5-2、感性电路功率因数的提高实验.doc

实验5-2 感性电路功率因数的提高实验 周佳朝 201113050113 实验目的：1． 掌握正弦交流电路中电压、电流的相量关系。 2． 了解电感性负载并联电容器提高功率因数的原理，从而认识提高功率因数的意义。 3． 学习用实验方法求取线圈的参数。 4． 学习功率表的正确使用方法。 5. 了解日光灯电路及其工作原理。 6. 学习用相量法分析交流电路。 7. 掌握并联电容法改善感性电路功率因数的方法。 实验假设：假设随着并联电容C的增大功率因数也随之不断增大，但是小于1。 实验原理：（1）提高功率因数的意义。 电源设备的容量是视在功率S＝UI，而其输出的有功功率P为UIcos,为了充分利用电源设备的容量，就要求提高电路的功率因数；另外，当负载的有功功率P和电压U一定时，功率因数越高，输出电线路中的电流就越小，在输电线路电阻上消耗的功率也就越小，因此提高功率因数对电力系统的运行十分重要，有很大的经济意义。提高电网的功率因数，对于降低电能损耗、提高发电设备的利用率和供电质量有重要的经济意义。 （2）提高功率因数的方法。、 针对实际用电负载多为感性、功率因数较低的情况，点单而又易于是实现的提高功率因数的方法就是在负载两端并联电容器。 负载电流中含有感性武功电流分量，并联电容的目的就是取其容性无功电流分量补偿负载感性无功电流分量。如图1 所示并联电容以后，电感性负载本身 电流和负载的功率因数均未改变，但是电源电压与线路电流之间的相位差减小了。这里所说的功率因数的提高，指的是提高电源或电网的功率因数，而负载本事的功率因数不变。改变电容器的电阻值可以实现不同程度的补偿，合理的选取电容值，便可以达到所要求的功率因数。 实验中以荧光灯作为研究对象，荧光灯电路属于感性负载，但镇流器有铁心，它与线性电感线圈有一定的差别，严格地说，荧光灯电路为非线性负载。 （3）荧光灯电路结构和工作原理。 荧光灯电路由灯管、启动器和镇流器组成。如图2所示。 灯管。荧光灯灯管两端装有发射电子用的灯丝，管内充有惰性气体及少量的水银蒸气，管内壁涂有一层荧光粉。当灯管两端灯丝加热并在两端加上较高电压时，管内水银蒸气在电子的撞击下游离放电，产生弧光。弧光中的射线射到管壁的荧光粉上就会激励发光。灯管在放电后只需较低的电压就能维持其继续放电。因而是荧光灯管正常工作，则必须在启动时产生一个瞬时较高的电压，而在灯亮后又能限制其工作电流，维持灯管两端有较低电压。 启动器。它是一个小型辉光放电管，管内充有氖气。它有两个电极：一个是由膨胀系数不同的U型双金属片组成，称可动电极；另一个是固定电极。为了避免在断开时产生火花烧毁电极，通常并联一个小电容。启动器实际上起一个自动开关的作用。 镇流器。它是一个带铁心的电感线圈。它的作用是在荧光灯启动时产生一个较高的自感电动势去点燃灯管，灯管点燃后它有限制通过灯管的电流，是灯管两端维持较小的电压。如图2所示，在接通电源的瞬间，由于启动器 是断开的，荧光灯电路中并没有电流。电压全部加在启动器两级间，使两极间气体游离，产生辉光放电。此时两级发热，U形双金属片受热膨胀，与固定电极接触。这是电路构成闭合回路，于是电流通过灯丝使灯丝加热，为灯丝发射电子准备了条件。 启动器两级接触时，两级电压就将为零，辉光放电立即停止。金属片冷却收缩，与固定电极断开。在断开的瞬间电路中电流忽然下降为零，于是在镇流器两端产生一个较高的自感电动势。它与电源电压一起加在灯管两端，是灯光内水银蒸气游离放电。放电发出的射线使管内壁的荧光粉发出可见光，此时启动器已经不再起作用了，电流直接通过灯管与镇流器构成闭合回路。镇流器起限流作用，是灯管两端电压能维持自身放电即可。 实验仪器：调压器一台，交流电压表、交流电流表和功率因数表各一台，灯光灯管、镇流器和启动器各一只。 实验内容及步骤：（1）按图3所示接线，检查无误后接通电源，调节调压器使其输出电压为220V，观察荧光灯启动过程。 （2）荧光灯正常工作后，开始测量数据。首先测出在不并联电容（C=0）的情况下感负载的电压U、电流I和功率P及，并记录在表格中。 （3）改变并联电容的值，测量功率P、电压U、电流I、Ic和的值，并记录在表格中。同时测量电源两端电压U=220V；荧光灯两端的电压Ur=100V‘镇流器两端的电压UL=45V。 实验图表： 数据分析：通过观察数据可以发现当没有并联电容和并联电容为C=1F时测量的与计算的相差较大。没并联电容时测量的为0.52而计算的值为0.49相差0.3,；并联电容1μF时测量的为0.6而计算的为0.58。 数据观察显示：随着电容C的不断增加功率因数不断增大，无功功率不断减小。