光灯就点亮了。灯管点亮后，电路中的电流在镇流器上产生较大的电压降（有一半以上电压），灯管两端（也就是起辉器两端）的电压锐减，这个电压不足以引起起辉器氖管的辉光放电，因此它的两个触片保持断开状态。即日光灯点亮正常工作后，起辉器不起作用。3．日光灯的功率因数

日光灯点亮后的等效电路如图1.4.2 所示。灯管相当于电阻负载ra，镇流器用内阻rl和电感l 等效代之。由于镇流器本身电感较大，故整个电路功率因数很低，整个电路所消耗的功率p包括日光灯管消耗功率pa和镇流器消耗的功率pl。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率pa=i³ur，镇流器消耗的功率pl =p?pa，cos?? p ui ra 图1.4.2日光灯工作时的等效电路 2．功率因数的提高

日光灯电路的功率因数较低，一般在0.5 以下，为了提高电路的功率因数，可以采用与电感性负载并联电容器的方法。此时总电流i 是日光灯电流 il 和电容器电流 ic的相量和：i?il?ic，日光灯电路并联电容器后的相量图如图1.4.3 所示。由于电容支路的电流ic 超前于电压u 90°角。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角由原来的 ??减小为?，故cos?＞cos??。

当电容量增加到一定值时，电容电流ic等于日光灯电流中的无功分量，?= 0。cos?=1，此时总电流下降到最小值，整个电路呈电阻性。若继续增加电容量，? ? ? 总电流i反而增大，整个电路变为容性负载，功率因数反而下降。?ic?ic?icl 图1.4.3 日光灯并联电容器后的相量图 5．单相功率表及其用法 具体内容见1.3.2节中的(3)。1.4.3实验预习要求

1． 预习日光灯工作原理，并联电容器对提高感性负载功率因数的原理、意

义及其计算公式。

2． 如图1.4.1所示电路中，日光灯管（ra）与镇流器（rl、l）串联后，接

于220v、50hz的交流电源上，点亮后，测得其电流i=0.35a，功率p=40w，灯管两端电压ua=100v。要求写出下列各待求量的计算式。①求cosφ1=？、φ1=？、ra =？、rl =？、l=？、灯管消耗的功率pa和镇流器消耗的功率pl。②并联c=3μf 后，求ic=？、i=？、cosφ=？。

③按比例画出并联电容器后的相量图。（如图1.4.3，计算出电压与总电流的相位差角φ）3．熟悉交流电压表、电流表和单相自耦调压器的主要技术特性，并掌握其正确的使用方法。

1.4.4 实验设备与器件

1． 交流电压表 2． 交流电流表 3． 功率表 4． 自耦调压器 5． 镇流器 6． 电容器 7． 起辉器 8． 日光灯管 9． 电流表插座 1.4.5 实验内容与步骤

日光灯实验线路如图1.4.4所示。1．提高感性负载功率因数实验

如图1.4.4所示的实验线路中，按2.2μf、4.7μf、6.9μf、依次并上电容器c1、c2、c3。当电容变化时，分别记录功率表及电压表读数，测得三条支路电流i、il、ic的值。测量数据记入表1.4.2。

表1.4.2日光灯功率因数提高实验参数测量

注：表中i为i的计算值，i?il?ic，其中il和ic为上表中测量值。图1.4.4日光灯交流电路 ? ? ? 1.4.6 实验思考题

1．给出实验内容（1）中计算ra、rl、l的计算过程及公式，将结果填入表1.4.1中。2．计算出本实验中灯管消耗的功率pa和镇流器消耗的功率pl。3．画出实验内容（2）当电容为0、2.2μf、4.7μf、6.9μf时类似图1.4.3的电压电流相量图，要求计算出各总电流i与总电压u的相位差角，给出公式及计算过程。4．若要使本实验中日光灯电路完全补偿（也就是功率因数提高到1），需要并联多大容值的电容？请给出计算式并计算出最后结果。5．是否并联电容越大，功率因数越高？为什么？ 6．当电容量改变时，功率表有功功率的读数、日光灯的电流、功率因数是否改变？为什么？ ? ? 1.4.7 实验注意事项 1．本实验用交流市电220v，用单相自耦调压器来实现电压调节，当供电电源电压为220v时，调压器的输出可在0~250v之间连续调节，务必注意人身和设备的安全。注意电源的火线和地线，在实际安装日光灯时，开关应接在火线上。2．在使用自耦调压器过程中，接通电源前，都必须将电压调至零电压处（即逆时针旋转到头，然后再合上电源，逐渐增大电压至需要值。3．不能将220 v 的交流电源不经过镇流器而直接接在灯管两端，否则将损坏灯管。4．功率表、电压表、电流表要正确接入电路，电流表应串入电路中测量电流。5．电路接线正确，日光灯不能起辉时，应检查起辉器及其接触是否良好。6．每次改接线路，一定要在断开电源的情况下进行，以免发生意外。1.4.8 实验报告要求

1．结合实验思考题，完成表1.4.1和表1.4.2的数据计算。2．根据实验数据说明日光灯电路并联电容器后总电流变化与电容量的关系，电容量过大对电路性质有什么影响。

3．以电容c的值为自变量绘制cos?曲线。4．小结本实验得到的结论和心得体会。*5.根据实验数据，分别绘出电压、电流相量图，验证相量形式的基尔霍夫定律。篇二：电路基础实验报告 日光灯功率因素改善实验

实验题目: 日光灯电路改善功率因数实验

一、实验目的

1、了解日光灯电路的工作原理及提高功率因数的方法；

2、通过测量日光灯电路所消耗的功率，学会电工电子电力拖动实验装置；

3、学会日光灯的接线方法。

二、实验原理

用p、s、i、v分别表示电路的有功功率、视在功率、总电流和电源电压。

按定义电路的功率因数cos?? pp?。由此可见，在电源电压且电路的有功功siu 率一定时，电路的功率因数越高，它占用电源（或供电设备）的容量s就越少。

日光灯电路中，镇流器是一个感性元件（相当于电感与电阻的串联），因此它是一个感性电路，且功率因数很低，约0.5—0.6。

提高日光灯电路（其它感性电路也是一样）功率因数的方法是在电路的输入端并联一定容量的电容器。如图7-1所示：

图7-1 图7-2 图7-1 并联电容提高功率因数电路 图7-2 并联电容后的相量图

图7-1中l为镇流器的电感，r为日光灯和镇流器的等效电阻，c为并联的 ?，电容支路电流i?（等?，灯管支路电流i电容器，设并联电容后电路总电流irlc 于未并电容前电路中的总电流），则三者关系可用相量图如图7-2所示。由图7-2 ?的相位差为?，功率因数为?，i?与总电压u知，并联电容c前总电流为ilrlrl?，i?与总电压u?的相位差为?，功率因数为cos?l；并联电容c后的总电流为i cos?；显然cos?＞cos?l，功率被提高了。并联电容c前后的有功功率 ?减小，p?irlucos?l?iucos?，即有功功率不变。并联电容c后的总电流i 视在功率s?iu则减小了，从而减轻了电源的负担，提高了电源的利用率。

三、实验设备

电工电子电力拖动实验装置一台，型号：th-dt、导线若干

四、实验内容

1、功率因数测试 按照图7-3的电路

实验电路如图7-3所示，将三表测得的数据记录于表7-1中。

图7-3 日光灯实验电路 w为功率表,c用可调电容箱。

五、实验数据与分析

实验分析： s=ui（保留三位有效数据）220*0.410=90.2 w cosф=0.420 220*0.365=80.3 w cosф=0.480 220*0.395=86.9 w cosф=0.500 220*0.280=61.6 w

cosф=0.610

220*0.230=50.6 w

cosф=0.730 220*0.265=58.3 w

cosф=0.720

220*0.200=44.0 w

cosф=0.860 220*0.210=46.2 w

cosф=0.900

220*0.230=50.6 w

cosф=0.770 220*0.270=59.4 w cosф=0.730 220*0.770=169w cosф=0.310 根据s=ui，由表7-1可知，在一定范围内，有功功率p一定时，功率因素cosф越大，视在功率s越少

表7-2

六、结论

在日光灯电路中，在一定范围内，电容值越大，视在功率越

少，有电源电压且电路的有功功率一定时，随电路的功率因素提高，它占用电源的容量s就降低，负载电流明显降低。篇三：日光灯电路实验 4.3 日光灯电路的联接及功率因数的提高

一.实验目的

1.学习功率表的使用；

2.学会通过u、i、p的测量计算交流电路的参数； 3.学会如何提高功率因数。

二.原理及说明

日光灯结构图如图4.3-1所示，k闭合时，日光灯管不导电，全部电压加在启辉器两触片之间，使启辉器中氖气击穿，产生气体放电，此放电产生的一定热量使双金属片受热膨胀与固定片接通，于是有电流通过日光灯管两端的灯丝和镇流器。短时间后双金属片冷却收缩与固定片断开，电路中电流突然减小；根据电磁感应定律，这时镇流器两端产生一定的感应电动势，使日光灯管两端电压产生400至500v高压，灯管气体电离，产生放电，日光灯点燃发亮。日光灯点燃后，灯管两端电压降为100v左右，这时由于镇流器的限流作用，灯管中电流不会过大。同时并联在灯管两端的启辉器，也因电压降低而不能放电，其触片保持断开状态。

日光灯工作后，灯管相当于一电阻r，镇流器可等效为电阻rl和电感l的串联，启辉器断开，所以整个电路可等效为一r、l串联电路，其电路模型如图4.3-2所示。

三.仪器设备

电工实验装置 ：dg032、dy02t、dg054-1t 注意 ：1.测电压、电流时，一定要注意表的档位选择，测量类型、量程都要对应。2.功率表电流线圈的电流、电压线圈的电压都不可超过所选的额定值。3.自耦调压器输入输出端不可接反。4.各支路电流要接入电流插座。5.注意安全,线路接好后，须经指导教师检查无误后，再接通电源。

四.实验步骤 1.测量交流参数

对照实验板如图4.3-3接线(不接电容c)。

调节自耦调压器输出，使u=220v，进行测试，填表4.3-1。

表4.3-1 测量交流参数 2.提高功率因数

按表4.3－2并联电容c，令u=220v不变，将测试结果填入表4.3-2中。表4.3-2 并电容后测量

五.实验报告 1.若直接测量镇流器功率，功率表应如何接线，作图说明。2.说明功率因数提高的原因和意义。3.电容是否能提高功率因数。篇四：实验3 日光灯电路及功率因数的提高

实验三 交流电路的研究

一、实验目的

1、学会使用交流数字仪表（电压表、电流表、功率表）和自耦调压器；

2、学习用交流数字仪表测量交流电路的电压、电流和功率；

3、学会用交流数字仪表测定交流电路参数的方法；

4、加深对阻抗、阻抗角及相位差等概念的理解。

5、研究提高感性负载功率因数的方法和意义；

二、实验原理

1、交流电路的电压、电流和功率的测量

正弦交流电路中各个元件的参数值，可以用交流电压表、交流电流表及功率表，分别测量出元件两端的电压u，流过该元件的电流i和它所消耗的功率p，然后通过计算得到所求的各值，这种方法称为三表法，是用来测量50hz交流电路参数的基本方法。计算的基本公式为：

电阻元件的电阻：r? uriuliuci pi 2 或r? xl2?f 12?fx c 电感元件的感抗xl?，电感l? 电容元件的容抗xc?，电容c? ui xr 串联电路复阻抗的模z? pi 2，阻抗角 ? ?arctg

其中：等效电阻 r?，等效电抗x?z 2 ?r 2 在r、l、c串联电路中，各元件电压之间存在相位差，电源电压应等于各元件电压的相量和，而不能用它们的有效值直接相加。

电路功率用功率表测量，功率表（又称为瓦特表）是一种电动式仪表，其中电流线圈与负载串联，（具有两个电流线圈，可串联或并联，以便得到两个电流量程），而电压线圈与电源并联，电流线圈和电压线

方法与电动式功率表相同，电压、电流量程分别选500v和3a。

2、提高感性负载功率因数的研究

供电系统由电源（发电机或变压器）通过输电线路向负载供电。负载通常有电阻负载，如白炽灯、电阻加热器等，也有电感性负载，如电动机、变压器、线圈等，一般情况下，这两种负载会同时存在。由于电感性负载有较大的感抗，因而功率因数较低。

圈的同名端（标有*号端）必须连在一起，如图3-1所示。本实验使用数字式功率表，连接

若电源向负载传送的功率p?uicos?，当功率p和供电电压u一定时，功率因数cos?越低，线路电流i就越大，从而增加了线路电压降和线路功率损耗,若线路总电阻为rl，则线路电压降和线路功率损耗分别为?ul?irl和?pl?i2rl；另外，负载的功率因数越低，表明无功功率就越大，电源就必须用较大的容量和负载电感进行能量交换，电源向负载提供有功功率的能力就必然下降，从而降低了电源容量的利用率。因而，从提高供电系统的经济效益和供电质量，必须采取措施提高电感性负载的功率因数。??cos?? pui 计算。

本实验的电感性负载用铁心线圈，（日光灯镇流器）电源用220v交流电经自耦调压器调压供电。

三．实验设备 1．交流电压表、电流表、功率表（在控制屏）2．自耦调压器（输出可调的交流电压）3．neel—17（或eel—

52、eel—55或meel—001、meel—02）—30w镇流器，630v/4.3μf电容器，电流插头，40w/220v白炽灯，30w日光灯 四．实验内容

1．测量日光灯电路

日光灯电路如图3-2所示，功率表的连接方法见图3-1，交流电源经自耦调压器调压后向负载日光灯供电。将电压u调到220v，测量日光灯管两端电压ur、镇流器电压url和总电压u以及电流和功率，并记入自拟的数据表格中。2．提高感性负载功率因数实验 按图3-2组成实验电路经指导老师检查后，按下按钮开关，调节自耦变压器的输出电压为220v，记录功率表、功率因数表、电压表和电流表的读数，接入电容，从小到大增加电容值，记录不同电容值时的功率表、功率因数表、电压表和电流表的读数，并记入表3-1中。实210v，以便对实验数据进行比较。

验中用电流取样插头测量三个支路的电流。在实验过程中，一直要保持负载电压u2等于

注意：日光灯启动时电流较大（约0.6a），工作时电流约为0.37a，注意仪表量程选择。

五．实验注意事项 1．通常，功率表不单独使用，要有电压表和电流表监测，使电压表和电流表的读数不超过功率表电压和电流的量程； 2．注意功率表的正确接线，上电前必须经指导教师检查； 3．自耦调压器在接通电源前，应将其手柄置在零位上，调节时，使其输出电压从零开始逐渐升高。每次改接实验负载或实验完毕，都必须先将其旋柄慢慢调回零位，再断电源。必须严格遵守这一安全操作规程。

六．预习与思考题

1．自拟实验所需的表格；

2．参阅课外资料，了解日光灯的电路连接和工作原理； 3．当日光灯上缺少启辉器时，人们常用一根导线将启辉器插座的两端短接一下，然后迅速断开，使日光灯点亮；或用一只启辉器去点亮多只同类型的日光灯，这是为什么？

4．了解功率表的连接方法； 5．了解自耦调压器的操作方法。6．电感性的负载为什么功率因数较低？负载较低的功率因数对供电系统有何影响？为什么？

7．为了提高电路的功率因数，常在感性负载上并联电容器，此时增加了一条电流支路，试问电路的总电流是增大还是减小？此时感性负载上的电流和功率是否改变？

8．提高线路功率因数为什么只采用并联电容器法，而不用串联法？

七．实验报告要求 1．根据实验1的数据，计算镇流器的参数（电阻r和电感l）；

2．根据实验2的数据，画出各个电压和电流的相量图，说明各个电压之间的关系。3．根据实验2数据，计算出日光灯和并联不同电容器时的功率因数，并说明并联电容器对功率因数的影响。绘制出功率因数与所并电容的曲线，所并电容是否越大越好? 4．根据表3-1中的电流数据，说明 i＝ic＋irl吗？为什么？ 7．画出所有电流和电源电压的相量图，说明改变并联电容的大小时，相量图有何变化？ 8．根据实验2数据，从减小线路电压降、线路功率损耗和充分利用电源容量两个方面说明提高功率因数的经济意义。

9．回答思考题6、7、8。篇五：日光灯实验

实验报告

课程名称：电网络分析实验 指导老师：姚缨缨 成绩：__________________ 实验名称：耦合电感等效参数的电工测量法与传递误差 实验类型：研究探索型同组学生姓名：________

一、实验目的和要求（必填）

二、实验内容和原理（必填）

三、主要仪器设备（必填）

四、操作方法和实验步骤

五、实验数据记录和处理

六、实验结果与分析（必填）

七、讨论、心得

一、实验目的和要求? 1.学习电感线圈的直流电阻和自感的测量方法 2.学习交流电路中耦合电感线圈的互感系数的测量方法 3.了解间接测量中测量误差的传递方式

4.对各种测量方案进行比较，学会选择电路参数测定的最佳方案

二、实验内容和原理 ?

三、主要仪器设备

1.数字万用表 2.电工综合实验台 3.dg10互感线圈实验组件 4.dg11单向变压器实验组件

四、操作方法和实验步骤? 方案1：二次侧开路伏安法,11’接交流电源,22’开路,测量i1,u1,u2,然后交换位置 方案2、3：正向串联/反向串联伏安法测量

方案4：

²三表法测量线路：

实验名称：耦合电感等效参数的电工测量法与传递误差 姓名：刘震 注意

学号：3130104721 1.线圈用漆包铜线绕制而成，通过不同电流时所引起的发热程度不同，这将影响线圈的直流电阻值。各实验任务的实验先后顺序，会影响线圈的通电时间，并最终对实验结果产生影响。

方案上要预先考虑直流电阻在实验过程中的变化对最终结果的影响，并考虑如何减小这种影响。

五、实验数据记录和处理? 1.直流法测r1、r2 u1=2.83v i1=155.3ma；r1=u1/i1=18.2ω u2=3.98v i2=151.5ma；r2=u2/r2=26.3ω l1=1/w*√(u1/i1(1))^2-r1^2)=1/314*√(5.13/0.163)^2-18.2^2)=0.08177h l2=1/w*√(u1/i1(2))^2-r2^2)=1/314*√(5.13/0.189)^2-26.3^2)=0.02137h m12=u2k/wi1=0.825/(314*0.163)=0.01612h m21=u1k/wi2=0.958/(314*0.189)=0.01614h m1=(m12+m21)/2=16.13mh 正向串联测互感： m2=1/314*(√((15.42/0.251)^2-(18.2+26.3)^2))-(0.08177+0.02137)=0.03175h=31.75mh 正反向串联法测互感： m4=1/628*[√((15.42/0.251)^2-(18.2+26.3)^2)-√((15.19/0.297)^2-(18.2+26.3)^2)=0.02730h=27.30mh 4.三表法测量l1、l2 测量l1：r0=p/i^2=16.17ω z=u/i=30.83ω x0=√(z^2-r^2)=26.24ω l=(1/w)*x0=83.60mh 测量l2：r0=p/i^2=25.78ω z=u/i=27.93ω x0=√(z^2-r^2)=26.24ω l=(1/w)*x0=34.28mh

六、实验结果与分析? 1.查表知直流电压表与直流电流表的测量精度均为0.5级 则du1=0.5%*2.83v=0.01415v di1=0.5%*0.1553a=0.0007765a du2=0.5%*3.98v=0.0199v di2=0.5%*0.1515a=0.0007575a 2.查表知交流电压表与交流电流表的测量精度均为0.5级 则du=0.5%*5.13v=0.02565v di1(1)= 0.5%*0.163a=0.000815a

di1(2)= 0.5%*0.189a=0.000945a

du2(1)= 0.5%*0.825v=0.004125v du2(2)= 0.5%*0.958v=0.00479v 3.对开路电压法的误差分析

由 得dr1= 0.2ω dr2=0.3ω

由 得dl1=2.26mh dl2=7.21mh 由 得dm12=0.16mh dm21= 0.16mh 误差分析：

由实验结果可以看出本实验存在一定误差，开路电压法测量l2时误差较大。测量r1,r2,l1,m时，误差较小。三表法测量得到的自感与开路电压法较为接近，而正向串联法和正反向串联法测得的互感与开路电压法测得的互感差距较大。

由计算公式及误差传递公式可以看出，正反串联法测互感由于减去了中间变量 l1、l2，使系统误差大大减小。如果测量时能够保持电压（电流）的大小不变，并使用同一电压（电流）表在同一量程下测量，则可保证电压（电流）的基本误差性质相同，这时上式中某些小括号内的后两项与第一项之间就可以相互抵偿，从而使总误差减小。实验的主要误差分析如下所述： 1.电流表、电压表存在有仪表误差，交流电源的不稳定造成的误差； 2.线圈用漆包铜线绕制而成，通过不同电流时所引起的发热程度不同，这将影响线圈的直流电阻值 3.各实验任务的实验先后顺序，会影响线圈的通电时间，进而导致线圈发热程度不同，等效电阻r的不同，并最终对实验结果产生影响； 最终结果（取开路电压法的值）： r1=(18.2±0.2)ω r2=(26.3±0.3)ω l1=(81.77±2.26)mh l2=(21.37±7.21)mh m1=(16.13±0.16)mh

七、讨论与心得

1.讨论 互感实验用的电感能不能作为下一次日光灯实验备用方案的负载？ 我的想法：将电感正向串接，用16v变压器输入，需要同时串接电阻。经多次仿真结果显示能将最佳补偿点控制在7μf左右，同时功率表读数在1.2w左右，电阻的功率也没有超过1w。

另外，使用此方案，初始的功率因数高达0.9，虽然能看出补偿效果，但是效果实在不明显。如果要减小电阻，增大补偿效果，最佳补偿点需大于8μf。

与同学们讨论的结果是，使用小电感小电阻串联，并使用变压器提供电源的方式具备可行性，但存在不足，有同学计算出如果要将初始功率因数控制在0.8以下，而且最佳补偿点在8μf的话，需要460mh的电感。

第二篇：日光灯原理教案

日光灯原理

教学目标 知识目标

1、知道普通日光灯的组成和电路图，知道日光灯管在电亮和正常发光时对电压和电流的不同要求．

2、知道起动器和镇流器的构造和工作原理．

能力目标

通过学生动手安装日光灯，培养学生的动手能力． 情感目标

通过分析事例，培养学生全面认识和对待事物的科学态度．

教学建议 教材分析

本两节的内容可以安排学生自学为主完成．由于日光灯是学生们经常接触的简单电器，容易引起学生的兴趣．镇流器的作用是本节课的重点内容． 教法建议

本节课后的思考和讨论，对深入理解所学的知识是十分有益的，建议教师引导学生思考和讨论，这样可以培养学生对实际问题的理解能力．有条件的学校，建议教师可以在课外知道学生自己动手安装日光灯，但是必须要在教师的指导下进行，注意安全用电．

教学设计方案 教学过程：

一、引入部分：上节课我们已经学过自感现象，自感现象是广泛存在的，利用自感现象的一个常见的例子——日光灯

二、新课教学：

①结合日光灯工作原理的示教板，说明日光灯电路结构．接通电路让学生观察日光灯的启辉过程．

②提出问题，安排学生阅读课本共整理笔记，进行自学． 回答以下问题：

A、灯管、起动器、镇流器的构造及它们的连接特点．

B、起动器中双金属片的工作原理．

C、激发灯管中的水银蒸汽导电的高电压是怎么获得的？

D、目光灯的“白光”是哪里发出的？

E、日光灯正常发光时，镇流器起什么作用．

教师归纳总结：

日光灯的镇流器就是利用自感现象的一个例子．如下所示的电路图，日光灯主要由灯管 起动器、镇流器、组成．灯管工作原理：灯管内水银蒸汽导电，发出紫外线，使管壁上荧光粉发出白光，要激发水银蒸汽导电需要很高的电压，日光灯正常工作时又需要比220V低很多的电压．

为满足这些要求设置了镇流器和起动器，起动器的作用是开关闭合后把连接灯管两端灯丝的电路接通，电路接通后经过一小段时间又使电路自动断开．

镇流器在起动器把电路突然中断的瞬间，由于自感现象而产生一个瞬时高压加在灯管上，满足激发水银蒸汽导电需要高压的要求，使日光灯管成为通路开始发光．日光灯正常工作时，从图中可以看出交流电不断通过镇流器和灯管（不经过起动器），由于自感现象镇流器的线圈中产生自感电动势阻碍电流变化，起到降压作用，灯管两端电压比220V低很多，满足正常工作要求．

（讲解过程中可以配合日光灯电路原理模拟演示）

讨论：课后思考题讨论

日光灯的启动器是装在专用插座上的，当日光灯正常发光后，取下启动器，会影响灯管发光吗？为什么？如果启动器丢失，作为应急措施，可以用一小段带绝缘外皮的导线启动日光灯吗？怎样做？请简述道理．

如果电容器两端电压过高．电容器的绝缘层就会变成导体将两极连在一起，这种情况叫做电容器的击穿，日光灯启动器的电容击穿是常出现的故障，为什么常出现这种故障呢？启动器击穿后，就不能使日光灯管发光了，为什么？

作业：组织学生利用课外时间动手安装日光灯．

第三篇：教室日光灯控制系统设计

传感器应用课题

题 目

教室日光灯控制系统设计

专 业 电气控制与自动化

班 级 电气工程与自动化2010级2班

姓名/学号

2012年 11月 24日

教室日光灯控制系统

教室日光灯控制系统设计

摘 要：常言道“眼睛是心灵的窗户”,而灯则是指引心灵的方向标。在生活中，我们无时无刻不在地使用着灯,当我们在校园的时候我们需要来到教室里学习,然而当大家离开教室时有许多教室的灯依然亮着,这样就会造成大量资源浪费,因此我们设计一种既不浪费国家电力又很方便实用的照明灯系统是很有实用价值意义的一件事。

关键词：传感器；PLC;延时电路

教室日光灯控制系统

1课题研究的目

（1）锻炼学生自学能力和灵活运用所学知识的能力,写作能力和口头表达能力（2）锻炼学生团队协作精神

2课题设计的原理

当教室里有人时，日光灯就亮，当无人的时候，经过几分钟，灯熄灭。在白天光线很亮的情况下，即使教室中有人，日光灯也不亮。

3设计思路

(1).该设计需要两种传感器，热感应传感器与光线传感器。(2).“当无人的时候，经过几分钟，灯熄灭。”由此可知在电路中热感应传感器应该串联一个时间继电器。

(3).“在白天光线很亮的情况下，即使教室中有人，日光灯也不亮。”由此可知光线传感器应该实现电路的关断功能。

(4).要使该电路正常工作，那么光线传感器不应放置在教室内部，因为该电路控制的日光灯本身便会影响光感应传感器，使电路失效。

(5).电路有多种控制方法，我们选择PLC作为电路的控制部分，因为PLC.编程简单而且可以用PLC内部的定时器来代替时间继电器，节省成本、简化电路。

4资料查找（1）热释电传感器

热释电传感器又称人体红外传感器，被广泛应用于防盗报警、来客告知及非接触开关等红外领域。

压电陶瓷类电介质在电极化后能保持极化状态，称为自发极化。自发极化随温度升高而减小，在居里点温度降为零。因此，当这种材料受到红外辐射而温度升高时，表面电荷将减少，相当于释放了一部分电荷，故称为热释电。将释放的电荷经放大器可转换为电压输出。这就是热释电传感器的工作原理。

当辐射继续作用于热释电元件，使其表面电荷达到平衡时，便不再释放电荷。因此，热释电传感器不能探测恒定的红外辐射。（2）光线传感器

教室日光灯控制系统

2002年的 诺基亚7650(7650还带有扬声器感应)开始，便有了光线传感器，它的好处就是可以根据手机所处环境的光线来调节手机屏幕的亮度和键盘灯。比

如在光线充足的地方，屏幕很亮，键盘灯就会关闭；相反，在暗处，键盘灯就会亮，屏幕较暗(与屏幕亮度的设置也有关系)，这样既保护了眼睛又节省了能量，一举两得。而且光线传感器在进入睡眠模式的时候，会发出蓝色周期性闪动的光，甚是好看。

光线传感器位于前摄像头旁边的一个小点，如果在光线充足的情况下（室外或者是灯光充足的室内），大概在2-3秒之后，键盘灯会自动熄灭，即使你再操作机子，键盘灯也不会亮, 除非到了光线比较暗的地方，又一个键盘灯才会自动的亮起来； 如果在光线充足的情况下，你试着用手将光线感应器遮上，2-3秒之后，键盘灯会自动亮起来，这个就是光线感应器的作用，是起到一个节电的功能，毕竟这个机子很费电。

怎样检测光线感应器是否有问题, 下面来看看你的光线传感器是不是正常工作的：

在待机状态下，将手机的副摄像头左边的光线传感器置于台灯或强光下，按“挂断”键，手机键盘灯应熄灭，LCD背景灯应常亮。

在待机状态下，将手机的副摄像头左边的光线传感器用手指遮住，按“挂断”键，手机键盘灯应开启，LCD背景灯应稍暗。

如果你的键盘灯不能像上述一样变化，而是在任何情况下都是常亮的话，那你的机器就是有问题的了。

（3）时间继电器原理

在交流电路中常采用空气阻尼型时间继电器,它是利用空气通过小孔节流的原理来获得延时动作的。它由电磁系统、延时机构和触点三部分组成。

时间继电器可分为通电延时型和断电延时型两种类型。

空气阻尼型时间继电器的延时范围大(有0.4～60s和0.4～180s两种)，它结构简单,但准确度较低。

当线圈通电（电压规格有ac380v、ac220v或dc220v、dc24v等）时，衔铁及托板被铁心吸引而瞬时下移，使瞬时动作触点接通或断开。但是活塞杆和杠杆不能同时跟着衔铁一起下落，因为活塞杆的上端连着气室中的橡皮膜，当活塞杆在释放弹簧的作用下开始向下运动时，橡皮膜随之向下凹, 上面空气室的空气变得稀薄而使活塞杆受到阻尼作用而缓慢下降。经过一定时间，活塞杆下降到一定位置，便通过杠杆推动延时触点动作，使动断触点断开，动合触点闭合。从线圈

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通电到延时触点完成动作，这段时间就是继电器的延时时间。延时时间的长短可以用螺钉调节空气室进气孔的大小来改变。吸引线圈断电后，继电器依靠恢复弹簧的作用而复原。空气经出气孔被迅速排出。[2]（4）接触器

接触器（Contactor）狭义上是指能频繁关合、承载和开断正常电流及规定的过载电流的开断和关合装置。它应用于电力、配电与用电。接触器广义上是指工业电中利用线圈流过电流产生磁场，使触头闭合，以达到控制负载的电器。接触器由电磁系统（铁心，静铁心，电磁线圈）触头系统（常开触头和常闭触头）和灭弧装置组成。（5）PLC 可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，），它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。

PLC的优点

1.使用方便，编程简单

采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言，而无需计算机知识，因此系统开发周期短，现场调试容易。另外，可在线修改程序，改变控制方案而不拆动硬件。

2.功能强，性能价格比高

一台小型PLC内有成百上千个可供用户使用的编程元件，有很强的功能，可以实现非常复杂的控制功能。它与相同功能的继电器系统相比，具有很高的性能价格比。PLC可以通过通信联网，实现分散控制，集中管理。3.硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强

PLC产品已经标准化、系列化、模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，用户能灵活方便地进行系统配置，组成不同功能、不同规模的系统。PLC的安装接线也很方便，一般用接线端子连接外部接线。PLC有较强的带负载能力，可以直接驱动一般的电磁阀和小型交流接触器。

硬件配置确定后，可以通过修改用户程序，方便快速地适应工艺条件的变化。

4.可靠性高，抗干扰能力强

传统的继电器控制系统使用了大量的中间继电器、时间继电器，由于触点接触不良，容易出现故障。PLC用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件元件，接线可减少到继电器控制系统的1/10-1/100，因触点接触不良造成的故障大为减少。

教室日光灯控制系统

PLC采取了一系列硬件和软件抗干扰措施，具有很强的抗干扰能力，平均无故障时间达到数万小时以上，可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场，PLC已被广大用户公认为最可靠的工业控制设备之一。5.系统的设计、安装、调试工作量少

PLC用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少。

PLC的梯形图程序一般采用顺序控制设计法来设计。这种编程方法很有规律，很容易掌握。对于复杂的控制系统，设计梯形图的时间比设计相同功能的继电器系统电路图的时间要少得多。

PLC的用户程序可以在实验室模拟调试，输入信号用小开关来模拟，通过PLC上的发光二极管可观察输出信号的状态。完成了系统的安装和接线后，在现场的统调过程中发现的问题一般通过修改程序就可以解决，系统的调试时间比继电器系统少得多。6.维修工作量小，维修方便

PLC的故障率很低，且有完善的自诊断和显示功能。PLC或外部的输入装置和执行机构发生故障时，可以根据PLC上的发光二极管或编程器提供的信息迅速地查明故障的原因，用更换模块的方法可以迅速地排除故

5所需元件

热释电传感器(SEBBA SB0072)光线传感器(SENBA D57系列)时间继电器（SXJ48-V）接触器(ZAJ9)PLC(西门子S7-200 CPU224)6项目电路设计

整个电路分两部分：控制电路与工作电路

（1）控制电路：以PLC为控制中心，热释电传感器、光线传感器作为PLC的两个输入端，PLC的输出端接控制日光灯开关的线圈。（2）工作电路：包括接触器与日光灯（3）系统原理框图

教室日光灯控制系统

（4）PLC程序设计 PLC梯形图如下：

如图所示，热释电传感器与光线传感器分别接PLC的X0、X1两输入端，线圈Y0接接触器。① 当光线传感器得到感应时，即白天光线充足时，X1的常闭触点断开，线圈不得电，电路无法工作。当光线传感器X1无信号或弱信号输出时，即夜晚光线不足时，电路才能正常工作。② 当有人进入教室，热释电传感器得到感应，此时X0的常开触点闭合、常闭触点断开，线圈Y0得电并自锁，此时日光灯亮。当所有人离开教室，热释电传感器停止感应，电路启动断电延时程序，经180秒（3分③ 钟）后，线圈断电，日光灯灭。

传感器位置图示

教室日光灯控制系统

光线传感器位置a：此位置位于上方墙角，受到日光灯光照的干扰较小，适用于抗干扰力强，精度高，价格较昂贵的光线传感器。

光线传感器位置b：此位置位于窗台，基本上完全不受室内日光灯光线的干扰，但是传感器本身却易受到雨水等因素的影响，适用于抗干扰能力弱，精度较低，价格便宜的光线传感器。

7总结

本次课程设计选题是由我们小组3人讨论决定的，完成设计我们小组用时2个星期。在课题可行性的方面上我们觉得这个课题很适合我们现阶段的能力，在我们确定课题后，随即我们就分工任务。各自负责自己的部分，然后在一起讨论确定最佳的设计。

在编写课题设计时，我们一致认为最先确定设计的主要模块。开始认为在这个主要模块设计时不会花费很多的时间，之后才知道原来简单的事情自己动手也是这么的复杂。在很多细节的地方我们没有注意到。随后我们参考了很多的文献，也在网上收集了资料。不断修改，不断完善了我的课程设计。

在元器件的选择上，虽然没有要求做出实物，但是我们依然考虑到设计的经济适用，我们在网上收集了设计需要的元件。

这次课题设计培养了我们运用知识，分析问题，发现问题的能力。锻炼我们团队协作精神,通过这次课题设计我们也得到了深刻的感受。

参考文献：

教室日光灯控制系统

[1] 郁有文 常建 程继红.传感器原理及工程应用 第三版;西安电子科技大学出版社,2008 [2] 宋伯生.PLC编程理论 第二版;机械工业出版社 ,2009 [3] 李建兴.可编程序控制器应用技术；机械工业出版社，2004

第四篇：日光灯电子整流器维修经验

日光灯电子整流器维修经验

一。灯管不亮，屡烧保险

原因: 1.D1~D4整流二极管中有击穿短路的。

2.两只三极管有击穿短路的。

3.电源滤波电容C1漏电、容量减小或失效。正常C1在线测量正相绝缘电阻由很小到大于1MΩ逐渐增大，C1两端直流电压300V左右。

二.灯管不亮，保险完好。

原因: 1.电阻R1~R8中有被烧毁开路的。

2.电感L阻值过大（如不接灯管时测量A、B间电压为270V左右,而接灯管后不亮大多是电感阻值过大）。正常16W灯电感L线圈阻值在10Ω左右。

3.两只三极管V1、V2其中之一性能边差，致使参数不配对。

三.灯管两端发红，不能正常点亮。

原因：启动电容C6击穿短路。此电容应选用耐压为630V以上的，而常采用400V。故易被击穿。

四.灯管闪烁，无法正常启动。

原因：1.隔直耦合电容C5击穿。

2.相位校正电容C2容量偏大。

3.启动电容C6容量过小，如小于1000pF时极易出现本故障。

五.灯管亮度低。

原因：1.电源滤波电容C1容量减小。

2.灯管老化，从外观上能看到灯壁发黑发黄。C1虽然从1μF以上可点亮灯管，但容量较小将导致波峰系数增大，导致灯管过早发黑。如小于1μF会出现滚转光圈现象（即螺旋光），并伴有闪烁，将会缩短灯管使用寿命。

六.灯管点亮后呈网纹移动，且亮度较暗。

原因：两只三极管V1、V2特性变差，参数不配对。

七.灯管点亮后有网纹移动且有“吱吱”声。

原因：C1虚焊

八.灯管亮片刻便不在亮，且其中一只三极管严重发烫。

原因：电容C4失效导致停振。

第五篇：日光灯电路及功率因数的提高

日光灯电路及功率因数的提高

一、实验目的 ．研究正弦稳态交流电路中电压、电流相量之间的关系。2.掌握日光灯线路的接线。

3.理解改善电路功率因数的意义并掌握其方法。

二、原理说明

图 7-1

1.在单相正弦交流电路中，用交流电流表测得

各支路的电流值，用交流电压表测得回路各元件两 端的电压值，它们之间的关系满足相量形式的基尔 霍夫定律，即 Σ I ＝ 0 和Σ U ＝ 0。2.图 7-1 所示的 RC 串联电路，在正弦稳态信

号 U 的激励下，U R 与 U C 保持有 90o 的相位差，即当 图 7-2

R 阻值改变时，U R 的相量轨迹是一个半园。

U、U C 与 U R 三者形成一个直角形的电压三 角形，如图 7-2 所示。R 值改变时，可改

变 φ 角的大小，从而达到移相的目的。3.日光灯线路如图 7-3 所示，图中 A 是日光灯管，L 是镇流器，S 是启辉器，图 7-3 C 是补偿电容器，用以改善电路的功率因数（cos φ 值）。有关日光灯的工作原理请自行翻阅有关资料。

三、实验设备

序号 名称 型号与规格 数量 备注 1 交流电压表 0 ～ 500V 1 2 交流电流表 ０～ 5A 1 3 功率表（DGJ-07）4 自耦调压器 5 镇流器、启辉器 与 40W 灯管配用 各 1 DGJ-04 6 日光灯灯管 40W 1 屏内 7 电容器 1μF,2.2μF,4.7μF/500V 各 1 DGJ-05 8 白炽灯及灯座 220V，15W 1~3 DGJ-04 9 电流插座DGJ-04 图 17-3

四、实验内容

1.按图 7-1 接线。R 为 220V、25W 的白炽灯泡，电容器为 4.7 μ F/450V。经指导教师检查后，接通实验台电源，将自耦调压器输出(即 U)调至 220V。记录 U、U R、U C 值，验证电压三角形关系。

测 量 值

计 算 值

U'（与 U R，U C 组

成 Rt △）

△ U=U' － U △ U/U（V）（%））

U R U C U（V）

（V）（V）

（U'=

2.日光灯线路接线与测量。

图 7-4 按图 7-4 接线。经指导老师检查后，接通实验台电源，将自耦调压器的输出调至 220V，记录功率表、电压表读数。通过一只电流表和三个电流插座分别测得三条支路的电流。改变电容值，进行三次重复测量。数据记入表中。

电容值 测 量 数 值(μF)P(W)COS φ0

1+2.2

4.7

五、实验注意事项

计 算 值

U(V)I（A）I L(A)I C(A)I'(A)Cos φ

1.本实验用交流市电 220V，务必注意用电和人身安全。2.功率表要正确接入电路。

3.线路接线正确，日光灯不能启辉时，应检查启辉器及其接触是否良好。

六、预习思考题

1.参阅课外资料，了解日光灯的启辉原理。

2.在日常生活中，当日光灯上缺少了启辉器时，人们常用一根导线将启辉器的两端短接一下，然后迅速断开，使日光灯点亮（DGJ-04 实验挂箱上有短接按钮，可用它代替启辉器做试验。）；或用一只启辉器去点亮多只同类型的日光灯，这是为什么？

3.为了改善电路的功率因数，常在感性负载上并联电容器，此时增加了一条电流支路，试问电路的总电流是增大还是减小，此时感性元件上的电流和功率是否改变？ 4.提高线路功率因数为什么只采用并联电容器法，而不用串联法？所并的电容器是否越大越好？

七、实验报告

1.完成数据表格中的计算，进行必要的误差分析。

2.根据实验数据，分别绘出电压、电流相量图，3.讨论改善电路功率因数的意义和方法。4.装接日光灯线路的心得体会及其他。

验证相量形式的基尔霍夫定律。