改善功率因数的实验

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：

学生姓名：

学号：

成绩：

指导教师：

一、实验日期：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。

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内气体使日光灯导通，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，其内部有两个电极，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，使管内产生弧光放电、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。

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 (b)相量图

五、实验方法与步骤

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 、

、I HW 、I C 。

（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，

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~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：

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；

W

V

C

相线(用黄/绿/红)

N(零线 用蓝或黑)

0—220V

I L I c

I

I

U

**（I 灯）

镇流器

日

光灯

启辉器

调压器

5、相电压220V，注意安全。

七、实验结果及数据处理

表6-5 功率因数改善实验数据

电路状态

测量数据计算数据

U(V)I(A)

I

HW

(A)

I

C

(A)

P(W)C(uF)Q(var)S(VA)C

未加

电容

L 0

感性

L 1

L 3

谐振15

容性

7

9

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，存在内阻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。

C-关系图如下：

0.00

0.100.200.300.400.500.600.70

0.800.901.000.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

C(uF)

c o s (f a i )

分析：当为感性负载时，

在-90°到0°之间，在0~1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，

在0~1之间。

相量图如下：

经计算得：

Z R X

由该表得出R-X关系图如下：

八、实验结果及讨论

通过本次实验，对功率表的连接与使用有了进一步的了解；懂得了通过在感性负载两端并联电容的方式来改善功率因数，而提高功率因数的意义在于：能够降低生产成本、减