感性負載功率因數(shù)的提高

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1、感性負載功率因數(shù)的提高一、實驗目的1、研究爭先穩(wěn)態(tài)交流電路中電壓電流相量之間的關系；2、理解日光燈電路的工作原理及電路的設計；3、理解改善電路功率因數(shù)的意義并掌握其方法。二、實驗原理提高感性負載功率因數(shù)的研究：供電系統(tǒng)由電源（發(fā)電機或變壓器）通過輸電線路向負載供電。負載通常有電阻負載，如白熾燈、電阻加熱器等，也有電感性負載，如電動機、變壓器、線圈等，一般情況下，這兩種負載會同時存在。由于電感性負載有較大的感抗，因而功率因數(shù)較低。若電源向負載傳送的功率，當功率P和供電電壓U一定時，功率因數(shù)越低，線路電流I就越

2、大，從而增加了線路電壓降和線路功率損耗,若線路總電阻為，則線路電壓降和線路功率損耗分別為和；另外，負載的功率因數(shù)越低，表明無功功率就越大，電源就必須用較大的容量和負載電感進行能量交換，電源向負載提供有功功率的能力就必然下降，從而降低了電源容量的利用率。因而，從提高供電系統(tǒng)的經(jīng)濟效益和供電質量，必須采取措施提高電感性負載的功率因數(shù)。通常提高電感性負載功率因數(shù)的方法是在負載兩端并聯(lián)適當數(shù)量的電容器，使負載的總無功功率Q＝QL－QC減小，在傳送的有功率功率P不變時，使得功率因數(shù)提高，線路電流減小。當并聯(lián)電容器的Q

3、C＝QL時，總無功功率Q＝0，此時功率因數(shù)＝1，線路電流I最小。若繼續(xù)并聯(lián)電容器，將導致功率因數(shù)下降，線路電流增大，這種現(xiàn)象稱為過補償。負載功率因數(shù)可以用三表法測量電源電壓U、負載電流I和功率P，用公式計算。本實驗的電感性負載用鐵心線圈，（日光燈鎮(zhèn)流器）電源用220V交流電經(jīng)自耦調壓器調壓供電。三．實驗設備1．交流電壓表、電流表、功率表（在控制屏）42．自耦調壓器（輸出可調的交流電壓）3．鎮(zhèn)流器，啟輝器，630V/4.3μF電容器，30W日光燈四．實驗內容提高感性負載功率因數(shù)實驗：圖3-2按圖3-2組成實驗

4、電路經(jīng)指導老師檢查后，按下按鈕開關，調節(jié)自耦變壓器的輸出電壓為220V，記錄功率表、功率因數(shù)表、電壓表和電流表的讀數(shù)，接入電容，從小到大增加電容值，記錄不同電容值時的功率表、功率因數(shù)表、電壓表和電流表的讀數(shù)，并記入表3-1中。實驗中用電流取樣插頭測量三個支路的電流。在實驗過程中，一直要保持負載電壓U2等于210V，以便對實驗數(shù)據(jù)進行比較。注意：日光燈啟動時電流較大（約0.6A），工作時電流約為0.37A，注意儀表量程選擇。表3-1提高感性負載功率因數(shù)實驗數(shù)據(jù)C(μF)P（W）U（V）UC（V）UL（V）UA

5、（V）I（A）IC（A）IL（A）cos00.4711.472.22.673.23.674.34.77546.476.57.5五．實驗注意事項1．通常，功率表不單獨使用，要有電壓表和電流表監(jiān)測，使電壓表和電流表的讀數(shù)不超過功率表電壓和電流的量程；2．注意功率表的正確接線，上電前必須經(jīng)指導教師檢查；3．自耦調壓器在接通電源前，應將其手柄置在零位上，調節(jié)時，使其輸出電壓從零開始逐漸升高。每次改接實驗負載或實驗完畢，都必須先將其旋柄慢慢調回零位，再斷電源。必須嚴格遵守這一安全操作規(guī)程。六．預習與思考題1．自

6、擬實驗所需的表格；2．參閱課外資料，了解日光燈的電路連接和工作原理；3．當日光燈上缺少啟輝器時，人們常用一根導線將啟輝器插座的兩端短接一下，然后迅速斷開，使日光燈點亮；或用一只啟輝器去點亮多只同類型的日光燈，這是為什么？4．了解功率表的連接方法；5．了解自耦調壓器的操作方法。6．電感性的負載為什么功率因數(shù)較低？負載較低的功率因數(shù)對供電系統(tǒng)有何影響？為什么？7．為了提高電路的功率因數(shù)，常在感性負載上并聯(lián)電容器，此時增加了一條電流支路，試問電路的總電流是增大還是減小？此時感性負載上的電流和功率是否改變？8．

7、提高線路功率因數(shù)為什么只采用并聯(lián)電容器法，而不用串聯(lián)法？七．實驗報告要求1．根據(jù)實驗1的數(shù)據(jù)，計算鎮(zhèn)流器的參數(shù)（電阻R和電感L）；2．根據(jù)實驗2的數(shù)據(jù)，畫出各個電壓和電流的相量圖，說明各個電壓之間的關系。3．根據(jù)實驗2數(shù)據(jù)，計算出日光燈和并聯(lián)不同電容器時的功率因數(shù)，并說明并聯(lián)電容器對功率因數(shù)的影響。繪制出功率因數(shù)與所并電容的曲線，所并電容是否越大越好?44．根據(jù)表3-1中的電流數(shù)據(jù)，說明I＝IC＋IRL嗎？為什么？7．畫出所有電流和電源電壓的相量圖，說明改變并聯(lián)電容的大小時，相量圖有何變化？8．根據(jù)實驗2

8、數(shù)據(jù)，從減小線路電壓降、線路功率損耗和充分利用電源容量兩個方面說明提高功率因數(shù)的經(jīng)濟意義。9．回答思考題6、7、8。4