1、華 北 電 力 大 學 實 驗 報 告華北電力大學實 驗 報 告實驗名稱： 改善功率因數的實驗 課程名稱： 電路實驗 專業班級： 學生姓名：學號：成績：指導教師： 實驗日期：2012.11.12一、 實驗目的1. 了解負載性質及變化對功率因數的影響。2. 研究感性負載兩端并聯電容對改善功率因數的作用，理解改善功率因數的意義。二、 預習思考題1. 在電感電路中，如何用實驗方法尋找電路的最大功率因數？答：并聯電容，當線電流最大時功率因數最大。2. 并聯電容后，電路中哪些參數不變？哪些參數發生變化、如何變化？答：并接電容后有功功率是不會變化的，變化的是無功功率和視在功率。3. 為什么采用并聯電容的方

2、法提高功率因數，而不是串聯法？所并電容是不是越大越好？答：我們所用的電源都是定電壓電源，而用電設備也是定電壓設備，采用并聯補償并不影響原負載電壓，而采用串聯補償不能保證任何時候負載兩端電壓為其額定電壓！其次，若采用串聯補償，可能會引起電路諧振，而造成用電設備過電壓導致燒毀設備。所以，只能采用并聯補償。不是,補償電容量選用適中，功率因數接近1時，線路輸送(無功)電流降低，線損耗減小，若補償電容量過大時，無功電流倒供電網，線路(無功)電流增大，線損耗增大。三、 所用儀器、設備設備名稱型號和規格日光燈220V電感線圈（鎮流器）與日光燈配用電容器0500V可調電容箱單相功率表0450V，05A交流電壓

3、表0500V數字表交流電流表05A數字表三相交流電源四、 實驗原理1. 感性負載及功率因數一般在電力系統中，總希望負載能夠盡可能運行在較高的功率因數下。實際中，往往通過在感性負載兩端并聯電容的方法來適當提高功率因數。本實驗呢以燈管、鎮流器和啟輝器組成的日光燈電路作為負載，由于鎮流器是一帶鐵心的繞組，因此整個電路時感性負載，其功率因數較低，一般在0.5一下。2. 日光燈工作原理日光燈的鎮流器在啟動時產生高電壓以電離燈管內氣體使日光燈導通，而在正常工作時又能限制燈管的電流。啟輝器相當于一個自動開關，其內部有兩個電極，兩電極間并聯一個小容量電容器。啟動過程中較低的電壓加在啟輝器兩端，產生輝光放電，雙

4、金屬片因放電而受熱伸直，與固定片接觸，之后停止放電，雙金屬片冷卻復位，兩電極分離。日光燈電路開關接通或升高電壓時，電壓加在鎮流器、燈絲電阻和啟輝器上，燈管兩端的電壓不足以使其產生弧光放電。啟輝器兩電極間產生輝光放電，隨后動片受熱變形與固定片接觸，輝光放電停止，動片冷卻收縮復位，斷開所接電路。由于此時回路突然斷開，鎮流器上產生較高的自感電壓，高電壓加在燈管兩端，使管內產生弧光放電、激發熒光粉輻射出可見光。日光燈正常工作時，燈管兩端的電壓低于啟輝器的動作電壓，啟輝器不再動作。實際上，日光燈電路時電阻與電感的串聯電路。3. 在感性負載兩端并聯適當的電容可以提高整個電路的功率因數，如下圖： (a)電路

5、原理圖 (b)相量圖五、 實驗方法與步驟1. 日光燈電路功率因數提高（1） 選定接線圖并依其接線，將相電壓調到220V，日光燈正常工作后開始實驗測量。（2） 電容器為零的情況下，測量I、P、cos、IHW、IC 。（3） 投入并聯電容，找到電流I最小值且功率因數最高的一點，此時即為近似的諧振點，測量并記錄數據。（4） 取幾個小于諧振電容的不同C值，測量對應數據，其中應有將功率因數提高到0.80.85之間的一組。（5） 取幾個大于諧振電容的不同C值，測量對應數據。2. 接線圖改善功率因數實驗接線圖如下：六、 實驗注意事項1、 日光燈回路一定要接鎮流器，否則極易燒壞日光燈；2、 發現接線錯誤，必須

6、先將電壓調到零，斷開電源、改線后再送電3、 當電容值較大時,電容支路電流較大，應適當調節電流表的量程。4、 接線完畢，老師檢查后，再通電做實驗，簽字完畢后再拆線；5、 相電壓220V，注意安全。七、 實驗結果及數據處理表6-5 功率因數改善實驗數據電路狀態測量數據計算數據U(V)I(A)IHW (A)IC (A)P(W)cosC(uF)cosQ(var)S(VA)C未加電容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

7、220.90.2490.3970.21543.99L 0.8230.80 33.02 55.00 3.10 諧振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 分析計算值與實測值產生差異的原因：1、 鎮流器電感不理想，存在內阻r，使得計算值與實測值不符；2、 讀數存在一定誤差；3、 電壓不穩定。C-cos關系圖如下：分析：當為感性負

8、載時，在-90到0之間，cos在01之間；當為純阻性負載時，=0，cos=1；當負載為容性時，在0到90之間，cos在01之間。相量圖如下：經計算得：ZRX547.5271.219475.6637.3368.455520.0887.1709.505532.61018.5926.998-422.0807.3589.435-551.7570.9295.294-488.6由該表得出R-X關系圖如下：八、 實驗結果及討論通過本次實驗，對功率表的連接與使用有了進一步的了解；懂得了通過在感性負載兩端并聯電容的方式來改善功率因數，而提高功率因數的意義在于：能夠降低生產成本、減少投資、改善設備的利用；可以減少線路壓降、改善電壓質量；能夠提高電力網的傳輸能力、提高能源的利用率、降低電力成本、增加經濟效益。在本次實驗中，對功率表的接線和電路圖判斷不熟練，通過老師的悉心教導和與同學討論解決了該問題。同時發現在做實驗時應先找到諧振時電容C的值，由此來確定感性負載和容性負載的C值。還有，實驗前要先檢查日光燈是否能正常工作，實驗臺是否能正常工作，避免發生線連好了才發現