实验三功率因数的提高

实验三 功率因数的提高

一、实验目的

1．掌握日光灯线路的接线。

2. 理解改善电路功率因数的意义并掌握其方法。

二、原理说明

1．日光灯电路（图3－1）是感性负载电路。镇流器L可看作电感与电阻的串联；点燃的日光灯管看成是电阻元件。

2．例如20瓦日光灯电路在外加电压U=220V（有效值）的作用下，灯管电流为0.31A，电路的有功功率为P=20W，日光灯的功率因数为

cos??PUI?

20?0.293

220?0.31日 光 灯 管

启 动 器

图3－1 日光灯原理图

负载功率因数低使得供电电源设备容量不能充分利用；另外，因为功率因数低，线路总电流大，电压降加大，导致电能损耗增加，这些都是很不经济的。

3．在日光灯电路上并联电容（图3－2）可以提高功率因数。由图3－3的相量图可见，

?这一分量，总电流减少了，整个负载的功率因数提高了。 由于有了IC4．例如用带有镇流器的20瓦日光灯作为感性负载，通过并联电容（电容数值可调）以提高功率因数。由于灯管是非线性电阻，镇流器是带铁芯的线圈，可看成是电阻与非线性电感的串联。因此，电路中的电流和元件上电压波形呈非正弦形。实验结果有一定误差。

图3－2 并联电容的日光灯电路图

图3－3 相量图

三、实验设备 序号 名称 型号与规格 数量 备注 1 交流电压表 0～500V 1 2 交流电流表 ０～5A 1 3 功率表 1 （DGJ-07） 4 自耦调压器 1 5 镇流器、启辉器 与40W灯管配用 各1 DGJ-04 6 日光灯灯管 40W 1 屏内 7 电容器 1μF,2.2μF,4.7μF/500V 各1 DGJ-04 8 电流插座 3 DGJ-04

四、实验内容

1．观察日光灯的启动和点燃过程。按图3－4接线（此时电容C不接通）经指导老师检查后，接通实验台电源。调节自耦调压器的输出，使其输出电压缓慢增大，直到日光灯刚启辉点亮为止，记下三表的指示值。然后将电压调至220V，测量功率P， 电流I， 电压U，UL，UA等值，验证电压、电流相量关系。

测 量 数 值 计算值 P(W) cosφ I(A) U(V) UL(V) UA(V) r(Ω) cosφ 启辉值 正常工作值 2．日光灯正常工作后，接入电容在0－6.9?F之间变化。每改变电容一次，记录功率表、电压表读数。通过一只电流表和三个电流插座分别测得三条支路的电流。数据记入下页表中。图

iic 图3－4 功率因数测量实验线路图

电容值 (μF) 0 1 2.2 3.2 4.2 4.7 5.2 6.9

五、实验注意事项

1. 本实验用交流市电220V，务必注意用电和人身安全。严格禁止带电操作。 2. 功率表要正确接入电路。

3. 线路接线正确，日光灯不能启辉时， 应检查启辉器及其接触是否良好。

六、预习思考题

1. 参阅课外资料，了解日光灯电路的工作原理，掌握其正确接线方法。

2.为了改善电路的功率因数，常在感性负载上并联电容器， 此时增加了一条电流支路，试问电路的总电流是增大还是减小，此时感性元件上的电流和功率是否改变？

3. 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？所并的电容器是否越大越好？

P(W) 测 量 数 值 cosφ U(V) I（A） IL(A) IC(A) 计 算 值 I’(A) cosφ 七、实验报告

1. 完成数据表格中的计算，把提高功率因数接近l时所需电容的计算值和实验结果进行比较。

2. 根据实验数据，绘出cosФ～C、I～C关系曲线，并分析曲线的变化规律（用坐标纸画）。

3. 讨论改善电路功率因数的意义和方法。

4. 装接日光灯线路的心得体会及其他。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/z5y8.html