2.2 相关知识和预习内容

2.2.1 日光灯电路的组成和工作原理

日光灯又称为荧光灯，是一种低压汞放电灯具，因为所发出的光接近于自然光，所以称之为“日光”灯。实际上荧光灯有日光色、冷白色和暖白色三种，除了直管形外还可以制成环形和U形等各种形状。

日光灯电路由灯管、镇流器和启辉器三部分组成（如图2.1（b）所示）。

图2.1 日光灯及其电路

1. 灯管

日光灯的灯管一般是一支细长的玻璃管，灯管的两端各有一个密封的电极（如图2.1（a）所示），灯管内充有低压汞蒸气及少量帮助启燃的氩气，灯管内壁涂有一层荧光粉。当灯管通电灯丝加热到一定温度时发射电子，电子在电场的作用下逐渐达到高速碰撞汞原子，使其电离产生紫外线，紫外线激励管壁上的荧光粉使之发出大量可见光。

2. 镇流器

镇流器是一个带铁心的电感线圈，镇流器的作用一是与启辉器配合产生瞬间高电压使灯管点亮，二是在日光灯正常工作时起限流作用。

3. 启辉器

在启辉器中有一个内充有氖气的小玻璃泡，里面装有一对电极：一个是固定的静触点，另一个是由双金属片制成的U形动触点（可见图2.1（b））。当启辉器通电后产生辉光放电使双金属片受热，由于双金属片的热膨胀系数不同，使之频繁地通、断电，起到一个自动开关的作用。与电极并联的小电容（电容量约0.005 ～0.02μF）的作用一是保护两个电极（触点），二是减小当启辉器频繁通、断时产生的电磁波对附近的无线电设备的干扰。电容器往往容易击穿，可以去掉不用，不会影响日光灯的正常工作。

4. 日光灯的工作原理

日光灯的点亮过程和工作原理如下：当如图2.1（b）所示的电路接通电源时，电源电压几乎全部加在启辉器两端，启辉器两电极间产生辉光放电使双金属片受热膨胀而与静触点接触，电流经镇流器、灯丝和启辉器构成回路使灯丝预热。由于启辉器的两个电极接触使辉光放电停止，经过1～3秒后双金属片冷却，又与静触点分离；分离后又产生辉光放电使双金属片受热膨胀而与静触点接触，……，如此频繁地通、断电，可在镇流器两端产生较高的自感电动势（可达400～600V），这个自感电动势与电源电压共同加在已预热的灯丝上，使灯丝发射大量的电子，并使灯管内的气体电离而放电，产生大量的紫外线激发灯管壁的荧光物质发出近似于日光的光线。

日光灯点亮后，启辉器不再动作，整个日光灯电路可以等效为一个电阻（包括灯管的电阻和镇流器线圈绕组的电阻）和一个电感（镇流器）的串联电路。镇流器串联在电路中起降低灯管两端电压和稳定电流之用，由于镇流器的电感较大，所以日光灯电路的功率因数较低（一般低于0.5，可见配套教材《电工与电子技术》表2.1），可以采用并联电容器的方法来提高电路的功率因数。

2.2.2 交流电流表、功率表和功率因数表的使用

在本次实训中，要测量交流电压、电流、功率和功率因数，除交流电压的测量可使用在“实训1”中已使用过的万用电表外，交流电流表、功率表（低功率因数瓦特表）和功率因数表都是第一次使用。在使用中，应注意正确选用这三种电表的量程，正确接线（注意同名端的连接）和读数。

2.2.3 预习内容

预习配套教材《电工与电子技术》第2章第2.4、2.5节有关电阻和电感串联电路、提高功率因数的相关内容。