功率因数的提高仿真PPT精选文档
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煤矿机械功率因数的提高培训课件
P = U N I N cos ϕ = 600kW
而需提供的无功功率为: 而需提供的无功功率为
Q = U N I N sinϕ = 800kvar
所以 提高 cosϕ可使发电设备的容量得以充分利用
（2）增加线路和发电机绕组的功率损耗 设输电线和发电机绕组的电阻为 r : 要求: 要求 P = U I cosϕ (Ｐ、Ｕ定值 时 定值)时
10×10 C= (tan18 ° − tan0 °)F = 213.6 µF 2 314× 220
3
可见 : cos ϕ≈1时再继续提高，则所需电容值很大 ϕ≈1时再继续提高， 不经济），所以一般不必提高到1 ），所以一般不必提高到 （不经济），所以一般不必) 费电 ∆P = I 2 r (费电
I
S
(导线截面积) 导线截面积)
所以提高 所以提高 cosϕ 可减小线路和发电机绕组的损耗。 可减小线路和发电机绕组的损耗。 所以要求提高电网的功率因数对国民经济的发展有重 所以要求提高电网的功率因数对国民经济的发展有重 要的意义。 要的意义。 2. 功率因数cos ϕ低的原因 功率因数cos 日常生活中多为感性负载 如电动机、日光灯， 感性负载---如电动机 日常生活中多为感性负载 如电动机、日光灯， 其等效电路及相量关系如下图。 其等效电路及相量关系如下图。
L
例
ωL
ϕ
cosϕ
I
ɺ I
+ +
40W220V白炽灯 40W220V白炽灯 cosϕ = 1
P = U I cosϕ P 40 I= = A = 0.182 A U 220 40W220V日光灯 cosϕ = 0.5 日光灯
ɺ U
ɺ R UR +
ɺ XL UL
而需提供的无功功率为: 而需提供的无功功率为
Q = U N I N sinϕ = 800kvar
所以 提高 cosϕ可使发电设备的容量得以充分利用
（2）增加线路和发电机绕组的功率损耗 设输电线和发电机绕组的电阻为 r : 要求: 要求 P = U I cosϕ (Ｐ、Ｕ定值 时 定值)时
10×10 C= (tan18 ° − tan0 °)F = 213.6 µF 2 314× 220
3
可见 : cos ϕ≈1时再继续提高，则所需电容值很大 ϕ≈1时再继续提高， 不经济），所以一般不必提高到1 ），所以一般不必提高到 （不经济），所以一般不必) 费电 ∆P = I 2 r (费电
I
S
(导线截面积) 导线截面积)
所以提高 所以提高 cosϕ 可减小线路和发电机绕组的损耗。 可减小线路和发电机绕组的损耗。 所以要求提高电网的功率因数对国民经济的发展有重 所以要求提高电网的功率因数对国民经济的发展有重 要的意义。 要的意义。 2. 功率因数cos ϕ低的原因 功率因数cos 日常生活中多为感性负载 如电动机、日光灯， 感性负载---如电动机 日常生活中多为感性负载 如电动机、日光灯， 其等效电路及相量关系如下图。 其等效电路及相量关系如下图。
L
例
ωL
ϕ
cosϕ
I
ɺ I
+ +
40W220V白炽灯 40W220V白炽灯 cosϕ = 1
P = U I cosϕ P 40 I= = A = 0.182 A U 220 40W220V日光灯 cosϕ = 0.5 日光灯
ɺ U
ɺ R UR +
ɺ XL UL
《功率因数的提高》课件
装置等。
实施效果：经 过实施功率因 数提高方案， 该工厂的能源 消耗量大幅降 低，运营成本 也得到了有效
控制。
案例二：某小区的电力系统的功率因数提高
案例背景：某小区的电力系统存在功率因数低的问 题，影响了电力系统的效率和稳定性。
单击此处输入你的智能图形项正文，请尽量言简意赅的阐述观 点，以便观者可以准确理解您所传达的信息。
解决方案：采用无功补偿装置，提高电力系统的功 率因数。
单击此处输入你的智能图形项正文，请尽量言简意赅的阐述观 点，以便观者可以准确理解您所传达的信息。
实施过程：对小区的电力系统进行改造，安装无功 补偿装置，并进行调试和运行。
单击此处输入你的智能图形项正文，请尽量言简意赅的阐述观 点，以便观者可以准确理解您所传达的信息。
采用无功补偿装 置
提高设备负载率
合理选择电动机：根据实际需要选择合适的电动机，避免过大或过小 提高设备的运行效率：对设备进行定期维护和保养，确保设备正常运行 调整负载：根据实际情况调整负载，避免空载或过载运行 采用无功补偿装置：通过无功补偿装置提高功率因数，降低无功损耗
无功补偿装置的应 用
并联电容器补偿
串联电容器补偿 的原理
串联电容器补偿 的优点
串联电容器补偿 的应用场景
串联电容器补偿 的注意事项
混合补偿方式
定义：将并联电容器和串联电抗器同时使用，以实现无功补偿的方式 优点：可以根据负载的感性或容性无功功率进行补偿，提高功率因数 应用场景：适用于负载变化较大、谐波干扰较严重的场合
注意事项：需要合理选择电容器和电抗器的参数，以避免谐振和过补偿现象的发生
功率因数。
功率因数与电路 效率的关系：功 率因数越高，电 路的效率就越高， 电能利用率也就
实施效果：经 过实施功率因 数提高方案， 该工厂的能源 消耗量大幅降 低，运营成本 也得到了有效
控制。
案例二：某小区的电力系统的功率因数提高
案例背景：某小区的电力系统存在功率因数低的问 题，影响了电力系统的效率和稳定性。
单击此处输入你的智能图形项正文，请尽量言简意赅的阐述观 点，以便观者可以准确理解您所传达的信息。
解决方案：采用无功补偿装置，提高电力系统的功 率因数。
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实施过程：对小区的电力系统进行改造，安装无功 补偿装置，并进行调试和运行。
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采用无功补偿装 置
提高设备负载率
合理选择电动机：根据实际需要选择合适的电动机，避免过大或过小 提高设备的运行效率：对设备进行定期维护和保养，确保设备正常运行 调整负载：根据实际情况调整负载，避免空载或过载运行 采用无功补偿装置：通过无功补偿装置提高功率因数，降低无功损耗
无功补偿装置的应 用
并联电容器补偿
串联电容器补偿 的原理
串联电容器补偿 的优点
串联电容器补偿 的应用场景
串联电容器补偿 的注意事项
混合补偿方式
定义：将并联电容器和串联电抗器同时使用，以实现无功补偿的方式 优点：可以根据负载的感性或容性无功功率进行补偿，提高功率因数 应用场景：适用于负载变化较大、谐波干扰较严重的场合
注意事项：需要合理选择电容器和电抗器的参数，以避免谐振和过补偿现象的发生
功率因数。
功率因数与电路 效率的关系：功 率因数越高，电 路的效率就越高， 电能利用率也就
《功率因数的提高》课件
减少电压损失
功率因数的改善可以减小线路中的电压损失，保证用户端获得更加稳定的电压 。
减少电能损失
降低变压器和线路的温升
功率因数的提高可以减小变压器和线路的电流，从而降低其温升，延长设备的使 用寿命。
减少电机启动电流
在工业生产中，功率因数的提高可以减小电机的启动电流，降低对电网的冲击， 延长电机的使用寿命。
企业用电的功率因数提高
总结词
企业需要采取系统性的 措施来提高功率因数， 以降低能耗和运营成本
。
优化设备布局
合理布置电机、变压器 等设备，减少无功损耗
。
选用高效设备
采用具有高功率因数的 电机、变压器等设备。
实施无功补偿
通过安装无功补偿装置 ，提高企业整体功率因
数。
公共设施用电的功率因数提高
01
02
03
04
总结词
公共设施需要关注功率因数的 提高，以确保供电质量和降低
能源消耗。
强化设备维护
定期检查和维护公共设施中的 电气设备。
实施节能改造
对老旧设备进行节能改造，提 高其运行效率。
推广节能技术
采用先进的节能技术和设备， 如LED照明等。
THANK YOU
感谢聆听
05
实际应用案例
家庭用电的功率因数提高
01
02
03
04
总结词
通过简单措施，家庭可以有效 地提高功率因数，降低能源消 耗和电费。
使用高效家电
购买能效标识较高的家电，如 节能灯泡、高效空调等。
合理安排家电使用时间
避免在高峰时段使用大功率家 电，如电饭煲、洗衣机等。
定期维护家电
清洁和维护家电设备，确保其 高效运行。
功率因数的改善可以减小线路中的电压损失，保证用户端获得更加稳定的电压 。
减少电能损失
降低变压器和线路的温升
功率因数的提高可以减小变压器和线路的电流，从而降低其温升，延长设备的使 用寿命。
减少电机启动电流
在工业生产中，功率因数的提高可以减小电机的启动电流，降低对电网的冲击， 延长电机的使用寿命。
企业用电的功率因数提高
总结词
企业需要采取系统性的 措施来提高功率因数， 以降低能耗和运营成本
。
优化设备布局
合理布置电机、变压器 等设备，减少无功损耗
。
选用高效设备
采用具有高功率因数的 电机、变压器等设备。
实施无功补偿
通过安装无功补偿装置 ，提高企业整体功率因
数。
公共设施用电的功率因数提高
01
02
03
04
总结词
公共设施需要关注功率因数的 提高，以确保供电质量和降低
能源消耗。
强化设备维护
定期检查和维护公共设施中的 电气设备。
实施节能改造
对老旧设备进行节能改造，提 高其运行效率。
推广节能技术
采用先进的节能技术和设备， 如LED照明等。
THANK YOU
感谢聆听
05
实际应用案例
家庭用电的功率因数提高
01
02
03
04
总结词
通过简单措施，家庭可以有效 地提高功率因数，降低能源消 耗和电费。
使用高效家电
购买能效标识较高的家电，如 节能灯泡、高效空调等。
合理安排家电使用时间
避免在高峰时段使用大功率家 电，如电饭煲、洗衣机等。
定期维护家电
清洁和维护家电设备，确保其 高效运行。
日光灯电路设计及功率因数的提高PPT课件
2021/3/12
4
图6.1 原理图
图6.2 等效电路
是一个电感很大的感性负载。二者串联构成一个RL串联电路。当
接通电源后，启辉器内双金属片与定片之间的气隙被击穿，连续
发生火花，使双金属片受热伸张而与定片接触．于是灯管的灯丝接
通。灯丝遇热后发射电子，这时双金属片逐渐冷却而与定片分开。
镇流器线圈因灯丝电路突然断开而感应出很高的感应电动势，它
• ※ 说明
• 在这个实验中，用日光灯电路模拟RL串联电路， 用并联电容的方法可以提高电路的功率因数。 但实际日光灯的电压波形不是正弦波，若按正 弦交流电路估算，误差较大，且不能用万用表 交流电压档测量其电压。
•
2021/3/12
13
感谢您的阅读收藏，谢谢！
2021/3/12
14
2021/3/12
cos P P
UI S
6
• 因此，测出电路的电压、电流和功率的数值后，即可
求得电路的功率因数 cos之值。
• 功率因数较低的感性负载，并联适量的电容器可以提 高电路的功率因数。当功率因数等于1时，电路呈现并 联谐振，这时，电路的总电流最小。
•
假定功率因数从cos 提高到 cos ，所需并联电
PL I2r
其中：PL——镇流器所消耗的功率。 r ——镇流器的等效电阻。
于是：
r PL I2
2021/3/12
8
• 用万用表欧姆挡直接测得镇流器线圈的电阻 rcu.则镇流器的 • 铜耗为，铁耗为 PCuI2rCu 。
• 用万用表测出镇流器的端电压UrL，则镇流器的等效电抗：
X UrL2 r2 L
I
•
其等效电感为
L X 2 f
《功率因数的提高》PPT课件
当负载为感性电路，且若cos =0.5时； P=0.5S=500瓦
可见，S一定时，cos ↓，P ↓，电源能带的负载将减少，
或者说，P一定时， cos低，电源负担将加重。
例如：给cos =0.5的交流电路提供P=500瓦的功率， 电源必须输出1000VA的视在功率。
可见，cos低，电源负担加重，造成资源浪费， 为避免资源浪费，国家规定用电单位的cos=0.9~0.95
3.5 功率因数的提高
一、功率因数
1、对于RL串联电路 若已知 i=Imsinωt 相量图为： 电路的平均功率：
+
U
UL I
U
UR
-
P= UR ·IR= Ucos ·I =U I cos
2、对于RC串联电路 若已知 i=Imsinωt 相量图为：
UR I
+
U
U
UC
-
i R L
i R C
电路的平均功率： P= UR ·IR= Ucos ·I =U I cos
2、基本要点 1）<L ，∴cos > cosL
IC
2）I<IL，总电流减小，输电线ຫໍສະໝຸດ 的能量损耗减少，IR L
U
但负载所需的电流IL仍然不变，
负载照样正常工作
I
3）功率因数cos 是总电路对电源的表现，
IC IL IL
原负载的功率因数仍为cosL，没有变。 4）功率因数提高的实质，是 IC 抵消了一部分IL的无功分量，
3、对于RLC串联电路 若已知 i=Imsinωt 相量图简化：
U
UX I
UR
i
+
R
U
L
-
C
功率因数市公开课一等奖省赛课微课金奖PPT课件
I1
第8页
2、在感性负载上并联电容器提升功率因数
以电压为参考正弦量 u 2U sin t
i
I2
感性负载
u
i1
i2 C2
1
U
I
1、分别画出u、i1，i2矢量
2、 i=i1 +i2，作矢量图；画出总电流矢量
I1
依据矢量图可知，1 所以， cos cos1
功率因数得以提升。
第9页
例3：一感性电路接于电压U=10V交流电源，已知电源 角频率ω=200rad/s，电路有功功率P=30W，电流I1=6A， 为提升功率因数在感性电路上并联一个电容器后总电
数为多少？
（3） IC多大？需并联多大电容？
（1） IL 4 A cos1 0.6
（2）
P
I
2 L
R
42
30
480W
i
A
R
iL
iC
L
C
S P 480 600VA
cos 0.8
I S 600 3A U 200
第14页
补充1：在图所表示电路中，已知电源电压U=200V，角频率
ω=250rad/s，R=30Ω，XL=40Ω。求：（1）并联电容器前电 流表A读数和电路功率因数；
1、提升用电设备本身功率因数
降低用电设备无功功率，适当选择变压器与 用电设备，降低轻载运行。
2、在感性负载上并联电容器提升功率因数
例：日光灯电路。
i
u
i1
i2 C2
感性负载
第7页
2、在感性负载上并联电容器提升功率因数
以电压为参考正弦量 u 2U sin t
i
I2
感性负载
第8页
2、在感性负载上并联电容器提升功率因数
以电压为参考正弦量 u 2U sin t
i
I2
感性负载
u
i1
i2 C2
1
U
I
1、分别画出u、i1，i2矢量
2、 i=i1 +i2，作矢量图；画出总电流矢量
I1
依据矢量图可知，1 所以， cos cos1
功率因数得以提升。
第9页
例3：一感性电路接于电压U=10V交流电源，已知电源 角频率ω=200rad/s，电路有功功率P=30W，电流I1=6A， 为提升功率因数在感性电路上并联一个电容器后总电
数为多少？
（3） IC多大？需并联多大电容？
（1） IL 4 A cos1 0.6
（2）
P
I
2 L
R
42
30
480W
i
A
R
iL
iC
L
C
S P 480 600VA
cos 0.8
I S 600 3A U 200
第14页
补充1：在图所表示电路中，已知电源电压U=200V，角频率
ω=250rad/s，R=30Ω，XL=40Ω。求：（1）并联电容器前电 流表A读数和电路功率因数；
1、提升用电设备本身功率因数
降低用电设备无功功率，适当选择变压器与 用电设备，降低轻载运行。
2、在感性负载上并联电容器提升功率因数
例：日光灯电路。
i
u
i1
i2 C2
感性负载
第7页
2、在感性负载上并联电容器提升功率因数
以电压为参考正弦量 u 2U sin t
i
I2
感性负载
第9讲(复杂电路、谐振、功率因数提高).ppt
工厂用户 发电厂 用户（RL负载）的电压和电路参数没有改变，因此
2.7 功率因数提高
求解并联电容的公式 IC = I1 sin j1 – I sin j P = U I1 cos j1 P sin j1 P sin j IC = U cos j1 U cos j P IC = ( tgj1-tgj ) U 而： IC= U =ω CU 1 ωC P ( tgj -tgj ) C= 1 2 ωU P = U I cos j + . U -
20 | Z | W 3
tgj1 3 j1 60
0
cosj1 0.5
U I 并前 33A |Z |
I 并前U cosj1 P C (tgj1 - tgj ) (tgj1 - tgj ) 275mF 2 2 wU wU
I 并前U cosj1 P I 并后 22A Ucosj Ucosj
作业：2.5.8 2.6.3
2.7.2
2.6 电路中的谐振
2. 实际电路 1 (R+ jω L) jω C Z= 1 R+ jω L+ jω C R+ jω (L-ω 2L2C-R 2C) = (1-ω 2LC)2+(ω RC)2 并联谐振条件： ω 0= + . U . I
R
C L
R2 1 - 2 LC L
1 通常要求线圈的电阻很小，即 ω 0= LC
增加电容元件（其无功功率是负的，可与 电感正的无功功率相互补偿）。
串联还是并联电容？
串电容不行！影响用户的电压。
2.7 功率因数提高
并联电容 . I
+ . U . IC C
j
. I1 R
. IC
实验1.荧光灯功率因数提高实验ppt课件
原理说明（一） 负载功率因数过低，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。
当接通电源后，启辉器内发生辉光放电， 双金属片受热弯曲，触点接通，将灯丝 预热使它发射电子，启辉器接通后辉光 放电停止，双金属片冷却，又把触点断开， 这时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 ，灯管内壁的荧光粉吸收后辐射出可见的光，荧光灯就开始正常工作。启 辉器相当一只自动开关，能自动接通电路(加热灯丝)和开断电路(使镇流器 产生高压，将灯管击穿放电)。镇流器的作用除了感应高压使灯管放电外， 在荧光灯正常工作时，起限制电流的作用，镇流器的名称也由此而来。
原理说明（三）
功率表的接线如图7-3所示，图中功率表W的电流回路引出接线柱应与负载串 联连接，W的电压回路引出端则与负载并联。其中标有*号，称同名端，接线时应 将这两端联在一起。这样联接时当功率表指针正偏转或有正读数时，则表示电源 向负载传送功率，其数值为W=UIcosФ。
如果将电压输入端或电流输入端任一输入对调，由图1.15-4相量图可见这时Ф’=180°-Ф， 则W=UIcos(180°-Ф)=- UIcosФ功率表显示负读数。
实验设备
天煌教仪(DGJ-1实验台) 交流电压表、交流电流表 交流电源 功率表
注意事项
本实验时需将双向开关扳向“实验”状态。 当扳向“照明”时由内部已将220V电源接在荧 光灯上。
实验报告
1.完成上述数据测试并列表记录. 2.绘出总电流I=f(c)曲线,并分析讨论. 3.说明功率因数提高的意义?
由于电路中串联着镇流器，它是一个电感量较大的线圈，因而整 个电路的功率因数制并作不单高位：(约河南0大.5学左•基右础)实。验教学中心•电工电子分中心cosΦ原理说明（二） NhomakorabeaC
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R 3
SW1 SW2 SW3
C1 C2 C3
1u
2u 2.5u
15W 灯管
250
+66.3
AC Volts
vi
6
采用Proteus仿真
2020/11/26
7
表-1 日光灯功率因数提高的仿真实验表
并联C U UL UR I ILR IC T △t
φ
(uF) (V) (V) (V) (A) (A) (A) (ms) (ms) (△t/T)
增加 电容 电流
灯管 电流 不变
并联电容能改变电路的外特性； 不能改变电路内部特性！
5
采用Proteus仿真 功率因数的提高
+265
A
+265
AC mA
AC mA
B +0.00
C
AC mA
D V1
镇流器
2.5H
+209
AC Volts
+220
AC Volts
2020/11/26
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
V1
VSINE VA=312V
0 220
0
COSφ
PS
(W) (VA)
1.0 2.0 ? 220 4.0 5.0
0
1
说明：1）用模拟示波器测量相位差φ：根椐测量的电压与电流
初相时间差△t与周期T计 算：φ=(△t/T )×3600。
2）表中的功率因数COSφ、功率P (W) 、视在功率S(VA) 均为根据原始测量数据计算的实验值。
实验五 功率因数的提高仿真
1、实验目的
1.1、掌握电抗式日光灯的工作原理及其线路的接线方法。 1.2、理解改善电路功率因数的意义并掌握其方法。 1.3、学习电路仿真软件的使用。
2、实验原理
2.1、相量形式的基尔霍夫定律适用于正弦交流电路： 节点的 各支路电流相量和为零，即Σİ=0； 闭合回路的各段电路电压相量和为零，即ΣÙ=0。
2020/11/26
9
若有不当之处，请指正，谢谢！
10
2.2、日光灯实验电路如图-1所示，图中R:日光灯管、 L:电抗镇流器、S:启辉器，C:补偿电容器--用以改善电路 的功率因数。
2020/11/26
1
图-1 提高日光灯功率因数实验电路原理图
S
R
IC
L
ILR
UR IC C
UL
I’I
1-1 电路原理图
II’
ILR
220V
U
φ’
φ I’
IC C
U
UL
UR R
5、实验报告要求
5.1、完成实验数据表格中的计算，进行必要的误差分析。 5.2、根据实验数据，绘制日光灯实验的电压相量图、电流相 量图，根据基尔霍夫定律解释支路电流大于总电流，部分电 压大于总电压的实验现象。 5.3、讨论改善日光灯功率因数的方法。为什么不采用串联电 容的方法提高功率因数？ 5.4、讨论改善日光灯电路的功率因数的意义。
2020/11/26
8
4、 实验注意事项
4.1、仿真实验使用的EWB软件：在电路中插入元件或仪表时 可直接插入，但实际操作时则应断开电路接入！删去元件时 却会在此保留短接线，如删去电压表后还要删去短接线！ 4.2、电感负载串联电容实验，电路的总阻抗会下降，属于电 压谐振性质，要防止器件过电压过电流！
1-2 等效电路图
2020/11/26
U
L
UL
φ ILR UR
I=ILR
1-3 电压相量图
1- 4 日光灯并联电容 前、后的电流相量图
2
3、EWB仿真实验内容与实验步骤
3.1、根椐电抗式日光灯电路原理图，新建功率因数提高实验的
EWB仿真电路。
3.2、分别用EWB中虚拟电压表、电流表测量电源电压U、日
工具菜单
电基 源本
指 示
仪 器
元件与仪器菜单
启动
停止
电压与电流 开关 暂停
的相位差大
恢复
按键
1）日光灯电路的固有功率因数低
2020/11/26
C=0时电容支路应断开！ 调电容量按C键，改变增 减方向按大小写转换键。
4
②并联电容提高电路总功率因数
电压与电流 的相位差小
总电流 下降了
2020/11/26
记录在表-1 中。
3.5、分别增加↑或减少↓并联的电容量，分别测量电压U、 UL 和 UR，测量总电流I 、灯管电流IRL和电容电流IC 、测量相应电
压与电流的相位差φ 。记录在表-1 中。
3.6、根据实验记录数据，计算电路的功率因数，讨论提高电路
功率因数的意义。
2020/11/26
3
EWEBW使B主用菜单简介
光灯电路中镇流器电压UL、灯管电压UR及电路电流I，用虚拟
示波器测量电路电压与电流间的相位差φ，记录在表-1 中。
3.3、在日光灯电路中接入并联可调电容C，串联电容电流表IC。
并串联灯管支路电流表IRL。
3.4、调节并联电容量的大↑小↓，使电路总电流I降至最小(此时
电压U与电流I的相位差φ =0)。测量相应的电压、电流及相位差，
SW1 SW2 SW3
C1 C2 C3
1u
2u 2.5u
15W 灯管
250
+66.3
AC Volts
vi
6
采用Proteus仿真
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表-1 日光灯功率因数提高的仿真实验表
并联C U UL UR I ILR IC T △t
φ
(uF) (V) (V) (V) (A) (A) (A) (ms) (ms) (△t/T)
增加 电容 电流
灯管 电流 不变
并联电容能改变电路的外特性； 不能改变电路内部特性！
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采用Proteus仿真 功率因数的提高
+265
A
+265
AC mA
AC mA
B +0.00
C
AC mA
D V1
镇流器
2.5H
+209
AC Volts
+220
AC Volts
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
V1
VSINE VA=312V
0 220
0
COSφ
PS
(W) (VA)
1.0 2.0 ? 220 4.0 5.0
0
1
说明：1）用模拟示波器测量相位差φ：根椐测量的电压与电流
初相时间差△t与周期T计 算：φ=(△t/T )×3600。
2）表中的功率因数COSφ、功率P (W) 、视在功率S(VA) 均为根据原始测量数据计算的实验值。
实验五 功率因数的提高仿真
1、实验目的
1.1、掌握电抗式日光灯的工作原理及其线路的接线方法。 1.2、理解改善电路功率因数的意义并掌握其方法。 1.3、学习电路仿真软件的使用。
2、实验原理
2.1、相量形式的基尔霍夫定律适用于正弦交流电路： 节点的 各支路电流相量和为零，即Σİ=0； 闭合回路的各段电路电压相量和为零，即ΣÙ=0。
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若有不当之处，请指正，谢谢！
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2.2、日光灯实验电路如图-1所示，图中R:日光灯管、 L:电抗镇流器、S:启辉器，C:补偿电容器--用以改善电路 的功率因数。
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图-1 提高日光灯功率因数实验电路原理图
S
R
IC
L
ILR
UR IC C
UL
I’I
1-1 电路原理图
II’
ILR
220V
U
φ’
φ I’
IC C
U
UL
UR R
5、实验报告要求
5.1、完成实验数据表格中的计算，进行必要的误差分析。 5.2、根据实验数据，绘制日光灯实验的电压相量图、电流相 量图，根据基尔霍夫定律解释支路电流大于总电流，部分电 压大于总电压的实验现象。 5.3、讨论改善日光灯功率因数的方法。为什么不采用串联电 容的方法提高功率因数？ 5.4、讨论改善日光灯电路的功率因数的意义。
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4、 实验注意事项
4.1、仿真实验使用的EWB软件：在电路中插入元件或仪表时 可直接插入，但实际操作时则应断开电路接入！删去元件时 却会在此保留短接线，如删去电压表后还要删去短接线！ 4.2、电感负载串联电容实验，电路的总阻抗会下降，属于电 压谐振性质，要防止器件过电压过电流！
1-2 等效电路图
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U
L
UL
φ ILR UR
I=ILR
1-3 电压相量图
1- 4 日光灯并联电容 前、后的电流相量图
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3、EWB仿真实验内容与实验步骤
3.1、根椐电抗式日光灯电路原理图，新建功率因数提高实验的
EWB仿真电路。
3.2、分别用EWB中虚拟电压表、电流表测量电源电压U、日
工具菜单
电基 源本
指 示
仪 器
元件与仪器菜单
启动
停止
电压与电流 开关 暂停
的相位差大
恢复
按键
1）日光灯电路的固有功率因数低
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C=0时电容支路应断开！ 调电容量按C键，改变增 减方向按大小写转换键。
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②并联电容提高电路总功率因数
电压与电流 的相位差小
总电流 下降了
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记录在表-1 中。
3.5、分别增加↑或减少↓并联的电容量，分别测量电压U、 UL 和 UR，测量总电流I 、灯管电流IRL和电容电流IC 、测量相应电
压与电流的相位差φ 。记录在表-1 中。
3.6、根据实验记录数据，计算电路的功率因数，讨论提高电路
功率因数的意义。
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光灯电路中镇流器电压UL、灯管电压UR及电路电流I，用虚拟
示波器测量电路电压与电流间的相位差φ，记录在表-1 中。
3.3、在日光灯电路中接入并联可调电容C，串联电容电流表IC。
并串联灯管支路电流表IRL。
3.4、调节并联电容量的大↑小↓，使电路总电流I降至最小(此时
电压U与电流I的相位差φ =0)。测量相应的电压、电流及相位差，