《电工技术》任务4.4 荧光灯照明电路的安装与测试

cos 称为功率
因数，用来衡 量对电源的利 用程度。
总电压
总电流
u 与 i 的夹角
阻抗角 电压超前电流角
故 称为功率因数角
根据电压三角形可得：
P UI cos UR I I 2R
3） 无功功率Q
电阻消耗 的电能
储能元件上的瞬时功率的最大值
Q UI sin
U
U X
U R
表示交换功率的最大值，单位：var (乏)。
图4.76
例4-15电路图
8016.2(Ω)
4.4.2 功率的测试和功率因数的提高
1. 正弦交流电路中的功率
•
交流电源电压 U 22030V
•
电路中的电流
•
I
U
22030
2.7513.8（ A）
Z 8016.2
功率因数角就是阻抗角，即 θ 16.2
电路的功率因数 λ cosθ cos16.2 0.96
4.4.1 荧光灯照明电路的安装与测试
2. 荧光灯的工作原理
荧光灯的工作原理如图4.72所示。图4.72 荧光灯电路原理图 接通电源后，电源电压同时加在灯管和启辉器的两个电极上。电源电压太 低，不足以使灯管放电，而对启辉器来说，动、静触片间则会发生辉光放 电，使动触片的双金属片受热膨胀伸展与静触片接触，构成镇流器、灯管 灯丝和启辉器的启辉状态电流回路。电流流过灯丝，灯丝发热并发射电子， 启辉器的动、
有功功率 P
有功功率等于电路中各电阻有功功率之和，
或各支路有功功率之和。
i
i
P
I
2 i
Ri
或P
Ui Ii cos i
1
1
无功功率 Q
Ui 与 Ii 相位差
无功功率等于电路中各电感、电容无功功率之
和，或各支路无功功率之和。
∑ i
i
Q
I
2 i
(X
Li
X Ci )
或Q
Ui Ii sin i
1
1
4.4.1 荧光灯照明电路的安装与测试
3. 荧光灯等照明灯具安装的要求
荧光灯的安装方式有吸顶式和悬吊式，如图4.73所示。悬吊式安装时， 应将镇流器用螺钉固定在灯架的中间位置；吸顶式安装时，灯架与天花 板之间应留15mm 的间隙，以利通风，不能将镇流器放在灯架上，以免 散热困难，可将镇流器放在灯架外的其他位置。
4.4.2 功率的测试和功率因数的提高
2. 功率的测试
（a）结构示意图 （b）符号 图4.77 功率表的结构与符号
当测量直流电路功率时，功率表指针的偏转角度取决于负载电 流和电压的大小；当测量交流电路时，指针的偏转角度是与负 载电压、负载电流和功率因数成正比。
4.4.2 功率的测试和功率因数的提高
耗能元件上 的瞬时功率
储能元件上的 瞬时功率
在每一瞬间，电源提供的功率一部分被耗能元件消耗掉,一 部分与储能元件进行能量交换。
2）平均功率P （有功功率）
P 1
T
pdt
T0
1
T
[UI cos(1 cos 2t) UI sin sin 2 ω t]d t
T0
UI cos 单位: W
所以P UI cos
镇流器是具有铁芯的电感线圈，如图4.70所示。它的作用主要有三个： 在接通电源的瞬间，使流过灯丝的预热电流受到限制，防止预热过高而 烧断灯丝，同时也保证灯丝稳定放电；荧光灯启动时，与辉光启动器配 合产生瞬间高压点燃灯管；灯管发光工作后，维持灯管的工作电压和限 制灯管的工作电流，以保证灯管稳定工作。
辉光启动器俗称启辉器，由氖泡、纸质电容、出线脚和外壳等组成，如 图4.71所示。氖泡内装有静触片和U形动触片。纸质电容与氖泡并联， 其作用是：与镇流器线圈形成LC振荡电路，延长灯丝预热时间和维持脉 冲放电电压；吸收干扰电子设备的杂波信号。当电容因击穿而被剪除后， 启辉器仍可继续使用，但失去了吸收干扰杂波的功能。
4.4.2 功率的测试和功率因数的提高
2. 功率的测试
（2）正确连接测量线路 电动系测量机构的转动力矩方向和两线圈中的电流方向有关， 为了防止电动系功率表的指针反偏，接线时功率表电流线圈 标有“*”（或“• ”）记号的端钮必须接到电源的正极端， 而电流线圈的另一端则与负载相连，电流线圈以串联形式接 入电路中。功率表测量单相交流电时电压线圈标有“*” （或“• ”）的端钮可以接到电源端钮的任一端上，而另一电 压端钮则跨接到负载的另一端。 若接线正确，而功率表反转，表明该电路向外输出功率，这 时应将电流端钮换接一下。
4） 视在功率 S 电路中总电压与总电流有效值的乘积。
S UI Z I 2 单位：V·A
注： SN＝UN IN 称为发电机、变压器 等供电设备
的容量，可用来衡量发电机、变压器可能提供的最 大有功功率。
S P2 Q2 S PQ
注意：P、Q、S 都不是正弦量，不能用相量表示。
阻抗三角形、电压三角形、功率三角形
解：感抗、容抗、阻抗分别为
XL 2πfL 2 π 50127 103 40（Ω）
XC
1 2πfC
1 2 π 50 40106
80（Ω）
Z
（R
jXL）/ /(
jXC
)
R jXL ( jXC
R jXL jXC
)
（3300jj（404）0(j8800）)
10053.1 8090 10053.1
2
2020/7/12
4.4.1 荧光灯照明电路的安装与测试
实训4-12：荧光灯照明电路测试
实训流程： 按图4.68所示接线。经指导教师检查后接通实验台电源，调节自耦调压器 的输出，使其输出电压缓慢增大，直到日光灯刚启辉点亮为止，记下电压 表、电流表和功率表的指示值。然后将电压调至220V，测量功率P， 电 流I， 电压U，UL，UA等值，验证电压、电流相量关系。
4.4.1 荧光灯照明电路的安装与测试
实训4-13：悬吊式荧光灯的安装
（2）各部件安装。 ①将启辉器座固定在灯架的一端或一侧边上，两个灯座分别固定在灯架 的两端，中间的距离按所用灯管长度量好，使灯脚刚好插进灯座的插孔 中。 ②将镇流器用螺钉固定在灯架的中间位置。 ③安装好吊线盒和灯架的挂链吊钩，吊线盒固定在圆木上。圆木和挂链 吊钩应固定在平顶的木结构或木棒上，挂链也可挂在预制的吊环上，必 须牢固可靠。 ④将开关固定在侧墙的圆木上。控制荧光灯的开关应串接在相线上。一 般拉线开关的安装高度离地面2.5m，扳动开关（包括明装或暗装）离地 高度为1.4m。安装扳动开关时，方向要一致，一般向上为“合”，向下 为“断”。 （3）电路接线。各部件位置固定好后，进行接线。接线完毕要对照电 路图仔细检查，以防接错或漏接。然后把启辉器和灯管分别装入插座内。 接电源时，其相线应经开关连接在镇流器上，通电试验正常后，即可投 入使用。
有功功率 P UIcosθ 220 2.750.96 580.8(W)
视在功率 S UI 220 2.75 605(VA)
无功功率 Q S2 P2 6052 580.82 169.4(var)
4.4.2 功率的测试和功率因数的提高
2. 功率的测试
测量电功率的仪表叫功率表，或者瓦特表。它既可以测量直 流功率，也可测量交流功率，而且接线和读数的方法完全相 同。
图4.73 荧光灯的安装方式
4.4.1 荧光灯照明电路的安装与测试
实训4-13：悬吊式荧光灯的安装
实训流程： （1）安装前的检查。安装前先检查灯管、镇流器、启辉器等有无损坏， 镇流器和启辉器是否与灯管的功率相配合。特别注意，镇流器与日光灯 管的功率必须一致，否则不能使用。
图4.74 悬吊式荧光灯的安装
4.4.2功率的测试和功率因数的提高
1、正弦交流电路中的功率
1） 瞬时功率
设： i Im sin ω t
u Umsin(ω t )
p u i Um sin (ω t ) Imsin ω t
UI cosUI cos(2ωt )
UIcos(1 cos 2ω t) UIsin sin 2ω t
2. 功率的测试
2）功率表的使用 测量功率的仪表种类和形式很多，但它们一般都属于电动 系仪表，其使用方法如下。 （1）正确选择功率表的类型和量程 测直流或单相负荷的功率可用单相功率表，测三相负荷的 功率可用三相功率表，也可用单相功率表。 在测量功率前要根据负载的额定电压和额定电流来选择功 率表的量程。要保证功率表中的电流量程不小于负载电流， 电压量程不低于负载电压，而不能仅从功率量程来考虑。
Q S sin
5）功率因数
cos ：功率因数（用λ表示）。
cos P S
cos 1, 纯电阻
0， 纯电抗
一般地 , 有 0cos 1
4.4.2 功率的测试和功率因数的提高
【 例 4-15】 在 如 图 4.76 所 示 的 交 流 电 路 中 ， 已 知 R=30Ω ， L=127mH，C=40μF，U• 22030V 。求：电流，电源向电 路提供的有功功率P、无功功率Q、视在功率S及功率因数λ。
Q>0，表示网络吸收无功功率； Q<0，表示网络发出无功功率。
U
U X
U R
Q 的大小反映网络与外电路交换功率的大小。是由储能元
件L、C的性质决定的
Q UI sin
(UL UC )I I 2 ( X L XC ) UL I UC I
QL -QC
单位：var
电感和电容 与电源之间 的能量互换 之和
图4.68 荧光灯照明电路实验电路图
4.4.1 荧光灯照明电路的安装与测试
实训4-12：荧光灯照明电路测试
表4-15 荧光灯照明电路测量表
启辉值 正常工作值
P（W）
Cosθ
I（A）