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1、电路实验电路实验功率因数的提高功率因数的提高华北电力大学华北电力大学 电工电子教学实验中心电工电子教学实验中心 王民富王民富一一 实验目的实验目的1。掌握功率因数的物理概念，理解功率因数。掌握功率因数的物理概念，理解功率因数提高的实际意义提高的实际意义2。熟悉提高功率因数的方法。熟悉提高功率因数的方法3。熟悉日光灯、多功能功率表和电流插接端。熟悉日光灯、多功能功率表和电流插接端子的使用方法子的使用方法二二 实验原理实验原理功率因数功率因数1。功率因数。功率因数 有功功率和视在功率之比。有功功率和视在功率之比。 在交流电路中，如果有电感或电容元件，就产生在交流电路中，如果有电感或电容元件，就产生
2、负载与电源之间功率来回推送的现象，这部分功负载与电源之间功率来回推送的现象，这部分功率就是无功功率率就是无功功率Q。 有功功率有功功率P是单位时间内电源提供的电能转化为机是单位时间内电源提供的电能转化为机械能、光能、热能、磁能等形式的能量。械能、光能、热能、磁能等形式的能量。 视在功率视在功率S是电源输入负载的电压有效值和电流有是电源输入负载的电压有效值和电流有效值的乘积效值的乘积S=I*U. 二二 实验原理实验原理功率因数提高功率因数提高2。功率因数的提高。功率因数的提高 功率因数较低意味着视在功率中无功功率成份功率因数较低意味着视在功率中无功功率成份较大，负载呈现感性或容性，电源最大输出较
3、大，较大，负载呈现感性或容性，电源最大输出较大，线路损失较多。提高功率因数的方法就是无功补偿。线路损失较多。提高功率因数的方法就是无功补偿。 对于对于感性负载感性负载，并联电容器并联电容器能够提高功率能够提高功率因数；而对于容性负载，串联电抗器，也可显著提因数；而对于容性负载，串联电抗器，也可显著提高功率因数。高功率因数。 当功率因数接近当功率因数接近1时，达到最佳效果，电路基时，达到最佳效果，电路基本呈现纯阻性。当补偿过大时，负载特性发生根本本呈现纯阻性。当补偿过大时，负载特性发生根本性变化，我们称之为过补偿。性变化，我们称之为过补偿。 二二 实验原理实验原理日光灯日光灯3。日光灯电路。日光
4、灯电路灯管220V镇流器启辉器补偿电容器工作原理：工作原理：初始状态启辉器接通，电路中电流从零初始状态启辉器接通，电路中电流从零突变突变到某数值，到某数值，这时镇流器（大电感）产生这时镇流器（大电感）产生自感应电压自感应电压（方向相反），下半个周（方向相反），下半个周期，电压叠加，最大值达到大约期，电压叠加，最大值达到大约600V600V，加到日光灯管两端，使日，加到日光灯管两端，使日光灯管内光灯管内气体放电气体放电导通。同时启辉器，内部触点（不同温度系数导通。同时启辉器，内部触点（不同温度系数的双金属片）发热，一定时间后的双金属片）发热，一定时间后自动断开自动断开，使日光灯管维持导通，使日光
5、灯管维持导通状态。状态。 日光灯因为日光灯因为镇流器的存镇流器的存在而成为感在而成为感性负载，并性负载，并联适当电容联适当电容器可提高功器可提高功率因数率因数。三三 实验设备实验设备序号序号 名称名称型号型号数量数量功能功能1交流电压表交流电压表数字表数字表500V1各结点电压各结点电压2交流电流表交流电流表数字表数字表5A1各支路电流各支路电流3功率表功率表1多功能表多功能表4调压器调压器1交流电源交流电源5日光灯管日光灯管30W1实验台上端实验台上端6实验模板实验模板HE-17镇流器镇流器 启辉器启辉器7电流插座电流插座38电容器电容器HE-1711。功率表的接法。功率表的接法 注意注意I
6、和和U的同名端。左侧的同名端。左侧接电源，右侧接负载。接电源，右侧接负载。2。读数。读数 按按“功能功能”键，依次出现键，依次出现“I”、 “U”、 “P”、 “COS”等等 。 I 电流有效值电流有效值U 电压有效值电压有效值P 有功功率有功功率COS 功率因数功率因数 30.23220V三三 多功能表的使用多功能表的使用三三 交流电压源的使用交流电压源的使用单相电源如图，调压器次级输出单相电源如图，调压器次级输出0-250V，可用调压器旋钮调节。可用调压器旋钮调节。220V数字交流电压表四四 实验内容和电路实验内容和电路1。启辉条件下电路参数。启辉条件下电路参数 缓慢调节调压器，电源电压逐
7、渐升高，刚刚点亮日光灯管的电压就是缓慢调节调压器，电源电压逐渐升高，刚刚点亮日光灯管的电压就是启辉电压。点亮日光灯后，从多功能表读取电路参数。启辉电压。点亮日光灯后，从多功能表读取电路参数。2。额定电压下电路参数。额定电压下电路参数 电源电压稳定在电源电压稳定在220V. 从多功能表读取电路参数。从多功能表读取电路参数。3。并联电容器电路参数。并联电容器电路参数 调压器回零，并联某电容器，然后调节到调压器回零，并联某电容器，然后调节到220V,读取数据。调压器回读取数据。调压器回零，并联下一个电容器。零，并联下一个电容器。4。最佳功率补偿电容。最佳功率补偿电容 观察并联单个电容器的功率因数和负
8、载特性的变化规律，根据实验模观察并联单个电容器的功率因数和负载特性的变化规律，根据实验模板上所给电容，选择适当的并联组合，使功率因数尽可能接近板上所给电容，选择适当的并联组合，使功率因数尽可能接近1。这。这时的电容值之和就是最佳功率补偿电容。时的电容值之和就是最佳功率补偿电容。实验内容实验内容1。启辉电压。启辉电压 连接日光灯电路。缓慢调节交流电源的电压，连接日光灯电路。缓慢调节交流电源的电压，刚刚把日光灯点亮的电压就是启辉电压，记录此刚刚把日光灯点亮的电压就是启辉电压，记录此时的时的P、I、U、cos.2。额定工作。额定工作 电压调节到电压调节到220V,记录此时的记录此时的P、I、U、co
9、s。3。功率因数提高。功率因数提高 分别并联分别并联1u、2.2u、3.2u、4.7u、5.7u电容，记电容，记录每个电容值对应的的录每个电容值对应的的P、I、Ic、U、cos.实验电路实验电路按图连接电路，注意电流插棒的使用按图连接电路，注意电流插棒的使用可用可用HE-17白炽灯线路的电流插孔白炽灯线路的电流插孔也可用实验台配备的电流插口也可用实验台配备的电流插口启辉器也可用按钮替代启辉器也可用按钮替代220V交流220V多功能表数字交流数字交流电压表电压表0.32A数字交流数字交流电流表电流表五五 注意事项注意事项1.电流插棒的用法电流插棒的用法 电流插口在实验台上，测量时插入电流插电流插口在实验台上，测量时插入电流插棒，从电流表读数。电流插口有三个，左棒，从电流表读数。电流插口有三个，左右端子之间可插入电流插棒。右端子之间可插入电流插棒。2.电容器的连接电容器的连接 每次变换电容器，都必须把调压器线调零。每次变换电容器，都必须把调压器线调零。变换电容后，缓慢调节调压器到指定电压变换电容后，缓慢调节调压器到指定电压值。值。3.实验前，检查保险丝是否完好。实验前，检查保险丝是否完好。
