上海交通大学本科学位课程 电路实验 提高感性负载功率因数

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1、功率因数提高实验目的实验原理实验仪器实验步骤实验报告实验现象实验结果分析实验相关知识实验标准报告实验目的1.研究并联与感性负载（日光灯）的电容器对提高功率因数的作用，认识提高功率因数的实际意义。2.学习功率因数表、日光灯线路的连接，提高实际操作能力。实验原理功率因数的高低涉及到对发电设备（如发电机、变压器等）利用电能的充分与否。为了有效地利用这些发电设备必须提高功率因数。在电力系统中，提供电能的发电机是按要求的额定电压UN和额定电流IN设计的。发电机长期运行时，其电压和电流都不能超过额定值，否则会使发电机的寿命缩

2、短,甚至损坏。发电机的容量是额定电压与额定电流之积UI，它是发电机在安全运行下所能产生的最大功NN率。所以要充分利用发电机应该使其能送出的平均功率等于该机的容量UINN。发电机在额定电压与额定电流下运行时送出的平均功率与所接负载的功率因数密切相关，即PUI=cosφ只有当所接负载是电阻时，因cosφ=1发电机送出的平均功率恰好等于发电机的容量，发电机才得到充分的利用，当负载是感性（或容性）时，由于cosφ〈1，发电机送出的平均功率要小于该机的容量，发电机得不到充分的利用，因此为了尽可能充分利用发电容量，必须提高功

3、率因数。为了降低输电线上的损耗，也需要提高功率因数。输电线上的损耗为：2P=RIll负载吸收的平均功率为：PL=UILcosφ（是负载端电压的有效值）PLI=UcosφLPL2P=R()llUcosφL当负载的功率因数较低时，线路中的电流会增大，从而引起线路损耗增大。而当UL和PL不变时，提高功率因数可以降低输电线上的损耗。电力负载多数为感性负载，因此为了提高功率因数，一般采用在感性负载上并联电容器的办法。因为这样就可以用电容器的无功功率来补偿感性负载的无功功率，从而减少、甚至消除感性负载与电源之间的能量交换。3

4、.提高感性负载功率因数提高的实验电路图如图5.8.1所示。以日光灯作为负载用可变电容器并联于电容两端，保持负载电压不变，改变电容值，观察总电流I与的变化。**AWIIILAACVC图5.8.1功率因数提高实验电路图实验仪器�电工实验台1台�交流电流表3只�交流电压表3只�单相功率表1只�日光灯实验板1块电工实验台交流电流表交流电压表单相功率表日光灯实验板实验步骤1.按图5.8.1接线，当C=0μF时，接通电源，使日光灯点亮，测量总电流I、总电压U、cosφ,以及灯管两端电压UR和镇流器端电压UL。数据填入表5.8

5、.1内。表5.8.1日光灯电路参数测量I/AU/VP/WcosφU/VU/VRL2.电容值，C=1，2，3……，7μF。保持U不变，测量在不同C值时，电路总电流I、电感电流IL、电容电流IC与cosφ值。数所填入表5.8.2内C/μF)1233.544.5567I/AI/ALI/ACP/Wcosφ实验报告�根据任务1测量所得的数据，计算日光灯的等效电阻及电感。�画出cosφ－I、I－C曲线，说明它们的关系。实验现象随着电容容量的增加，电路总电流减小。当电容为4微法时，电路的总电流最小、功率因数最大。当电容容量继续

6、增大时，电路电流增大负载性质转变容性。实验结果分析1.如何根据电流表的读数来判断负载功率因数等于1的情况？答：当电流表的读数最小时，负载功率因数等于1。2.在日光灯电路中，如果缺少启辉器，在确保安全的情况下，如何使日光灯点亮？答：用导线将启辉器两端短接，等日光灯点亮后再断开。实验相关知识预习知识及要求相关知识点注意事项预习要求�预习并联电容器对提高感性负载功率因数的原理。�预习日光灯工作原理。相关知识功率因数功率因数的提高注意事项1.按图正确接线，切勿将把220V电源，接到日光灯管的两端，以免损坏灯管。2.接通电

7、源前，将电路中所有电容器的控制开关，放在OFF的位置上。3.改变电容值时，尽可能测出cosφ＝1(或接近于1)的数据。实验标准报告一、实验目的1.研究并联与感性负载（日光灯）的电容器对提高功率因数的作用，认识提高功率因数的实际意义。2.学习功率因数表、日光灯线路的连接，提高实际操作能力。二、实验内容1.日光灯电路的研究。2.并联电容提高日光灯电路的功率因数。三、实验用仪器、设备电工实验工作台1台日光灯实验工作板1块单相功率表1只交流电流表3只交流电压表1只四、实验用详细电路图LWV1V2220V1μF2μF4μF

8、̃VAICILNAAI五、实验有关原理，所应用的公式1.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I