灯管镇流器
发布日期：2019-02-06 18:05:26编辑：音乐人
概括：这道题是昝饶紊同学的课后物理练习题，主要是关于灯管镇流器，指导老师为和老师。20世纪80年代后期，美国将环型电感镇流器应用在紧凑型节能荧光灯上，1988年Midwest Toriod公司开始批量生产。我国相继于90年代初开始生产。 镇流器(ballast resistor)是日光灯上起限流作用和产生瞬间高压的设备，它是在硅钢制作的铁芯上缠漆包线制作而成，这样的带铁芯的线圈，在瞬间开/关上电时，就会自感产生高压，加在日光灯管的两端的电极(灯丝)上。这个动作是交替进行的，当启辉器(跳泡)闭合时，灯管的灯丝通过镇流器限流导通发热;当启辉器开路时，镇流器就会自感产生高压加在灯管的两端灯丝上，灯丝发射电子轰击管壁的萤光粉发光，启辉器反复几次通断，就会反复几次这样的动作，从而打通灯管。当灯管正常发光时，内阻变小，启辉器就始终保持开路状态，这样电流就稳定的通过灯管、镇流器工作了，使灯管正常发光。由于镇流器在日光灯工作时，始终有电流通过，所以容易产生振动，并且会发热，所以有镇流器的日光灯，特别是镇流器质量不好时，会产生很大的声音，用的时间长了，还容易烧毁。镇流器分电子镇流器和电感镇流器。
题目：灯管镇流器
解：设电路中电流为 I ,功率因数为 cosa 灯管的电阻为 R
根据题意可知：灯管功率 P = U * I * cosa = U1 * I 即：220 * I * cosa = 110 * I
得 cosa = 0.5
又 P = U1 * U1 / R 即 40 = 110 *110 / R 得 R = 302.5 Ω
cosa = R / Z 即：0.5 = 302.5 / Z 得 Z = 605 Ω
镇流器的感抗 XL = （ Z^2 - R^2)^0.5
即 XL = （ 605^2 - 302.5^2)^0.5 = 523.95 Ω
XL = 2 * π * f * L 即 523.95 = 2 * 3.14 * 50 * L
得 L = 1.67 H
若将功率因数提高到0.8 cosa 1 = R / Z1 即 0.8 = 302.5 / Z1 得 Z1 = 378.13 Ω
X = （ Z1^2 - R^2)^0.5
即 X = （ 378.5^2 - 302.5^2)^0.5 = 227.5 Ω
Xc = XL - X = 523.95 - 227.5 = 296.45
Xc = 1 / 2 * π * f * C 即 296.45 = 1 / 2 * 3.14 * 50 * C
C = 0.0000107 F = 10.7 uF
参考思路：
此题的求电容的方法是不正确的，因为接入电容的方式是并联，不满足xc=xl-xc，应该运用公式
举一反三
例1： 今有40W的日光灯一个,使用时灯管和镇流器（可近似地把镇流器看作是纯电感）串联在电压为220V,频率为50Hz的电源上,已知灯管工作时属于纯电阻负载,灯管两端的电压为110V,试求镇流器的感抗[物理练习题]
思路提示：
原功率因数cosφ0=110/220=0.5,φ0=arccos0.5=60°
新功率因数cosφ=0.8,φ=arccos0.8=36.9°
补偿电容C=P/(ωU^2)(tanφ0-tanφ)
=40/(314x220^2)(tan60°-tan36.9°)=40/15197600(1.732-0.751)=2.58x10^-6F=2.58μF
例2： 40W的荧光灯,接220V电源时（频率50Hz）,测得灯管电压为100V.若忽略镇流器电阻,求镇流器电感值.[物理练习题]
思路提示：
P = U * I,故 I = 40 / 220 = 0.182 A
电感压降UL = 220 - 100 = 120 V
电感感抗 Z = 120 / 0.182 = 660 Ω
感抗公式 Z = 2 π f L
因此L = Z / 2πf = 660 / (2 * 3.14 * 50) = 2.1 H (亨利)
例3： 有一盏40W的荧光灯,电源电压220V、50Hz,荧光灯管的电阻300Ω,镇流器电感量1.65H,求电路的功率因数
思路提示：
已知U=220伏 R=300欧姆 L=1.65亨
求得电路的感抗为 X L=2*3.14*50*L=314*1.65=518欧姆
电路的阻抗为 Z=根号下R^+XL^=根号下（300)^+(518)^=598欧姆
功率因数cos a =R/Z=300/598=0.50
例4： 日光灯电源220V,50Hz,灯管300欧,串联镇流器感抗500欧,求灯管两端电压与工作电流的有效值?[物理练习题]
思路提示：
电路的阻抗Rz＝√（R^2+RL^2）＝√（300^2+500^2）＝583欧姆.
电路功率因数θ＝R/Rz=300/583＝0.514
灯管工作电流有效值（视在电流）I=V/Rz＝220/583＝0.377A.
灯管两端工作电压V=I*R＝0.377*300＝113V.
例5： 在40W荧光灯电路中已知电源为220V,50Hz,灯管端电压为100V,功率消耗为40W,镇流器功率消耗为8W,灯管电流为0.4A,求电路的总有功功率,视在功率,无功功率和功率因数.初学者对一些专业名词还不太了
思路提示：
先解释下有功功率,视在功率,无功功率和功率因数
视在功率是指发电机发出的总功率,其中可以分为有功部分和无功部分.
有功部分是通过导线发热损失掉或纯电阻负载消耗的功率,这部分功率由于做了功而被称为有功功率.而无功功率则是损失在非纯电阻负载上的功率.
视在功率=有功功率+无功功率【注意这是矢量相加,满足三角形定则】
下面看怎么求：
视在功率S=UI【可以类比直流电路求电路总功率】
有功功率P=UIcosφ（这部分是用来做功发热发光的）
无功功率Q=UIsinφ【φ 称为功率因数角,是电压超前电流的相位差.这个角的余弦值就是功率因数啦】顺便提一下,纯电阻电路功率因数为1,即有功功率公式为P=UI（很熟悉了吧）
实战操练了：
视在功率S=UI=220v×0.4A=88W
有功功率题目其实已经告知了：P=40W+8W=48W
功率因数cosφ=P/S=48/88=0.545
无功功率用【三角形定则】求（关系式：S^2=P^2+Q^2）
【吐槽下百度,既然要我们回答各种问题,你好歹弄个公式编辑器给广大朋友用啊】
相关思考练习题：
题1：镇流器在灯管中起什么作用？
点拨：镇流器为灯管提供稳定的电流，利用了镇流器的感抗，是在等管点亮后起作用。 镇流器为灯管提供一个很高的启动电压，导通灯管。利用了镇流器的反电动势，用楞次定律解释，是在等管点亮前的瞬间起作用。
题2：灯管坏了还是镇流器坏了？ 怎么修？
点拨：买个备用灯管试试（常会用到的）。 不行就镇流器坏了，自己也能接上。
题3：怎么鉴别吸顶灯是灯管坏了还是镇流器坏了
点拨：可以使用万用表，测电笔或灯管对换试点。
题4：日光灯镇流器的作用原理
点拨：电源接通后，220V交流电经过镇流器，在镇流器互感的作用下产生约600V的高压，加在灯管上，灯管无反映，但并联在灯管另一边的起辉器，由于通过灯丝得到了600V的高压电，并加在了起辉器的两端，由于起辉器内部的氖泡承受不了600V的高压，击穿氖泡...
题5：荧光灯为什么要用镇流器？
点拨：荧光灯是靠电子撞击里面的荧光粉而发光，要求启动时稳定高压，正常工作后要有稳定的电流提供，所以必须要镇流器。 镇流器是日光灯上起限流作用和产生瞬间高压的设备，它是在硅钢制作的铁芯上缠漆包线制作而成，这样的带铁芯的线圈，在瞬间开/关...