改善功率因数的实验(华电版)

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： 实验日期：2012.11.12一、 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。二、 预习思考题1. 在电感电路中，如何用实验方法寻找电路的最大功率因数？答：并联电容，当线电流最大时功率因数最大。2. 并联电容后，电路中哪些参数不变？哪些参数发生变化、如何变化？答：并接电容后有功功率是不会变化的，变化的是无功功率和视在功率。3. 为什么采用并联电容的方法提高功率因数，而不是串联法？所并电容是不是越大越好？答：我们所用的电源都是定电压电源，而用电设备也是定电压设备，采用并联补偿并不影响原负载电压，而采用串联补偿不能保证任何时候负载两端电压为其额定电压！其次，若采用串联补偿，可能会引起电路谐振，而造成用电设备过电压导致烧毁设备。所以，只能采用并联补偿。不是,补偿电容量选用适中，功率因数接近1时，线路输送(无功)电流降低，线损耗减小，若补偿电容量过大时，无功电流倒供电网，线路(无功)电流增大，线损耗增大。三、 所用仪器、设备设备名称型号和规格日光灯220V电感线圈（镇流器）与日光灯配用电容器0500V可调电容箱单相功率表0450V，05A交流电压表0500V数字表交流电流表05A数字表三相交流电源四、 实验原理1. 感性负载及功率因数一般在电力系统中，总希望负载能够尽可能运行在较高的功率因数下。实际中，往往通过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0.5一下。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、cos、IHW、IC 。（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0.80.85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；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)IHW (A)IC (A)P(W)cosC(uF)cosQ(var)S(VA)C未加电容220.10.4020.3980.04mA43.83L 0.4800.50 76.86 88.48 0.00 感性220.50.3460.39767.7mA44.11L 0.5710.58 62.25 76.29 0.98 220.90.2490.3970.21543.99L 0.8230.80 33.02 55.00 3.10 谐振220.00.2160.3940.36743.25150.91 19.69 47.52 5.31 容性220.40.2730.3950.51243.93C0.7870.73 41.12 60.17 7.39 219.80.3850.3940.65643.77C0.5590.52 72.42 84.62 9.50 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-cos关系图如下：分析：当为感性负载时，在-90到0之间，cos在01之间；当为纯阻性负载时，=0，cos=1；当负载为容性时，在0到90之间，cos在01之间。相量图如下：经计算得：ZRX547.5271.219475.6637.3368.455520.0887.1709.505532.61018.5926.998-422.0807.3589.435-551.7570.9295.294-488.6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、减少投资、改善设备的利用；可以减少线路压降、改善电压质量；能够提高电力网的传输能力、提高能源的利用率、降低电力成本、增加经济效益。在本次实验中，对功率表的接线和电路图判断不熟练，通过老师的悉心教导和与同学讨论解决了该问题。同时发现在做实验时应先找到谐振时电容C的值，由此来确定感性负载和容性负载的C值。还有，实验前要先检查日光灯是否能正常工作，实验台是否能正常工作，避免发生线连好了才发现实