20W日光灯电路分析与实践
20W日光灯电路分析与实践
一 教学目标：
1.1 加深对单相交流电路基本物理量的理解。
1.2 对日光灯电路的工作原理，用实践的方法加以验证。
1.3 通过日光灯电路的安装方法，提高安装技能。
1.4 通过日光灯电路的测试，了解测试方法，提高仪表使用技能
1.5利用计算机技术对电路物理量的计算与仿真，理论与实际相互佐证，更加深入理解物理量的含义，突出适用特点，注入人文理念，提高学生专业技能与技术素养。
1.6培养学生安全操作、文明操作的良好习惯。
二 重点与难点：
2.1对安装，电参数测量，仿真分析多个过程的综合学习.。
2.2理解电参数理论数据与实际要求、实际发生现象的关联。
三 教学过程
3.1 回顾上一课时日光灯电路的工作原理，电路参数的计算方法。
3.2 参照图片完成日光灯电路的安装。
3.2.1教师示范讲解：元件的万用表检测、布局、导线连接、工艺要求。
3.2.2学生安装试验，教师适时指导。
元件的万用表检测参数如下：电源电压220V, 镇流器65Ω，启辉器，启辉电压180V。工艺要求，平直美观。
3.3 完成日光灯电路的测试（万用表、钳形表、兆欧表）
教师示范讲解：
3.3.1直流电阻的测量：灯丝电阻4Ω，、镇流器冷65Ω，热态电阻待测算、开关及接触电阻0或者∞。绝缘电阻20MΩ。
3.3.2交流电压的测量：电源端、镇流器端、灯管端电压的测量。
3.3.3交流电流的测量：用交流电流表、钳形表进行电流的测量，为提高测量精度，可增加钳口中导线匝数。
学生测试试验，教师适时指导。
3.4TINA仿真软件仿真：TINA仿真软件使用方法简介，该软件非常适合我们中职学生使用。作为一种实验工具它简洁、快速、明了、低成本，作为实物操作前很好的铺垫。
把电源电压及电路数据输入，记录其电压、电流,、功率等数据，与实测值进行比较，应该是基本接近的。
3.5运行Matlab Notebook软件，Matlab主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。让学生了解一点高新知识，培养学生对专业学习的兴趣。
测试数据计算结果如下
U=232;U1=209;U2=68; LI=0.34;R10=65;LI=0.34%实测数值
S=solve('UL^2+(U10+65)^2=231^2','UL^2+U10^2=209^2','UL','U10');
disp('S.UL'),disp(S.UL),disp('S.U10'),disp(S.U10)
S.UL
[ 15/26*125947^(1/2)] %ans =204.7443 等效电感电压
[ -15/26*125947^(1/2)]
S.U10
[ 1091/26] %ans =41.9615 %等效损耗电阻电压
[ 1091/26]
P1=LI*1091/26
Pcu=LI*LI*R10
Pfe=P1-Pcu
P2=LI*U2
S=LI*U
P=P1+P2
COS(1)=P/S
L=15/26*125947^(1/2)/LI/2/pi/50
R2=U2/LI
R1=1091/26/LI
t=(72/65-1)*259 % R冷65Ω R热72Ω
P1 =14.2669W %镇流器有功损耗 14.2669W
Pcu =7.5140W %镇流器漆包线有功损耗7.5140W
Pfe =6.7529W%镇流器硅钢片有功损耗6.7529W
P2 =23.1200W %日光灯有功损耗23.1200W
S =78.8800VA %视在功率78.8800VA
P =37.3869W %总有功功率37.3869W
COS =0.4740 %功率因数0.463
L =1.9168 %镇流器等效电感量1.92H
R2 =200.0000 Ω %日光灯等效电阻200.0000
R1 =123.4163 Ω %镇流器等效损耗电阻123.4Ω
t =27.8923 C° Δt温升
3.6 对关键物理量的解释
3.6.1功功率：灯管、镇流器的铁损和铜损都会使电能转化为光能和热能，被消耗掉。为了计算的方便镇流器的损耗等效为串联损耗。输出光能是其效率的指标。减少镇流器的损耗尤为重要，与生产成本相关联。
3.6.2功功率：L在L R串联电路中具有降压限流作用，L越大镇流效果越好，滞后无功功率就会增加，压降损耗亦会增加，其电感量应与电路要求相适应。如果我们并入或者串入合适的超前无功的电容C，就会使无功互补而减少或抵消。
3.6.功率因素：提高功率因素可以减少线路损耗和提高电源设备的利用率，需增加无功补偿装置。
3.6.温升及热阻：有功损耗使整体光效降低，器件温升增加，导致绝缘老化，减少使用寿命，据研究，温度每增加10°C，设备寿命减少一半。
3.6.5芯线圈的非线性：为了同时满足启动电流与工作电流的要求，线性电感是不行的，也就是说，要求时工作在近饱和区，正常工作时在线性区，这对铁芯的设计及实际检验，都有较大的挑战。这是们实际测量和理论计算有较大差距的原因。
四结束语
通过对日光灯电路分析与实践，加深对单相交流电路各物理量的理解及与实际工作状态的关联，提高安装与测试技能，了解市场对产品品质的要求，环保与节能的理念，为后续课程的打下一些基础。
安陆市中等职业技术学校
机电部 包世品
2013-1-21