正弦稳态交流电路相量研究及功率因数提高
交流电路中功率因数的提高
六. 思考题
1. 并联电容是如何提高电路的功率因数的？为什么不使用串联的方法？ 2. 对做出cos ������ ～C曲线进行分析，为什么随着 C 的增大，功率因数逐渐
增加后又开始逐步减小？ 3. 根据实验数据，讨论补偿电容大小对灯管电压和镇流器电压的影响。
2
电工技术实验讲义：交流电路中功率因数的提高
交流电路中功率因数的提高
一. 实验目的
1. 加深对电路中的功率因数及其测量方法的认识； 2. 掌握采用补偿电容来改善电路功率因数。
二. 实验说明
请在预习时参阅《电工学》课本和其它资料中关于提高供电线路功率因数 的相关内容。下面只作一个简单的说明。
负载的有功功率P = UI cos ������，其中 UI 被称为视在功率 S，cos ������被称为功 率因数。通常要求供电电压是一个稳定值，当有功功率 P 不变时，功率因数越 低线路中的电流越大，导致线路中的损耗也会增大。因此，必须防止功率因数 过低的情形。
W
iA A
uL
镇流器
L
启辉器 灯管
* *
~
V
u
C1 C2 C3 C4
uA
A
图 2. 测试(μF)
P(W)
U (V)
UL(V)
UA(V)
I(A)
0
1
2.2
3.2
4.4
5.4
7.5
做出cos ������ ～C曲线，并估计最佳补偿电容值。
计算值
S(VA)
cos ������
实验二 正弦稳态交流电路相量的研究
一、实验目的
1．掌握正弦交流电路中电压、电流相量之间的关系。 2．掌握功率的概念及感性负载电路提高功率因数的方法。 3．了解日光灯电路的工作原理，学会日光灯电路的连接。 4．学会使用功率表。
二、实验原理简述
1．RC 串联电路
在单相正弦交流电路中，用交流电流表测得各支路的电流值，用交流电压表测得回路各
cosϕ = P U ⋅I
I
ILr
I
ILr
IC
U Lr
U
K1 K2 K3 C1 C2 C3
U R
IC
L
U Lr
U
r
K1 K2 K3
C1 C2 C3
R
U R
（a）日光灯实验电路
（b）日光灯点燃后的等效电路
图 1-2-3 日光灯实验电路及等效电路
日光灯的功率因数较低（电容 C =0 时），一般在 0.6 以下，且为感性电路，因此往往
表 1-2-3 不同补偿电容时的参数测量值
测量项目
U
ULr
UR
I
ILr
IC
P
PLr
PR 计算
测试条件
(V) (V) (V) (A) (A) (A) (W) (W) (W) cosφ
C=0 C=1μF C=2.2μF C=3.2μF C=4.7μF C=7.9μF
六、实验总结
1．根据表 1-2-3 中的实验数据，在同一方格纸上作日光灯电路提高功率因数的电压、电流 相量图。 2．根据实验数据，计算日光灯管的等效电阻值 R、镇流器的电感 L 和电阻 r。 3．讨论改善电路功率因数的意义和方法。
白炽灯盏数 2 1
U（V）
ф
正弦稳态交流电路相量实验问题研究
２ ３ 实 验 的 内窖 ．
３ 实 验 中遇 到 的 问 题 、 生 的 原 因 和 解 决 的 方 法 产
按 图 ｌ 线 。 Ｒ 为 ２ ０ １ Ｗ 的 白 炽 灯 泡 ， 容 器 为 接 ２ Ｖ、５ 电 在做实验 的过程中 ， 生按 电路图接 线 ， 实验 步骤做 学 按 ４７Ｆ ４０ ． ￣ ／ ５ Ｖ。接 通 实 验 台 电 源 ， 自耦 调 压 器 输 出 （ Ｕ） 实 验 ， 会 出 现 实 验 不 成 功 的 情 况 ， 是 什 么 原 因 造 成 的 将 即 也 这 调至 ２０ ２ Ｖ。记 录 Ｕ、 ＵＲ、 ｃ值 ， 证 电 压 三 角 关 系 。 Ｕ 验 呢 ？ 据 多 年 的 实 验 经 验 ， 过 分 析 ， 在 把 实 验 中 可 能 遇 根 经 现 按 图 ４接 线 。经 检 查 后 接 通 实 验 台 电 源 ， 节 自耦 凋 调
摘
要 ： 做 “ 弦 稳 态交 流 电路 向量 的研 究 ” 验 中会 经 常 遇 各 种 各 样 的 问 题 ， 果 不 及 时排 除 这 些 问题 ， 会 影 响 在 正 试 如 就
实验 效 果 ， 至 会 导 致 实验 失败 。 为提 高 该 实验 的 成 功 率 ， 在 做 该 实 验 中 遇 到 的 各 种 问题 进 行 了总 结 ， 析 了 实验 中 产 甚 将 分
现代商贸工业
Ｎ ｏ． ２ １ ２， ０１
Ｍｏ ｅｎＢ ｓ ｅ ｒｄ ｄ ｓ ｙ ｄｒ ｕｉ ｓ Ｔ ａ ｅＩ ｕｔ ｎｓ ｎ ｒ
２１ 年第 ｚ ０１ 期
正弦 稳 态交 流 电路 相量 实验 问题研 究
秦 宗锋
董 泽 民 谢 霈
（ ． 汉 大 学计 算机 学 院 ， 北 武 汉 ４ ０ ７ ； ． 汉科 技 大 学城 市 学院 实验 实 训 中心 ， 北 武 汉 ４ ０ ８ ） １武 湖 ３０２２武 湖 ３ ０ ３
电工学实验指导书
实验一 正弦稳态交流电路相量的研究一、实验目的1．研究正弦稳态交流电路中电压、电流相量之间的关系。
2. 掌握日光灯线路的接线。
3. 理解改善电路功率因数的意义并掌握其方法。
二、原理说明 图1-11. 在单相正弦交流电路中，用交流电流表测得 各支路的电流值， 用交流电压表测得回路各元件两 端的电压值，它们之间的关系满足相量形式的基尔 霍夫定律，即 Σ0I =和Σ0U =。
2. 图1-1所示的RC 串联电路，在正弦稳态信 号U 的激励下，u R 与u C 保持有90º的相位差，即当 图1-2R 阻值改变时，U R 的相量轨迹是一个半圆。
U 、U C 与U R 三者形成一个直角形的电压三 角形，如图1-2所示。
R 值改变时，可改 变φ角的大小，从而达到移相的目的。
3. 日光灯线路如图10-3所示，图中 A是日光灯管，L 是镇流器， S 是启辉器，C 是补偿电容器，用以改善电路的功率因数（cos φ值）。
有关日光灯的工作原理请自行翻阅有关资料。
三、实验设备四、实验内容1. 按图1-1 接线。
R 为220V 、15W 的白炽灯泡，电容器为 4.7μF/450V 。
经指导教师检查后，接通实验台电源， 将自耦调压器输出( 即U)调至220V 。
记录U 、U R 、U C 值，U cR验证电压三角形关系。
日光2.灯线路接线及功率因数的改善按图1-4组成实验线路经指导老师检查后，接通实验台电源，将自耦调压器的输出调至220V ，记录功率表、电压表读数。
通过一只电流表和三个电流插座分别测得三条支路的电流，改变电容值，进行三次重复测量。
五、实验注意事项1. 本实验用交流市电220V ，务必注意用电和人身安全。
2. 功率表要正确接入电路。
3. 线路接线正确，日光灯不能启辉时， 应检查启辉器及其接触是否良好。
六、预习思考题1. 参阅课外资料，了解日光灯的启辉原理。
2. 在日常生活中，当日光灯上缺少了启辉器时， 人们常用一根导线将启辉器的两端短接一下，然后迅速断开，使日光灯点亮（DG09实验挂箱上有短接按钮，可用它代替启辉器做一下试验。
正弦交流电路中提高功率因数意义和方法
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正弦稳态交流电路相量的研究
优点：(1) 传热温度差Δtm ↑； (2) 可利用低压蒸汽或废汽作为加热蒸汽 ； (3)可防止热敏性物料变质或分解 ； (4)沸点温度低，减少热损失。
3 Part
蒸发的流程
蒸发操作的特点
➢ 溶液的沸点升高：由于不挥发溶质的存在，溶液的蒸气压低于同 温度下纯溶剂的蒸气压。因此，在相同压力下，溶液的沸点高于 纯溶剂的沸点，这种现象称为溶液的沸点升高。溶液的沸点升高 导致蒸发的传热温度差的降低。
➢ 能耗较大：蒸发操作所汽化的溶剂量较大，需要消耗大量的加热 蒸气。因此需要考虑热量的利用的问题。
2 Part
蒸发的应用
蒸发操作广泛用于化工、轻工、制药、食品等工业生产中。 在化工生产中的主要作用： ➢ 浓缩溶液或将浓缩液进一步加工处理获取固体产品。例如电
解法制得的稀烧碱溶液、蔗糖水溶液、牛奶、抗生素溶液等 的蒸发。 ➢ 制取或回收纯溶剂。如海水淡化、有机磷农药苯溶液的浓缩 脱苯等。
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➢ 溶液特性：有些物料浓缩时易于结晶，结垢；有些热敏性物料由 于沸点升高更易于变性；有些则具有较大的粘度或较强的腐蚀性， 等等。需要根据物料的特性和工艺要求，选择适宜的蒸发流程和 设备。
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3 Part
蒸发的流程
蒸发操作的类型
1. 按二次蒸气的利用情况分：单效蒸发和多效蒸发
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3 Part
蒸发的流程
08 正弦稳态电路的一般分析及功率因数的提高
cos ϕ = 0.2 ~ 0.3 cosϕ = 0.7 ~ 0.9
cos ϕ = 0.5 ~ 0.6
南京理工大学自动化学院
电工学
3.10 功率因数的提高
提高功率因数的原则： 提高功率因数的原则：
必须保证原负载的工作状态不变。即：加至负 必须保证原负载的工作状态不变。 载上的电压和负载的有功功率不变。 载上的电压和负载的有功功率不变。
I
+
-jXC
I2
I1
5 j5
U
_
R = 10Ω
X C = 6Ω
R
U = 16 − j8 = 17.9∠ − 26.6o V
电工学
南京理工大学自动化学院
习题4 习题4
例：已知IC =2A, IR= 2A, XL =100 , 且 U与 I C同相，求U 同相，
.
+
-jXC
IC
+ UC _
.
IR + R UR
习题5 习题5
例：已知Z=2+j2 , IR =5A, IL=3A, IC =8A 且总平均功率 已知Z =8A, P=200W, 求R, U 解：令 I R = 5∠0o A
Z 则 I L = 3∠ − 90o A, I C = 8∠90o A
工业生产中很多设备都是感性负载，感性负载的P 工业生产中很多设备都是感性负载，感性负载的P、U一定 时，λ越小，由电网输送给此负载的电流就越大。这样一 越小，由电网输送给此负载的电流就越大。 方面要占用较多的电网容量，又会在发电机和输电线上引 方面要占用较多的电网容量， 起较大的功率损耗和电压降。所以需要提高λ的值 起较大的功率损耗和电压降。所以需要提高λ
+ u _
正弦稳态交流电路相量的研究实验报告
一.试验目标 【1 】1．研讨正弦稳态交换电路中电压.电流相量之间的关系. 2. 控制日光灯线路的接线.3. 懂得改良电路功率因数的意义并控制其办法.二.道理解释1. 在单相正弦交换电路中,用交换电流表测得 各歧路的电流值,用交换电压表测得回路各元件两 端的电压值,它们之间的关系知足相量情势的基尔 霍夫定律,即.图4-1RC 串联电路2. 图4-1所示的RC 串联电路,在正弦稳态信号U 的鼓励下,U R 与U C 保持有90º的相位差,即当 R 阻值转变时,U R 的相量轨迹是一个半园.U.U C 与 U R 三者形成一个直角形的电压三角形,如图4-2所 示.R 值转变时,可转变φ角的大小,从而达到 移相的目标.图4-2相量图3. 日光灯线路如图4-3所示,图中 A 是日光灯管,L 是镇流器, S 是启辉器,C 是抵偿电容器,用以改良电路的功率因数（cos φ值）.有关日光灯的工作道理请自行翻阅有关材料.SRjXcUcU R IU RUU cIφ图4-3日光灯线路三.内心装备及所选用组件箱四.试验内容1. 按图4μF/450V. 经指点教师检讨后,接通试验台电源,将自耦调压器输出(即U)调至220V.记载U.U R .U C 值,验证电压三角形关系.表4-1 验证电压三角形关系2. 日光灯线路接线与测量.图4-4（1）按图4-4接线.（2）经指点教师检讨后接通试验台电源,调节自耦调压器的输出,使其输出电压迟缓增大,直到日光灯方才启辉点亮为止,记下三表的指导值.（3）将电压调至220V,测量功率P,电流I,电压U,UL ,UA等值,验证电压.电流相量关系.表4-2 日光灯线路测量值P(W) CosφI(A) U(V) UL (V) UA(V)启辉值正常工作值3. 并联电路──电路功率因数的改良.图4-5（1）按图4-5构成试验线路.（2）经指点先生检讨后,接通试验台电源,将自耦调压器的输出调至220V,记载功率表.电压表读数.（3）经由过程一只电流表和三个电流插座分离测得三条歧路的电流,转变电容值,进行三次反复测量.也可以直接串入3块交换电流表测量三条歧路的电流.数据记入表4-3中.表4-3 并联电路──电路功率因数的改良五．试验数据的处理1.完成数据表格中的盘算,进行须要的误差剖析. 误差剖析： 内心准确度; 读数时消失误差 ; 电路温度升高,电阻变大2.依据试验数据,分离绘出电压.电流相量图,验证相量情势的基尔霍夫定律.电压相量图如下：电容值 测 量 数 值 (μF) P(W) COSφ U(V) I （A ） I L (A) I C (A) 0 1IU AU CUφU=U A +U C 知足基尔霍夫定律KVL 电流相量图如下：I=I C +I L 知足基尔霍夫定律KCL3.评论辩论改良电路功率因数的意义和办法.意义：功率因数低会导致装备不克不及充分应用,电流到了额定值,但功率容量还有.并且当输出雷同的有功功率时,线路上电流大,I =P /(U cos ),线路压降损耗大. 办法：i. 高压传输. ii. 改良自身装备.iii.并联电容,进步功率因数.4, 装接日光灯线路的心得领会及其他i. 接线.拆线或改接电路时都必须在起首断开电源开关的情形下进行,严禁带电操纵.应养成先接试验电路后接通电源,试验完毕先断开电源后拆试验电路的优越操纵习惯. ii.布线要合理安插,走线要清晰,便于接线和检讨.iii.试验时,尤其是刚闭合电源,装备刚投入工作,要随时留意装备的运行情形.。
正弦稳态交流电路相量的研究
三、实验设备
显示窗口由六个窗口组成，上面3个窗口可以同时 显示1/2/3三相的电压（电流或功率），通过按其 右面的“功能”按键进行切换；下面3个窗口可分 别显示各相电压（V）、电流（A）、功率（W）、 功率因数（PF）、频率（F）。
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三、实验设备
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三、实验设备
交流电流测量
1）将功能选择开关设为A-AC档。按 ZERO键，使读数显示为零。 2）按下扳机，张开钳头，将待测导线 悬空穿过钳口内，然后释放扳机，从 显示器上读取测量结果。
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三、实验设备
4、GDM-8341型万用表 具有50000计数显示的数字双显台式万用表，可
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三、实验设备
6、 日光灯、镇流器、启辉器
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A
B
C
D
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三、实验设备
7、电容
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电参数测量仪专用线 普通导线
图7-2-2电容性负载电路 厦门电大工学技术航实空验航课天程学团院队
四、实验内容
测量值
计算值
U(V) UR(V) UC(V) U’(UR，UC组成Rt) U
U/U
表7-2-1 电容性负载电路实验数据 厦门电大工学技术航实空验航课天程学团院队
四、实验内容
2、电感性负载电路的电压相量研究
日光灯线路按照图7-2-3连接，图中： L为日光灯镇流 器，B为灯管，S为启辉器。（接线前，测量整流器的直流
正弦稳态电路的功率及功率因数的提高
contents
目录
• 引言 • 正弦稳态电路的功率 • 功率因数对电力系统的影响 • 提高正弦稳态电路功率因数的方法 • 实际应用与案例分析 • 结论与展望
01 引言
主题简介
正弦稳态电路
在交流电作用下，电路中的电压 和电流都保持正弦波形的稳态。
功率因数
衡量电气设备利用功率效率的指 标，定义为有功功率与视在功率 的比值。
研究目的和意义
提高电力利用率
01
通过提高功率因数，减少无功功率的消耗，从而提高电力利用
率，降低能源浪费。
改善电网质量
02
功率因数的提高有助于改善电网的电压质量，减少谐波干扰，
提高供电稳定性。
降低能耗和节约成本
03
企业或工厂在电力方面的成本降低，有助于节约运营成本，提
高经济效益。
02 正弦稳态电路的功率
并联电容补偿的优点是能够减小线路的损耗，提高电压质量，但可能会引 起电流增大，需要合理选择电容容量。
同步电机和感应电动机的补偿
同步电机和感应电动机在运行过程中会产生无功功率，通过对其运行状 态进行控制，可以改善功率因数。
对于同步电机，可以通过调应电动机，可以通过控制负载的大小和性质来减小无功功率。
03
加强与实际应用的结合，将研究成果应用于实际电力系统，以提高电 力系统的运行效率和稳定性。
04
深入研究正弦稳态电路的谐波抑制和节能技术，为实现绿色、智能的 电力系统提供技术支持。
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功率因数提高的意义
提高功率因数可以减少线路损耗、改善电压质量、提高设备利用率 等。
功率因数提高的方法
正弦稳态交流电路相量的研究实验报告
一、实验目的1．研究正弦稳态交流电路中电压、电流相量之间的关系。
2. 掌握日光灯线路的接线。
3. 理解改善电路功率因数的意义并掌握其方法。
二、原理说明 1. 在单相正弦交流电路中，用交流电流表测得 各支路的电流值，用交流电压表测得回路各元件两 端的电压值，它们之间的关系满足相量形式的基尔 霍夫定律，即。
图4-1 RC 串联电路2. 图4-1所示的RC 串联电路，在正弦稳态信号U 的激励下，U R 与U C 保持有90º的相位差，即当 R 阻值改变时，U R 的相量轨迹是一个半园。
U 、U C 与 U R 三者形成一个直角形的电压三角形，如图4-2所 示。
R 值改变时，可改变φ角的大小，从而达到移相的目的。
3. 日光灯线路如图4-3所示，图中 A 是日光灯管，L 是镇流器， S 是启辉器，C 是补偿电容器，用以改善电路的功率因数（cos φ值）。
有关日光灯的工作原理请自行翻阅有关资料。
图4-3 日光灯线路序号 名称 数量 备注1 电源控制屏（调压器、日光灯管） 1 DG01或GDS-012 交流电压表 1 D36或GDS-113 交流电流表 1 D35或GDS-124 三相负载 1 DG08或GDS-06B5 荧光灯、可变电容 1 DG09或GDS-096 起辉器、镇流器、电容、电门插座DG09或GDS-097 功率表 1 D34或GDS-13220VL S A CRjXcUcU R IU RU U cI φֹ四、实验内容1. 按图4-1接线。
R为220V、15W的白炽灯泡，电容器为4.7μF/450V。
经指导教师检查后，接通实验台电源，将自耦调压器输出(即U)调至220V。
记录U、U R、U C值，验证电压三角形关系。
2. 日光灯线路接线与测量。
图4-4（1）按图4-4接线。
（2）经指导教师检查后接通实验台电源，调节自耦调压器的输出，使其输出电压缓慢增大，直到日光灯刚刚启辉点亮为止，记下三表的指示值。
实验1：功率因数的提高
实验预习思考题要点
1. 功率因素的提高的实验是强电技术基础实验,通过实验 功率因素的提高的实验是强电技术基础实验 通过实验 要掌握日光灯的工作原理,明确镇流器在日光灯起动及 要掌握日光灯的工作原理 明确镇流器在日光灯起动及 工作的作用,起辉器在起动时的作用。 工作的作用 起辉器在起动时的作用。 起辉器在起动时的作用 . 改善电路的功率因素既可以提高供配电系统的设备利 用率,又可以降低线路电能损耗 提高用电效率。 又可以降低线路电能损耗,提高用电效率 用率 又可以降低线路电能损耗 提高用电效率。 通过实验,明确视在功率 有功功率P,无功功率 明确视在功率S,有功功率 无功功率Q以及用 通过实验 明确视在功率 有功功率 无功功率 以及用 电设备的输入功率P1,与额定功率 的关系。 与额定功率P的关系 电设备的输入功率 与额定功率 的关系。
表1-2 并联C 并联
（uf)
提高功率因数的实验记录表
(A)
P (W) COSφ U (V) I
ILR(A)
ห้องสมุดไป่ตู้
IＣ(A) 计算S
（ＶＡ）
0 1.0 2.2 3.2 4.7
根据实验数据,验证电流相量关系并计算相应的视在功率S. 根据实验数据 验证电流相量关系并计算相应的视在功率 验证电流相量关系并计算相应的视在功率 分析电路功率因数提高的原因。 分析电路功率因数提高的原因。 说明：电子镇流器式日光灯的工作原理可另查有关资料。 说明：电子镇流器式日光灯的工作原理可另查有关资料。
2.改善日光灯功率因数的实验 并联电容 改善日光灯功率因数的实验--并联电容 改善日光灯功率因数的实验 在日光灯电路上并联可调电容,提高功率因数的测量 提高功率因数的测量。 在日光灯电路上并联可调电容 提高功率因数的测量。可 用电流表通过电流插座分别测量三条支路的电流 分别测量三条支路的电流。 用电流表通过电流插座分别测量三条支路的电流。改变并联 电容值，分别测量相应的各支路电流 功率因数COS φ . 各支路电流， 电容值，分别测量相应的各支路电流，功率因数 记录在表1-2中 记录在表 中。
正弦交流稳态电路功率因数提高方法
正弦交流稳态电路功率因数提高方法
提高正弦交流稳态电路的功率因数主要有以下几个方法：
1. 使用功率因数校正装置：可以通过添加功率因数校正装置，例如电容器或者电感器，来改善电路的功率因数。
校正装置可以提供无功功率，来与原有的无功功率抵消，从而提高功率因数。
2. 使用电力电子器件：通过使用电力电子器件，例如可控硅等，可以实现对电路的有功功率和无功功率的控制。
通过控制电流的相位，可以使功率因数接近1。
3. 优化电路设计：在电路设计过程中，可以采用高效的电源设计，减少电流的谐波含量。
可以通过降低电压谐波，减少无功功率的产生，从而提高功率因数。
4. 优化负载选择：选择适当的负载，可以使负载电流和电压之间的相位差最小化。
例如，选择电源配置到电动机或灯具上，可以提高功率因数。
5. 能效改进：通过改善电路的能效，例如提高电源的效率，减少能量的损耗，可以降低无功功率的产生，从而提高功率因数。
需要注意的是，提高功率因数并不意味着提高实际功率的输出，而是通过改善电路的电流和电压之间的相位差，减少无功功率的浪费。
在实际应用中，需要综合考虑功率因数、功率输出和能效等因素。
10 正弦稳态电路的功率及功率因数的提高
若正弦稳态二端网络N0中不含独立源
u i
i.
+
N0
._u
1: Q QXk Ik2 ( X Lk XCk )
2 : Q UI sin
电路
南京理工大学电光学院
正弦稳态电路的视在功率
视 在 功 率 (表观功率)
反映电源设备的容量（可能输出的最大平均功率）
量纲：VA (伏安) : S @UI
电路
南京理工大学电光学院
正弦稳态电路的功率因数
提高功率因数的原则：
必须保证原负载的工作状态不变。即：加至负 载上的电压和负载的平均功率不变
i
提高功率因数的措施:
+
+
R u_R
C
并联电容
u
+
_
L u_ L
电路
南京理工大学电光学院
正弦稳态电路的功率因数
例：在f=50Hz, U=380V的交流电源上，接有一感性负载，
电路
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本次课重点
正弦稳态电路的平均功率、无功功率 两种计算方法. 功率因数的提高.
电路
南京理工大学电光学院
电路
南京理工大学电光学院
正弦稳态电路的功率因数
情况3：过补偿
g
I
g
IC
1
g
U
呈电容性
cos 1
g
I1
补偿成容性要求使用的电容容量更大，经济上不合算
电路
南京理工大学电光学院
正弦稳态电路的功率因数
给定P、cos1, 要求将 cos1提高到 cos，求C = ?
g
U
1 g
I sin
功率因数提高实验报告结论（共8篇）
功率因数提高实验报告结论(共8篇) 功率因数提高实验报告功率因数提高一、实验目的1、了解荧光灯的结构及工作原理。
2、掌握对感性负载提高功率的方法及意义。
二、实验原理荧光灯管A，镇流器L，启动器S组成，当接通电源后，启动器内发生辉放电，双金属片受热弯曲，触点接通，将灯丝预热使它发射电子，启动器接通后辉光放电停止，双金属片冷却，又把触电断开，这是镇流器感应出高电压加在灯管两端使荧光灯管放电，产生大量紫外线，灯管同壁的荧光粉吸收后辐射出可见光，荧光灯就开始正常的工作，启动器相当一只自动开关，能自动接通电路和开端电路。
伏在功率因数过低，一方面没有充分利用电源容量，另一方面又在输电电路中增加损耗。
为了提高功率因数，一般最常用的方法是在伏在两端并联一个补偿电容器，抵消负载电流的一部分无功分量。
三、实验内容1、按图二接线，经老师检查无误，开启电源。
2、用交流电压表测总电压U，镇流电路两端电压Ul及灯管两端电压UA，用交流电流表测总电流I，灯光支路电流Ia及电容支路电流Ic，用功率表测其功率P。
四、实验结论随着功率因数的提高，负载电流明显降低。
五、实验心得1注意电容值，以免接入大电容时，电流过大。
2不能带电操作。
篇二：功率因数的提高实验报告河南师范大学物理与信息工程学院电工学实验报告功率因数的提高一、实验目的1. 了解日光灯电路及其工作原理。
2. 学习用相量法分析交流电路。
3. 掌握并联电容法改善感性电路功率因数的方法。
二、实验设备及电路1. XST-1B 电工实验台日光灯器件一套，电压表、电流表、功率表和功率因数表（cos?）各一块，电容三只。
2. 实验线路图日光灯实验线路图三、实验步骤1. 连接电路前完成对日光灯器件的检测：观察日光灯管是否有损伤，并且用万用表检查灯丝是否烧断；检测镇流器、电容器及起辉器等是否断路及损坏。
2. 按图连接电路。
检查电路无误后通电，判断电路是否正常。
3. 电路正常后分别测量各组数据，测得数据见下表所：四、实验结果分析篇三：实验十.功率因数因数的提高深圳大学实验报告课程名称：学院：信息工程学院课程编号：班级：实验时间：实验报告提交时间：教务处制注：1、报告内的项目或内容设置，可根据实际情况加以调整和补充。
正弦稳态交流电路相量实验报告
正弦稳态交流电路相量实验报告正弦稳态交流电路相量实验报告导言：在电路实验中，正弦稳态交流电路是一种常见且重要的电路。
它由电源、电阻、电感和电容等元件组成，能够实现电能的传输和转换。
本实验旨在通过实际操作，探究正弦稳态交流电路中的相量特性，并分析其对电路性能的影响。
实验目的：1. 了解正弦稳态交流电路的基本原理和特性；2. 学习如何使用相量法分析电路；3. 掌握相量法在电路分析中的应用。
实验仪器和材料：1. 交流电源2. 电阻、电感、电容等元件3. 示波器4. 万用表实验步骤：1. 搭建正弦稳态交流电路，包括电源、电阻、电感和电容等元件。
确保电路连接正确，并注意安全。
2. 使用示波器测量电路中的电压和电流波形，并记录数据。
3. 利用万用表测量电路中的电压和电流值，并记录数据。
4. 根据测量数据，计算电路中的功率、电阻、电感和电容等参数。
5. 使用相量法分析电路，绘制电压和电流的相量图，并进行相量运算。
6. 分析实验结果，探讨电路中各元件对电路性能的影响。
实验结果与分析：通过实验测量和计算，得到了电路中的电压、电流、功率等参数。
利用相量法分析电路，绘制了电压和电流的相量图，并进行了相量运算。
通过对实验结果的分析，可以得出以下结论：1. 电阻对电路的电压和电流波形没有相位差，且大小与电流成正比。
2. 电感对电路的电压和电流波形存在90度的相位差，且电压超前电流90度。
3. 电容对电路的电压和电流波形存在90度的相位差，且电流超前电压90度。
4. 电路中的功率是电压和电流的乘积，且功率因数是功率与视在功率的比值。
结论：通过本次实验，我们深入了解了正弦稳态交流电路的相量特性，并学会了使用相量法分析电路。
实验结果表明，电路中的电阻、电感和电容等元件对电路的电压、电流和功率等参数有着不同的影响。
掌握了这些特性和方法，我们能够更好地设计和优化电路，提高电路的性能和效率。
展望：正弦稳态交流电路是电路学习中的重要内容，本实验只是对其进行了初步的探究。
实验五 单相正弦交流电路及功率因数的提高
实验五 单相正弦交流电路及功率因数的提高一、实验目的1）学习功率表的使用。
2）研究正弦稳态交流电路电压、电流相量之间的关系。
3）了解日光灯的组成和工作原理、掌握日光灯电路的连接方法。
4）理解改善电路功率因数的意义并掌握其方法。
四、实验仪器与设备1）三相电源调压输出板 1台 2）白炽灯 2个 3）电容器组 1台 4）交流电压表 1块 5）交流电流表 1块6）功率表 1块 7）功率因数表 1块 8）日光灯管 1个 9）镇流器、启辉器 各1个 6）电流插头、电流插座等 若干五、实验内容及步骤1．RC 串联与并联的研究1）研究RC 串联电路中各部分电压之间的关系用两只40W 的白炽灯泡（串联）和1.47µF 的电容器组成如图2-3-4所示的实验电路。
按图2-3-4 接线，经指导教师检查无误后，接通交流电源，将调压器输出调至220Ｖ（实验中调压器输出不再改变）。
用交流电压表测量U 、U R 、U C ，记入表2-3-1。
2）研究RC 并联电路中各部分电流之间的关系按图2-3-5 接线，经指导教师检查无误后，方可接通220V 的单相交流电源电压。
用交流电流表测量 I 、I R 、I C ，记入表2-3-1。
U C μF~220V图2-3-4 RC 串联电路μFC图2-3-5 RC 并联电路U2．日光灯电路的连接测量与功率因数的提高按图2-3-6所示电路接线，经指导教师检查无误后，进行以下步骤：1）断开开关K ，然后接通220V 交流电源，观察日光灯启动过程。
若灯管不亮，应先关闭电源，再仔细检查问题所在。
2）日光灯正常工作后，用交流电压表、交流电流表和功率表分别测量总电压U 、灯管电压U R 、镇流器两端电压U rL 、总电流I 、灯管电流I RL 和功率P 。
将数据记入表2-3-2中。
3）将开关K 闭合，给日光灯并联2.68µF 的电容器。
用交流电压表、交流电流表和功率表分别测量总电压U 、灯管电压U R 、镇流器两端电压U rL 、总电流I 、灯管电流I RL 、电容电流I C 和功率P 。
正弦稳态交流电路相量研究及功率因数提高
实验六正弦稳态交流电路相量研究及功率因数提高实验六正弦稳态交流电路相量研究及功率因数提高 2学时一、实验目的1 、研究正弦稳态交流电路中电压、电流相量之间的关系。
2 、掌握日光灯线路的接线。
3 、理解改善电路功率因数的意义并掌握其方法。
二、原理说明1 、在单相正弦交流电路中，用交流电流表测得各支路的电流值，用交流电压表测得回路各元件两端的电压值，它们之间的关系满足相量形式的基尔霍夫定律，即Σ I=0 和Σ U=02 、图（一）所示的 RC 串联电路，在正弦稳态信号 U 激励下， U R 与 U C 保持有 90 °的相位差，即当 R 阻值改变时， U R 的相量轨迹是一个半园。
U 、 U C 与 U R 三者形成一个直角形的电压三角形，如图（二）所示。
R 值改变时，可改变φ角的大小，从而达到移相的目的。
3 、日光灯线路如图（三）所示，图中 A 是日光灯管， L 是镇流器， S 是启辉器， C 是补偿电容器，用以改善电路的功率因数（ cos φ值）。
有关日光灯的工作原理请自行翻阅有关资料。
三、实验设备表（一）序号名称型号与规格数量备注1 交流电压表0 ～ 450V 12 交流电流表0 ～ 5A 13 功率表 14 自耦调压器 15镇流器、启辉器与 30W 灯管配用各 1 HE-166 日光灯灯管30W 1 屏内7 电容器1 μ F 、2.2 μ F 、各 1 HE-164.7 μF/500V8 白炽灯及灯座220V 、 15W 1 ～ 3 HE-179 电流插座 3 屏上四、实验内容1 、按图（一）接线。
R 为 220V 、 15W 的白炽灯泡，电容器为 4.7 μ F/500V 。
经指导指导教师检查后，接通实验台电源，将自耦调压器输出（即 U ）调至 220V 。
记录U 、 U R 、 U C 值，验证电压三角形关系。
表（二）测量值计算值U （ V ）U R（ V ）U C（ V ）U′（与 U R 、 U C 组成 Rt ⊿）( )⊿ U= U′-U （ V ）⊿ U/U（ % ）2 、日光灯线路接线与测量。
正弦交流电路中的功率及功率因数的提高
课题：正弦交流电路中的功率及功率因数的提高教学目标：1．掌握有功功率、无功功率、视在功率和功率因数教学重点：功率的计算教学难点：功率的计算教学过程：2.7 正弦交流电路中的功率及功率因数的提高在2.3中分析了电阻、电感及电容单一元件的功率，本节将分析正弦交流电路中功率的一般情况。
3.7.1 有功功率、无功功率、视在功率和功率因数设有一个二端网络，取电压、电流参考方向如图2.45所示，则网络在任一瞬间时吸收的功率即瞬时功率为)()(t i t u p ⋅=设 )sin(2)(ϕ+ω=t U t ut I t i ω=sin 2)( 图3.45其中ϕ为电压与电流的相位差。
)()()(t i t u t p ⋅=t I t U ω⋅ϕ+ω=sin 2)sin(2)2cos(cos ϕ+ω-ϕ=t UI UI(2-49)其波形图如图3.46所示。
瞬时功率有时为正值，有时为负值，表示网络有时从图3.46 瞬时功率波形图外部接受能量，有时向外部发出能量。
如果所考虑的二端网络内不含有独立源，这种能量交换的现象就是网络内储能元件所引起的。
二端网络所吸收的平均功率P 为瞬时功率)(t p 在一个周期内的平均值，⎰=T pdt T P 01将式（2-49）代入上式得()[]⎰ϕ+ω-ϕ=T t UI UI T P 0cos cos 1dt ϕ=cos UI （3-50） 可见，正弦交流电路的有功功率等于电压、电流的有效值和电压、电流相位差角余弦的乘积。
ϕcos 称为二端网络的功率因数，用λ表示，即ϕ=λcos ，ϕ称为功率因数角。
在二端网络为纯电阻情况下，0=ϕ，功率因数1cos =ϕ，网络吸收的有功功率 UI P R =；当二端网络为纯电抗情况下，︒±=ϕ90，功率因数0cos =ϕ，则网络吸收的有功功率 0=X P ，这与前面2．3节的结果完全一致。
在一般情况下，二端网络的jX R Z +=，R Xarctg =ϕ，0cos ≠ϕ，即ϕ=cos UI P 。
03-4正弦交流电路功率与功率因数提高
今日作业
3-18 3-28 3-29
3.6-3.10 正弦稳态电路的功率
I
IC
+
R
L
U
-
+ UR + UL -
C
P P UC sin L sin U cos L U cos
P C (tan L tan ) 2 U
3.6-3.10 正弦稳态电路的功率 问题与讨论
功率因数补偿到什么程度？理 论上可以补偿成以下三种情况:
IC
U
IC
U
IC
I
I
I RL
呈电阻性
I U
I RL
IRL
呈电感性
呈电容性
cos 1
cos 1
cos 1
3.6-3.10 正弦稳态电路的功率
IC
U
IC
U
IC
I
I
I RL
I U
I RL
IRL
呈电感性
呈电阻性
U
-
R L
+ UR + UL -
其消耗的有功功率为：
P = PR = UIcos
I
当U、P 一定时， 若cos
所以希望提高cos
3.6-3.10 正弦稳态电路的功率
常见电路的功率因数
纯电阻电路 纯电感电路或
cos 1
( 0)
( 90)
纯电容电路
R-L-C串联电路
提高功率因数的措施:
并电容
i R
uR
C
u
L
uL
3.6-3.10 正弦稳态电路的功率
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七、实验报告
1、完成数据表格中的计算，进行必要的误差分析。
2、根据实验数据，分别绘出电压、电流相量图，验证相量形式的基尔霍夫定律。
3、讨论改善功率因数的意义和方法。
4、装接日光灯线路的心得体会及其他。
ΣI=0和ΣU=0
2、图（一）所示的RC串联电路，在正弦稳态信号U激励下，U R与U C保持有90°的相位差，即当R阻值改变时，U R的相量轨迹是一个半园。U、U C与U R三者形成一个直角形的电压三角形，如图（二）所示。R值改变时，可改变φ角的大小，从而达到移相的目的。
3、日光灯线路如图（三）所示，图中A是日光灯管，L是镇流器，S是启辉器，C是补偿电容器，用以改善电路的功率因数（cosφ值）。
U C（V）
U′（与U R、U C组成Rt⊿）( )
⊿U= U′-U（V）
⊿U/U（%）
2、日光灯线路接线与测量。
利用HE-16实验箱中“30W日光灯实验器件”、屏上与30W日光灯管连通的插孔及相关器件，按图（四）接线。经指导教师检查后接通实验台电源，调节自耦调压器的输出，使其输出电压缓慢增大，直到日光灯刚启辉点亮为止，记下三表的指示值。然后将电压调至220V，测量功率P，电流I，电压U、U L、U A等值，验证电压、电流相量关系。
实验六正弦稳态交流电路相量研究及功率因数提高
实验六正弦稳态交流电路相量研究及功率因数提高2学时
一、实验目的
1、研究正弦稳态交流电路中电压、电流相量之间的关系。
2、掌握日光灯线路的接线。
3、理解改善电路功率因数的意义并掌握其方法。
二、原理说明
1、在单相正弦交流电路中，用交流电流表测得各支路的电流值，用交流电压表测得回路各元件两端的电压值，它们之间的关系满足相量形式的基尔霍夫定律，即
有关日光灯的工作原理请自行翻阅有关资料。
三、实验设备
表（一）
序号
名称
型号与规格
数量
备注
1
交流电压表
0～450V
1
2
交流电流表
0～5A
1
3
功率表
1
4
自耦调压器
1
5
镇流器、启辉器
与30W灯管配用
各1
HE-16
6
日光灯灯管
30W
1屏内7电容器 Nhomakorabea1μF、2.2μF、4.7μF/500V
各1
HE-16
8
白炽灯及灯座
表（四）
电容值
测量数值
计算值
（μF）
P（W）
cosφ
U（V）
I（A）
I L（A）
I C（A）
I′（A）
cosφ
0
1
2.2
4.7
五、实验注意事项
1、本实验用交流市电220V，务必注意用电和人身安全。
2、功率表要正确接入电路，读数时要注意量程和实际读数的折算关系。
3、线路接线正确，日光灯不能启辉时，应检查启辉及其接触是否良好。
六、预习思考题
1、参阅课外资料，了解日光灯的启辉原理。
2、在日常生活中，当日光灯上缺少了启辉器时，人们常用一根导线将启辉器的两端短接一下，然后迅速断开，使日光灯点亮；或用一只启辉器去点亮多只同类型的日光灯，这是为什么？（HE-16实验箱上有短接按钮，可用它代替启辉器做一下实验。）
3、为了提高电路的功率因数，常在感性负载上并联电容器，此时增加了一条电流支路，试问电路的总电流是增大还是减小，此时感性元件上的电流和功率是否改变？
220V、15W
1～3
HE-17
9
电流插座
3
屏上
四、实验内容
1、按图（一）接线。R为220V、15W的白炽灯泡，电容器为4.7μF/500V。经指导指导教师检查后，接通实验台电源，将自耦调压器输出（即U）调至220V。记录U、U R、U C值，验证电压三角形关系。
表（二）
测量值
计算值
U（V）
U R（V）
表（三）
测量数值
计算值
P（W）
cosφ
I（A）
U（V）
U L（V）
U A（V）
r（Ω）
cosφ
启辉值
正常工作值
3、并联电路-电路功率因数的改善。
利用主屏上的电流插座，按图（五）组成实验线路。
经指导教师检查后，接通实验台电源，自耦调压器的输出调至220V，记录功率表，电压表读数。通过一只电流表和三个电流插座分别测得三条支路的电流，改变电容值，进行三次重复测量。