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起动器中的电容有何作用?
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9月27日
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日常照明的日光灯主要是由灯管、镇流器和起动器以及导线、支架等组成的。但拆开起动器,可以看到里面还有一个小电容跟它并联着。笔者在修理日光灯时,发现有时有的日光灯两头亮而中间不亮,起动器不能起辉,把起动器拿下来拆开一看,原来是小电容被击穿了,造成起动器被短路,不能正常发光。于是用剪刀把小电容剪掉,把这个去掉电容后的起动器又装回日光灯电路中去,结果日光灯又能起辉并正常发光了。笔者曾经解剖了好几个起动器中的电容。发现许多电容都是在二层锡箔或铝箔中间夹以在石蜡中浸过的纸卷成长方体并引出两根引线制成的。也有一些厂家制造的起动器中的电容,是用一张塑料薄膜把一小片金属箔片包起来,卷成电容的模样,再胡乱插上两根引线制成的,纯粹是假冒伪劣产品,但只要起动器部分是好的,照样可以使用到日光灯电路中,使灯管起辉发光。由此可见,其中的小电容在点亮日光灯的过程中是根本不起作用的。事实上,由日光灯点亮的原理来分析,起动器在日光灯点亮的过程中只是起了一个自动开关的作用,根本用不着电容。那么,起动器中的电容到底有何用途呢?
这得从交流电的功率说起。
通常的交流电路中不但有电阻,还有电感和电容。电感有使电流比电压落后的作用,而电容有使电流比电压超前的作用。由于电感和电容对交流电相位的影响,交流电在电功率问题上也表现出跟直流不同的特点。在一般的交流电路中,功率的表达式P=UI不再成立。理论和实践表明,交流电的功率表达式是P=UIcosΦ,其中Φ是电流和电压之间的相位差。cosΦ叫做功率因数,P是交流电路中实际消耗的功率(单位用瓦或千瓦),乘积UI叫做视在功率(单位用伏安或千伏安)。功率因数的大小,决定于电路的性质。在白炽灯,电炉等纯电阻电路中,电流和电压同相,Φ=0,cosΦ=1,P=UI;在电动机、日光灯的电路中,不仅有电阻,还有电感,电流和电压不是同相,Φ≠0,cosΦ<1,P
发电机或变压器都有一定的额定电流和额定电压。通常所说的发电机或变压器的容量,就是指它的额定电流和额定电压的乘积,也就是它的额定视在功率。在正常情况下,电流和电压都不允许超过额定值,否则发电机和变压器就会损坏或缩短使用寿命。由公式P=UIcosΦ知道,如果cosΦ很少,即使电流和电压都已达到额定值,有功功率还是很小,供电设备的利用率就很低。为了充分利用供电设备的容量,必须提高电路的功率因数。
如何来提高电路的功率因数呢?可以在电路中加接适当的电容器。因为一般的交流电路(如电动机、日光灯的电路中)都是电感性电路。在电感性电路中,电流落后于电压,加接电容器以后,由于电容有使电流超前电压的作用,这个作用跟电感使电流落后的作用抵消或部分抵消,所以电流和电压之间的相差减少,功率因数就提高了。
由于每盏日光灯电路中都有一个电感线圈——我们称它为镇流器,因此日光灯电路都是电感性电路、电压电流之间存在着相位差,加接电容器后就可以减少电流和电压之间的相位差,从而提高这部分电路的功率因数。如果每盏日光灯都加接上电容器,就可以提高整个电路的功率因数。从而提高供电设备的利用率。
我国规定,工厂用电的功率因数不得低于0.85(即Φ不大于32°)。在变电所或工厂的配电室里常装有电容器,并联在电路中,就是为了提高电路的功率因数。日光灯电路中的电容(在起动器中)显然也是为了提高电路的功率因数而设计并制造进去的,并无其它作用。
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