日光灯电路及提高功率因数的方法

日光灯电路工作原理

如图一所示日光灯电路由灯管、启辉器和镇流器三部分组成。灯管两端有灯丝，内管壁上涂有荧光粉，灯管内还充有稀薄的水银蒸气。启辉器由充有惰性气体的小玻璃泡及内部的静金属片和动金属片组成。镇流器可以看成是一个大的电感线圈。接通交流电后， 220V的电压首先使启动器里的惰性气体放电发出辉光，从而使动金属片弯曲变形与静金属片接通，接通后惰性气体停止放电不再发出辉光，动金属片复位。此时镇流器产生一高压与220V交流电压同时加在灯管两端使水银蒸气导电，发出紫外线,涂在管壁上的荧光粉发出柔和的光。

理想日光灯等效电路及相量图见图二，设镇流器(L)为纯电感性元件， 日光灯管(A)在工作状态下为纯电阻性元件，令电流 I为参考相量，则U_A与I同相位，而U_L超前 I（90°），这样，电源电压U、镇流器两端电压U_L和灯管两端电压U_A就组成电压三角形。

提高功率因数的方法

　　为了降低电力系统的传输损失并提升负载端的稳压程度，一般会希望负载可以有较高的功率因数，最理想的情形是将功率因数提升到接近1.0的数值。输电系统中若加入功率因子修正的设备，可以改善输电网络的稳定性，使得视在功率下降，因此输电网络的效率也可以提升。一些因功率因数不佳，需要使用较高单位电费的客户也会进行功率因数修正，以提升功率因数，减少电费。

　　若负载功率因数超前，表示是因为负载中电容影响，使其电流波形领先电压波形，此时可以加入电感，抵消电容对功率因子的影响。反之，若负载为滞后功率因数，表示是因为负载中电感影响，使其电流波形落后电压波形，此时可以加入电容，抵消电感对功率因子的影响。

　　例如日光灯电路为电感性负载，因此常用加装电容器的方式来提升功率因数。并联电容器后，负载两端的电压与总电流的相位差为 ，电路图、向量图如下图所示。

　　并联电容器以后，电感性负载的电流和功率因数均未变化，但电压u和线电流i之间的相位差变小了，即cos变大了。这里我们讲的提高功率因数，是指提高电源或电网的功率因数，而不是指提高某个电感性负载的功率因数。

　　如果电容值选择适当，还可以使=0，此时功率表因数为最大值1。在电感性负载上并联了电容器以后，减少了电源与负载之间的能量互换，这时电感性负载所需的无功功率，大部分或全部都是就地供给（由电容器供给），也就是说，能量的互换现在主要或完全发生在电感性负载与电容器之间，因而使发电机容量能得到充分利用。应该注意，并联电容器以后，有功功率并未改变，因为电容器是不消耗电能的。