实验1：功率因数的提高.ppt

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1、实验一：功率因数的提高一、实验目的:1．研究正弦交流电路中电压、电流相量之间的关系。2.掌握电抗式日光灯线路的接线及其工作原理。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: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ΣÌ＝0，闭合回路的各段电路电压相量和为零，即ΣÙ＝0。2.日光灯线路如图1-1a所示，图中R是日光灯管，L是电抗镇流器，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）。图1-1C是日光灯并联电容C以后的电流相量图。3.图1-1b所示的RL串联电

2、路，在正弦稳态信号Ù的激励下，ÙR与ÙL保持有90º的相位差。Ù是ÙR与ÙL的相量和。实验有关原理，所应用的公式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和电容器电流IC的相量和：，其相量图如图所示。因为电容器吸取的容性无功电流IC抵消了一部分日

3、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。若继续增加电容量，总电流又将上升。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。图1-1电路原理与电压电流相量图Sa.电路原理图RRLLŪŪLŪRūūLūRīīīCīLRb.电压相量图c.电流相量图īīcīLRφ220vVLVR三.实验内容1.日光灯线路接线与测量按

4、图1-2接线，调节自耦调压器的输出,逐步提高电压，直到日光灯启辉点亮，记录日光灯起动电压UQ。将电压调至220V，测量功率P，电流Ｉ，电压U，UL，UR和功率因数COSφ等值，并计算视在功率S。表1-1日光灯实验记录表U(V)UL(v)UR(v)I(A)P(W)COSφ计算S(VA)2.改善日光灯功率因数的实验--并联电容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。改变并联电容值，分别测量相应的各支路电流，功率因数COSφ.记录在表1-2中。注意:当电容取0值时，应将电

5、容移去，不可将直接电容短路---会造成电源短路的!!!W∨SRALC＊＊IICILR图1-2改善日光灯功率因数实验电路图∨R∨L表1-2提高功率因数的实验记录表根据实验数据,验证电流相量关系并计算相应的视在功率S.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。并联C（uf)P(W)COSφU(V)I(A)ILR(A)IＣ(A)计算S（ＶＡ）01.02.23.24.7实验预习思考题要点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工作的作用

6、,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。通过实验,明确视在功率S,有功功率P,无功功率Q以及用电设备的输入功率P1,与额定功率P的关系。五、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，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。3.讨论改善电路的功率因数的意义。接实验电源去顶侧接仪表电源线