功率因数提高要点

IC
A
IL
A
I
五、实验有关原理，所应用的公式
1.
日光灯交流电路的研究：
在电路中日光灯管与镇流器串联构成一个电阻和
电感串联的电感性负载电路，由于镇流器本身电感较 大，故整个电路功率因数很低。整个电路消耗的功率 P包括日光灯管消耗功率（PR=U2I）以及镇流器所消 耗的有功功率（PL=P-PR）。 为了提高电路的功率因数，可以与电感性负载并 联电容器，此时总电流I 是日光灯电流 IR 和电容器电

画出cosφ－I、I－C曲线，说明它们的关系。
实验现象
随着电容容量的增加，电路总电流减小。当 电容
为4微法时，电路的总电流最小、功率因数最大。
当 电容容量继续增大时，电路电流增大负载性质转 变 容性。
实验结果分析
如何根据电流表的读数来判断负载功率因数 等 于1的情况？ 答：当电流表的读数最小时，负载功率因数等于 1。
流 IC的相量和： I I L I c ，其相量图如图所示。
IC 4 IC 3 IC 2 I C1 I4 I3 I2 I1 IL
U
因为电容器吸取的容性无功电流 IC抵消了一部分日
光灯电流中的感性无功分量，所以电路总电流下降
，电路的功率因数被提高了。当电容器逐步增加到
一定容量时，总电流下降到最小值，此时电路的功 率因数 cos 1 。若继续增加电容量，总电流又将 上
不到充分的利用，因此为了尽可能充分利用发电容
量，必须提高功率因数。
为了降低输电线上的损耗，也需要提高功率因 数。输电线上的损耗为： 2 P R I l 负载吸收的平均功率为： l （是负载端电压的有效值）
PL U L I cos
I PL U L cos
PL )2 U L cos 当负载的功率因数较低时，线路中的电流会增大 Pl Rl (
率。所以要充分利用发电机应该使其能送出的平均
功率等于该机的容量
UN IN
。
发电机在额定电压与额定电流下运行时送出的 平均功率与所接负载的功率因数密切相关，即 P UI cos 只有当所接负载是电阻时，因 cos 1发电机送出的
平均功率恰好等于发电机的容量，发电机才得到充分
的利用，当负载是感性（或容性）时，由于 cos 1 ， 发电机送出的平均功率要小于该机的容量，发电机得
交流电流表
交流电压表
单相功率表
日光灯实验板
1.
实验步骤 按图5.8.1接线，当C=0μF时，接通电源，使日
光灯点亮，测量总电流I、总电压U、cosφ,以及灯 管两端电压UR和镇流器端电压UL。数据填入表5.8.1
内。
表5.8.1 日光灯电路参数测量
I /A
U/V
P/W
cosφ
UR / V
UL / V
功率因数提高 实验目的 实验原理 实验仪器 实验步骤 实验报告 实验现象 实验结果分析 实验相关知识 实验标准报告
实验目的
1.
研究并联与感性负载（日光灯）的电容器对 提高功率因数的作用，认识提高功率因数的 实际意义。 学习功率因数表、日光灯线路的连接，提高 实际操作能力。
2.
实验原理 功率因数的高低涉及到对发电设备（如发电机、
变压器等）利用电能的充分与否。为了有效地利用
这些发电设备必须提高功率因数。
在电力系统中，提供电能的发电机是按要求的额 定电压UN和额定电流 IN设计的。发电机长期运行时 ，其电压和电流都不能超过额定值，否则会使发电 机的寿命缩短,甚至损坏。发电机的容量是额定电压 与额定电流之积
U N I N ，它是发电机在安全运行下所能产生的最大功
，从而引起线路损耗增大。而当UL和 PL不变时，提
高功率因数可以降低输电线上的损耗。
电力负载多数为感性负载，因此为了提高功率因
数，一般采用在感性负载上并联电容器的办法。因
为这样就可以用电容器的无功功率来补偿感性负载 的无功功率，从而减少、甚至消除感性负载与电源 之间的能量交换。
3.
提高感性负载功率因数提高的实验电路图如图
5.8.1所示。以日光灯作为负载用可变电容器并联于
电容两端，保持负载电压不变，改变电容 值，观察
总电流I与的变化。
A
*
*
W IL A A IC
相
V
I
C
相
图 5.8.1功率因数提高实验电路图
实验仪器
电工实验台
交流电流表
1台
3只
交流电压表
单相功率表 日光灯实验板
Байду номын сангаас3只
1只 1块
电工实验台
升。由于电源的电压是固定的，所以并联电容器并
不影响感性负载的正常工作，即感性负载电流、功
率及功率因数并不随并联电容量的多少而改变，仅
仅是电路总电流及总功率因数发生变化。
六、实验数据记录
1、日光灯电路中的功率关系
按图5.8.1接线，当 C 0μF 时，接通电源，使日
2.
电容值，C=1，2，3……，7μF。保持U不变，
测量在不同C值时，电路总电流I、电感电流IL、电 容电流 IC 与cosφ值。数所填入表5.8.2内
C /μF) I / A 1 2 3 3.5 4 4.5 5 6 7
IL / A
IC / A P/W cosφ
实验报告

根据任务1测量所得的数据，计算日光灯的等 效电阻及电感。
1.
在日光灯电路中，如果缺少启辉器，在确保 安 全的情况下，如何使日光灯点亮？ 答：用导线将启辉器两端短接，等日光灯点亮后 再
2.
实验相关知识
预习知识及要求 相关知识点 注意事项
预习要求
预习并联电容器对提高感性负载功率因
数的原理 。
预习日光灯工作原理。
功率因数
相关知识
功率因数的提高
1.
按图正确接线，切勿将把220V电源，接到日光灯
管的两端，以免损坏灯管。
注意事项
2.
接通电源前，将电路中所有电容器的控制开关， 放在OFF的位置上。
3.
改变电容值时，尽可能测出cosφ＝1(或接近于1) 的数据。
一、实验目的
1.
实验标准报告
研究并联与感性负载（日光灯）的电容器对提高 功率因数的作用，认识提高功率因数的实际意义。
2.
学习功率因数表、日光灯线路的连接，提高实际 操作能力。
二、实验内容
1.
2.
日光灯电路的研究。
并联电容提高日光灯电路的功率因数。
三、实验用仪器、设备
电工实验工作台 1台
日光灯实验工作板
单相功率表
1块
1只
交流电流表
交流电压表
3只
1只
四、实验用详细电路图
L
W
V1
V2
220V
V
1μF
2μF
4μF
A
N