提高感性負(fù)載功率因數(shù)第1頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期六實(shí)驗(yàn)?zāi)康难芯坎⒙?lián)與感性負(fù)載（日光燈）的電容器對(duì)提高功率因數(shù)的作用，認(rèn)識(shí)提高功率因數(shù)的實(shí)際意義。學(xué)習(xí)功率因數(shù)表、日光燈線路的連接，提高實(shí)際操作能力。第2頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期六實(shí)驗(yàn)原理

功率因數(shù)的高低涉及到對(duì)發(fā)電設(shè)備（如發(fā)電機(jī)、變壓器等）利用電能的充分與否。為了有效地利用這些發(fā)電設(shè)備必須提高功率因數(shù)。 在電力系統(tǒng)中，提供電能的發(fā)電機(jī)是按要求的額定電壓UN和額定電流IN設(shè)計(jì)的。發(fā)電機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)，其電壓和電流都不能超過(guò)額定值，否則會(huì)使發(fā)電機(jī)的壽命縮短,甚至損壞。發(fā)電機(jī)的容量是額定電壓與額定電流之積第3頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期六

，它是發(fā)電機(jī)在安全運(yùn)行下所能產(chǎn)生的最大功率。所以要充分利用發(fā)電機(jī)應(yīng)該使其能送出的平均功率等于該機(jī)的容量。 發(fā)電機(jī)在額定電壓與額定電流下運(yùn)行時(shí)送出的平均功率與所接負(fù)載的功率因數(shù)密切相關(guān)，即只有當(dāng)所接負(fù)載是電阻時(shí)，因發(fā)電機(jī)送出的平均功率恰好等于發(fā)電機(jī)的容量，發(fā)電機(jī)才得到充分的利用，當(dāng)負(fù)載是感性（或容性）時(shí)，由于，發(fā)電機(jī)送出的平均功率要小于該機(jī)的容量，發(fā)電機(jī)得第4頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期六不到充分的利用，因此為了盡可能充分利用發(fā)電容量，必須提高功率因數(shù)。 為了降低輸電線上的損耗，也需要提高功率因數(shù)。輸電線上的損耗為： 負(fù)載吸收的平均功率為： （是負(fù)載端電壓的有效值）

當(dāng)負(fù)載的功率因數(shù)較低時(shí)，線路中的電流會(huì)增大，從而引起線路損耗增大。而當(dāng)UL和PL不變時(shí)，提第5頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期六高功率因數(shù)可以降低輸電線上的損耗。電力負(fù)載多數(shù)為感性負(fù)載，因此為了提高功率因數(shù)，一般采用在感性負(fù)載上并聯(lián)電容器的辦法。因?yàn)檫@樣就可以用電容器的無(wú)功功率來(lái)補(bǔ)償感性負(fù)載的無(wú)功功率，從而減少、甚至消除感性負(fù)載與電源之間的能量交換。提高感性負(fù)載功率因數(shù)提高的實(shí)驗(yàn)電路圖如圖5.8.1所示。以日光燈作為負(fù)載用可變電容器并聯(lián)于電容兩端，保持負(fù)載電壓不變，改變電容值，觀察總電流I與的變化。第6頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期六圖5.8.1功率因數(shù)提高實(shí)驗(yàn)電路圖第7頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期六實(shí)驗(yàn)儀器電工實(shí)驗(yàn)臺(tái)

1臺(tái)交流電流表 3只交流電壓表

3只單相功率表

1只日光燈實(shí)驗(yàn)板 1塊第8頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期六電工實(shí)驗(yàn)臺(tái)第9頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期六交流電流表第10頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期六交流電壓表第11頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期六單相功率表第12頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期六日光燈實(shí)驗(yàn)板第13頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期六實(shí)驗(yàn)步驟按圖5.8.1接線，當(dāng)C=0μF時(shí)，接通電源，使日光燈點(diǎn)亮，測(cè)量總電流I、總電壓U、cosφ,以及燈管兩端電壓UR和鎮(zhèn)流器端電壓UL。數(shù)據(jù)填入表5.8.1內(nèi)。I/AU/VP/WcosφUR/VUL/V表5.8.1日光燈電路參數(shù)測(cè)量第14頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期六電容值，C=1，2，3……，7μF。保持U不變，測(cè)量在不同C值時(shí)，電路總電流I、電感電流IL、電容電流IC與cosφ值。數(shù)所填入表5.8.2內(nèi)C/μF)1233.544.5567I/AIL/AIC/AP/Wcosφ第15頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期六實(shí)驗(yàn)報(bào)告根據(jù)任務(wù)1測(cè)量所得的數(shù)據(jù)，計(jì)算日光燈的等效電阻及電感。畫(huà)出cosφ－I、I－C曲線，說(shuō)明它們的關(guān)系。第16頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期六實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象隨著電容容量的增加，電路總電流減小。當(dāng)電容為4微法時(shí)，電路的總電流最小、功率因數(shù)最大。當(dāng)電容容量繼續(xù)增大時(shí)，電路電流增大負(fù)載性質(zhì)轉(zhuǎn)變?nèi)菪浴５?7頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期六實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析如何根據(jù)電流表的讀數(shù)來(lái)判斷負(fù)載功率因數(shù)等于1的情況？答：當(dāng)電流表的讀數(shù)最小時(shí)，負(fù)載功率因數(shù)等于1。在日光燈電路中，如果缺少啟輝器，在確保安全的情況下，如何使日光燈點(diǎn)亮？答：用導(dǎo)線將啟輝器兩端短接，等日光燈點(diǎn)亮后再斷開(kāi)。第18頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期六實(shí)驗(yàn)相關(guān)知識(shí)預(yù)習(xí)知識(shí)及要求 相關(guān)知識(shí)點(diǎn) 注意事項(xiàng) 第19頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期六預(yù)習(xí)要求預(yù)習(xí)并聯(lián)電容器對(duì)提高感性負(fù)載功率因數(shù)的原理。預(yù)習(xí)日光燈工作原理。第20頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期六相關(guān)知識(shí)功率因數(shù)功率因數(shù)的提高第21頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期六注意事項(xiàng)按圖正確接線，切勿將把220V電源，接到日光燈管的兩端，以免損壞燈管。接通電源前，將電路中所有電容器的控制開(kāi)關(guān)，放在OFF的位置上。改變電容值時(shí)，盡可能測(cè)出cosφ＝1(或接近于1)的數(shù)據(jù)。

第22頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期六實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)報(bào)告一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康难芯坎⒙?lián)與感性負(fù)載（日光燈）的電容器對(duì)提高功率因數(shù)的作用，認(rèn)識(shí)提高功率因數(shù)的實(shí)際意義。學(xué)習(xí)功率因數(shù)表、日光燈線路的連接，提高實(shí)際操作能力。第23頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期六二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容日光燈電路的研究。并聯(lián)電容提高日光燈電路的功率因數(shù)。三、實(shí)驗(yàn)用儀器、設(shè)備電工實(shí)驗(yàn)工作臺(tái) 1臺(tái)日光燈實(shí)驗(yàn)工作板 1塊單相功率表 1只交流電流表 3只交流電壓表 1只第24頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期六四、實(shí)驗(yàn)用詳細(xì)電路圖第25頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期六五、實(shí)驗(yàn)有關(guān)原理，所應(yīng)用的公式日光燈交流電路的研究：在電路中日光燈管與鎮(zhèn)流器串聯(lián)構(gòu)成一個(gè)電阻和電感串聯(lián)的電感性負(fù)載電路，由于鎮(zhèn)流器本身電感較大，故整個(gè)電路功率因數(shù)很低。整個(gè)電路消耗的功率P包括日光燈管消耗功率（PR=U2I）以及鎮(zhèn)流器所消耗的有功功率（PL=P-PR）。 為了提高電路的功率因數(shù)，可以與電感性負(fù)載并聯(lián)電容器，此時(shí)總電流I是日光燈電流IR和電容器電第26頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期六流

IC的相量和：，其相量圖如圖所示。第27頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期六因?yàn)殡娙萜魑〉娜菪詿o(wú)功電流IC抵消了一部分日光燈電流中的感性無(wú)功分量，所以電路總電流下降，電路的功率因數(shù)被提高了。當(dāng)電容器逐步增加到一定容量時(shí)，總電流下降到最小值，此時(shí)電路的功率因數(shù)。若繼續(xù)增加電容量，總電流又將上升。由于電源的電壓是固定的，所以并聯(lián)電容器并不影響感性負(fù)載的正常工作，即感性負(fù)載電流、功率及功率因數(shù)并不隨并聯(lián)電容量的多少而改變，僅僅是電路總電流及總功率因數(shù)發(fā)生變化。第28頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期六六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄1、日光燈電路中的功率關(guān)系按圖5.8.1接線，當(dāng)時(shí)，接通電源，使日光燈點(diǎn)亮，測(cè)量總電流I、總電壓U、，以及燈管兩端電壓UR和鎮(zhèn)流器端電壓UL

。將數(shù)據(jù)填寫(xiě)入表5.8.1內(nèi)表5.8.1日光燈電路參數(shù)測(cè)量I/AU/VP/WUR/VUL/V0．3923333．40．3762207第29頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期六2．電容值，C=1，2，3……，7。保持U不變，測(cè)量在不同C值時(shí)，電路總電流I、電感電流IL、電容電流IC與值。將數(shù)據(jù)填寫(xiě)入表5.8.2內(nèi)表5.8.2功率因數(shù)提高參數(shù)測(cè)量12344.47567I/A0.290.230.180.160.1840.230.2650.3IL/A0.350.350.350.350.350.350.350.35IC/A0.070.1680.2450.3170.350.3980.4950.56U/V225225223221222221223222P/W29.629.62.9629.629.629.629.629.60.450.570.73