电路实验文档实验十功率因数的提高

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1、实验十　功率因数的提高一、实验目的1.了解日光灯结构和工作原理；2.学习提高功率因数的方法；3.了解输电线线路损耗情况，理解提高功率因数的意义。二、实验原理与说明1.正弦电流电路中，不含独立电源的二端网络消耗或吸收的有功功率,称为功率因数，为关联参考方向下二端网络端口电压与电流之间的相位差。2.在工业用户中，一般感性负载很多，如电动机、变压器等，其功率因数较低。当负载的端电压一定时，功率因数越低，输电线路上的电流越大，导线上的压降也越大，由此导致电能损耗增加，传输效率降低，发电设备的容量得不到充分的利

2、用。从经济效益来说，这也是一个损失。因此，应该设法提高负载端的功率因数。通常是在负载端并联电容器，这样流过电容器中的容性电流补偿原负载中的感性电流，此时负载消耗的有功功率不变，且随着负载端功率因数的提高，输电线路上的总电流减小，线路损耗降低，因此提高了电源设备的利用率和传输效率。电路见图10-1。3.图10—2是供电线路图，在工频下，当传输距离不长、电压不高时，线路阻抗可以看成是电阻R1和感抗X1相串联的结果。若输电线的始端(供电端)电压为U1，终端(负载端)电压为U2，负载阻抗和负载功率分别为和P2

3、，负载端功率因数为，则线路上的电流为线路上的电压降为输电功率为　　　　　　　　　　　　式中，P1为输电线始端测得的功率，为线路上的损耗功率。实验时，可以用一个具有较小电阻的元件模拟输电线路阻抗，用日光灯模拟负载阻抗Z2，研究在负载端并联电容器改变负载端功率因数时，输电线路上电压降和功率损耗情况以及对输电线路传输效率的影响。图10-1图10-2负载的功率因数可以用三表法测U、I、P以后，再按公式计算得到，也可以直接用功率因数表或相位表测出。三、实验任务1.测定日光灯电路模型参数按图10-3电路接线。断开

4、开关S1，调节调压器输出电压为220V，观察日光灯起辉过程。用电压表测量日光灯端电压U2；用电流表测灯管电流I；用功率表测日光灯消耗的有功功率。计算日光灯电路模型参数。2．简单供电线路的模拟按图10-3电路接线。在d、e间串入一电阻模拟传输线路阻抗，将开关S1倒向1和2位置，增加电容量直到电路为容性，分别测出U1和P1（开关S1置1）、U2和P2（开关S1置2）、电流I记录入表10-1。图10-3表10-1顺序电容测　　　量　计　　　算102123456表中电压损耗，功率损耗，功率。3.自拟实验线路，

5、用功率因数表直接测日光灯电路的功率因数。实验注意事项①在实验中保持日光灯负载两端电压为。②并联电容可提高功率因数，电容箱接入前应先置放电位置。四、实验设备单相调压器1台功率表1块日光灯灯具1套交流电压表1只交流电流表1只滑线变阻器1只电容箱1只单刀单掷开关各1只五、提示与思考1.并联电容可提高功率因数，是否电容并得愈多，功率因数愈高，为什么?2.将负载与电容器串联能否提高功率因数?3.如何减少输电线损耗?六、实验报告要求1.根据实验任务1所测试的数据，确定日光灯电路模型参数。2.根据表10-1数据，作

6、出、和三条曲线。3.根据表10-1数据，作出、和三条曲线。附：日光灯简介1.日光灯的构造日光灯由灯管、镇流器和启辉器三部分组成。灯管为一根均匀涂有荧光物质的玻璃管，管内充有少量水银蒸气和惰性气体，灯管两端装有灯丝电板。镇流器为一个铁心线圈，其作用是日光灯起辉时，产生高压将灯管点亮；在日光灯管工作时，限制电流。启辉器是一个充有氖气的玻璃泡并装有两个电极，高温时两电极接通，低温时两电极断开。2.日光灯的启辉过程刚接通电源，由于日光灯没有点亮，220V的交流电全部加在启辉器两端(见图10-3)，启辉器两电极

7、之间产生辉光放电，使电极受热而接触，从而接通日光灯灯丝，灯丝被加热，当启辉器两电极接触后，辉光放电停止，两电极因温度下降而复原(断开)。在断开瞬时，镇流器产生一个比电源电压高得多的自感电压加在日光灯灯管两端，使热灯丝间产生孤光放电并放射出紫外线，管内壁所涂荧光粉受紫外线激发而发出可见光。灯管点亮后，灯管电压只是电源电压的一部分，由于日光灯与启辉器是并联关系，较低的电压不足以使启辉器再重新动作，因此启辉器启动完毕之后就处于断开状态。实验十一　磁耦合线圈的研究一、实验目的1.观察互感现象，分析互感与哪些因

8、素有关；2.学习测定同名端的直流通断法与交流法；3.学习测量互感的方法；4.自拟实验线路，提高实验设计能力。二、实验原理与说明1.互感两个有磁耦合的线圈，如图11—1所示。当线圈1中电流变化时，在线圈2中便产生感应电压，当线圈2电流变化时，在线圈1中也产生感应电压，这就是磁耦合线圈具有的互感现象。2．同名端的判别方法同名端指同一变化磁通下，保持有相同电压极性的那对端子。常用的同名端判别方法有：(1)直流通断法如图11—2所示，用直流电源及直流仪表(电压表