实验4指导书 功率因数的提高和无功功率补偿的研究

实验4 功率因数的提高和无功功率补偿的研究

预习内容

阅读课本中正弦稳态电路的功率章节，预习实验的内容，手写预习报告。

一、实验目的

1．掌握日光灯电路的工作原理和接线方法。 2．验证交流电路中的KVL。

3．学习提高感性负载功率因数的方法。

二、实验原理介绍

1．功率因数是有功功率与视在功率的比值，即cosφ = P/S。在正弦交流电路中，只有纯电阻电路的有功功率与视在功率总是相等，只要电路中含有电抗元件，并处在非谐振状态，有功功率总是小于视在功率。

2．提高功率因数的方法：根据并联谐振的原理，提高感性负载的功率因数，采用的方法是在负载两端并联电容器，以电容器的容性电流补偿原负载中的感性电流，从而减少负载端的总电流，使得无功分量在电容和电感间交换，不需要电源和负载间进行无功交换，这称为电容补偿法。使功率因数由cosφ = 0.5提高到cosφ = 0.9。其中：Q = UIsinφ、S = UI。

三、实验设备

NEEL-II型电工电子实验装置。

四、实验内容

日光灯工作过程如下：接通电源瞬间，因灯管不构成通路，故线路中没有电流，电源电压经镇流器及灯管灯丝全部加在启辉器两端。此时启辉器氖泡中的两个电极放电，氖泡红亮，放电产生的热量使双金属片变形弯曲，两个电极接通，氖泡熄灭，电路中电流经镇流器、灯管灯丝、启辉器构成回路，灯丝通电预热。双金属片冷却后变形恢复，电极断开，电源电压和镇流器续流电压叠加使灯管内气体电离，灯管点亮，电路中的电流经镇流器和灯管中导电气体构成通路。

按图组成实验电路经指导老师检查后，按下按钮开关，调节自耦变压器的输出电压为220V，记录功率表、功率因数表、电压表和电流表的读数，接入电容，从小到大增加电容容值，记录不同电容值时的功率表、功率因数表、电压表和电流表的读数，并记入表4-1中。

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表4-1 提高感性负载功率因数实验数据 测量值 计算值 C（uF） U（V） I（A） P（W） cos? Q S 0 uF 1 uF 2.2 uF 3.2 uF 4.7 uF

五、实验注意事项

改接电路时，要先关掉电源。

六、实验报告及思考题

1．预习实验内容，自拟实验所需的所有表格。 2．了解日光灯工作原理。

3．功率因数的意义是什么？

4．提高线路功率因数为什么只采用并联电容器法，而不用串联法？

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