改善功率因数的实验(华电版)

性
L
220.9 0.249 0.397 0.215 43.99
3
0.82
谐
220.0 0.216 0.394 0.367 43.25 1
5
振
计算数据 Q(var) S(VA) C
88.4
0.50 76.86
0.00
8
0.58 62.25 76.29 0.98 0.80 33.02 55.00 3.10 0.91 19.69 47.52 5.31
C- 关系图如下：
cos(fai)
1.00 0.90 0.80 0.70 0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10 0.00
0.00
2.00
4.00
6.00
C(uF)
8.00
10.00
分析：当为感性负载时， 在-90°到 0°之间， 当为纯阻性负载时， =0°， =1； 当负载为容性时， 在 0°到 90°之间，
三、 所用仪器、设备 设备名称 日光灯
电感线圈（镇流器） 电容器
单相功率表 交流电压表 交流电流表 三相交流电源
型号和规格 220V
与日光灯配用 0~500V 可调电容箱
0~450V，0~5A 0~500V 数字表 0~5A 数字表
四、 实验原理 1. 感性负载及功率因数 一般在电力系统中，总希望负载能够尽可能运行在较高的功率因数下。实际中，往往通过 在感性负载两端并联电容的方法来适当提高功率因数。本实验呢以灯管、镇流器和启辉器 组成的日光灯电路作为负载，由于镇流器是一带铁心的绕组，因此整个电路时感性负载， 其功率因数较低，一般在 0.5 一下。
2. 日光灯工作原理 日光灯的镇流器在启动时产生高电压以电离灯管气体使日光灯导通，而在正常工作时又能 限制灯管的电流。启辉器相当于一个自动开关，其部有两个电极，两电极间并联一个小容 量电容器。启动过程中较低的电压加在启辉器两端，产生辉光放电，双金属片因放电而受 热伸直，与固定片接触，之后停止放电，双金属片冷却复位，两电极分离。 日光灯电路开关接通或升高电压时，电压加在镇流器、灯丝电阻和启辉器上，灯管两端的 电压不足以使其产生弧光放电。启辉器两电极间产生辉光放电，随后动片受热变形与固定 片接触，辉光放电停止，动片冷却收缩复位，断开所接电路。由于此时回路突然断开，镇 流器上产生较高的自感电压，高电压加在灯管两端，使管产生弧光放电、激发荧光粉辐射 出可见光。日光灯正常工作时，灯管两端的电压低于启辉器的动作电压，启辉器不再动作。 实际上，日光灯电路时电阻与电感的串联电路。
华北电力大学
实验报告
实验名称： 改善功率因数的实验
课程名称：
电路实验
专业班级： 学生： 学号： 成绩： 指导教师： 实验日期：2012.11.12
一、 实验目的 1. 了解负载性质及变化对功率因数的影响。 2. 研究感性负载两端并联电容对改善功率因数的作用，理解改善功率因数的意义。
二、 预习思考题 1. 在电感电路中，如何用实验方法寻找电路的最大功率因数？
测量并记录数据。 （4） 取几个小于谐振电容的不同 C 值，测量对应数据，其中应有将功率因数提高到
0.8~0.85 之间的一组。 （5） 取几个大于谐振电容的不同 C 值，测量对应数据。
2. 接线图 改善功率因数实验接线图如下：
相线(用 黄/绿/红)
调压器
0—220V
*wk.baidu.com
U
I
* I
W
Ic
IL（I灯）
镇流器
220.4 0.273 0.395 0.512 43.93 C0.78 7 容
性
43.7
219.8 0.385 0.394 0.656
C0.55 9
7
0.73 41.12 60.17 7.39 0.52 72.42 84.62 9.50
分析计算值与实测值产生差异的原因： 1、镇流器电感不理想，存在阻 r，使得计算值与实测值不符； 2、 读数存在一定误差； 3、 电压不稳定。
答：并联电容，当线电流最大时功率因数最大。 2. 并联电容后，电路中哪些参数不变？哪些参数发生变化、如何变化？
答：并接电容后有功功率是不会变化的，变化的是无功功率和视在功率。 3. 为什么采用并联电容的方法提高功率因数，而不是串联法？所并电容是不是越大越
好？ 答：我们所用的电源都是定电压电源，而用电设备也是定电压设备，采用并联补偿并 不影响原负载电压，而采用串联补偿不能保证任何时候负载两端电压为其额定电压！ 其次，若采用串联补偿，可能会引起电路谐振，而造成用电设备过电压导致烧毁设备。 所以，只能采用并联补偿。 不是,补偿电容量选用适中，功率因数接近 1 时，线路输送(无功)电流降低，线损耗减 小，若补偿电容量过大时，无功电流倒供电网，线路(无功)电流增大，线损耗增大。
在 0~1 之间； 在 0~1 之间。
相量图如下：
经计算得：
Z 547.5 637.3 887.1 1018.5 807.3 570.9
由该表得出 R-X 关系图如下：
R 271.219 368.455 709.505 926.998 589.435 295.294
七、 实验结果及数据处理
表 6-5 电
功率因数改善实验数据 测量数据
路 IHW
状 U(V) I(A) (A)
态
IC (A) P(W)
C(uF)
未
加
L
220.1 0.402 0.398 0.04mA 43.83
0
电
0.48
容
44.1 L
220.5 0.346 0.397 67.7mA
1
感
1 0.57
3. 在感性负载两端并联适当的电容可以提高整个电路的功率因数，如下图：
(a)电路原理图 五、 实验方法与步骤
(b)相量图
1. 日光灯电路功率因数提高 （1） 选定接线图并依其接线，将相电压调到 220V，日光灯正常工作后开始实验测量。
（2） 电容器为零的情况下，测量 I、P、 、IHW、IC 。 （3） 投入并联电容，找到电流 I 最小值且功率因数最高的一点，此时即为近似的谐振点，
日
启
光
辉
灯
器
V
C
N(零线 用 蓝或黑)
六、 实验注意事项 1、 日光灯回路一定要接镇流器，否则极易烧坏日光灯； 2、 发现接线错误，必须先将电压调到零，断开电源、改线后再送电 3、 当电容值较大时,电容支路电流较大，应适当调节电流表的量程。 4、 接线完毕，老师检查后，再通电做实验，签字完毕后再拆线； 5、相电压 220V，注意安全。