5-2、感性電路功率因數(shù)的提高實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)5-2感性電路功率因數(shù)的提高實(shí)驗(yàn)周佳朝201113050113實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.掌握正弦交流電路中電壓、電流的相量關(guān)系。了解電感性負(fù)載并聯(lián)電容器提高功率因數(shù)的原理，從而認(rèn)識(shí)提高功率因數(shù)的意義。學(xué)習(xí)用實(shí)驗(yàn)方法求取線圈的參數(shù)。學(xué)習(xí)功率表的正確使用方法。了解日光燈電路及其工作原理。學(xué)習(xí)用相量法分析交流電路。掌握并聯(lián)電容法改善感性電路功率因數(shù)的方法。實(shí)驗(yàn)假設(shè)：假設(shè)隨著并聯(lián)電容C的增大功率因數(shù)也隨之不斷增大，但是小于1。實(shí)驗(yàn)原理：(1)提高功率因數(shù)的意義。電源設(shè)備的容量是視在功率S=UI，而其輸出的有功功率P為UIcos中，為了充分利用電源設(shè)備的容量，就要求提高電路的功率因數(shù)co卵；另外，當(dāng)負(fù)載的有功功率P和電壓U一定時(shí)，功率因數(shù)越高，輸出電線路中的電流UC0ST就越小，在輸電線路電阻上消耗的功率也就越小，因此提高功率因數(shù)對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行十分重要，有很大的經(jīng)濟(jì)意義。提高電網(wǎng)的功率因數(shù)，對(duì)于降低電能損耗、提高發(fā)電設(shè)備的利用率和供電質(zhì)量有重要的經(jīng)濟(jì)意義。(2)提高功率因數(shù)的方法。、針對(duì)實(shí)際用電負(fù)載多為感性、功率因數(shù)較低的情況，點(diǎn)單而又易于是實(shí)現(xiàn)的提高功率因數(shù)的方法就是在負(fù)載兩端并聯(lián)電容器。負(fù)載電流中含有感性武功電流分量，并聯(lián)電容的目的就是取其容性無(wú)功電流分量補(bǔ)償負(fù)載感性無(wú)功電流分量。如圖1所示并聯(lián)電容以后，電感性負(fù)載本身電流和負(fù)載的功率因數(shù)均未改變，但是電源電壓與線路電流之間的相位差減小了。這里所說(shuō)的功率因數(shù)的提高，指的是提高電源或電網(wǎng)的功率因數(shù)，而負(fù)載本事的功率因數(shù)不變。改變電容器的電阻值可以實(shí)現(xiàn)不同程度的補(bǔ)償，合理的選取電容值，便可以達(dá)到所要求的功率因數(shù)。實(shí)驗(yàn)中以熒光燈作為研究對(duì)象，熒光燈電路屬于感性負(fù)載，但鎮(zhèn)流器有鐵心，它與線性電感線圈有一定的差別，嚴(yán)格地說(shuō)，熒光燈電路為非線性負(fù)載。(3)熒光燈電路結(jié)構(gòu)和工作原理。熒光燈電路由燈管、啟動(dòng)器和鎮(zhèn)流器組成。如圖2所示。-250V燈管。熒光燈燈管兩端裝有發(fā)射電子用的燈絲，管內(nèi)充有惰性氣體及少量的水銀蒸氣，管內(nèi)壁涂有一層熒光粉。當(dāng)燈管兩端燈絲加熱并在兩端加上較高電壓時(shí)，管內(nèi)水銀蒸氣在電子的撞擊下游離放電，產(chǎn)生弧光?；」庵械纳渚€射到管壁的熒光粉上就會(huì)激勵(lì)發(fā)光。燈管在放電后只需較低的電壓就能維持其繼續(xù)放電。因而是熒光燈管正常工作，則必須在啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生一個(gè)瞬時(shí)較高的電壓，而在燈亮后又能限制其工作電流，維持燈管兩端有較低電壓。啟動(dòng)器。它是一個(gè)小型輝光放電管，管內(nèi)充有氖氣。它有兩個(gè)電極：一個(gè)是由膨脹系數(shù)不同的。型雙金屬片組成，稱可動(dòng)電極；另一個(gè)是固定電極。為了避免在斷開(kāi)時(shí)產(chǎn)生火花燒毀電極，通常并聯(lián)一個(gè)小電容。啟動(dòng)器實(shí)際上起一個(gè)自動(dòng)開(kāi)關(guān)的作用。鎮(zhèn)流器。它是一個(gè)帶鐵心的電感線圈。它的作用是在熒光燈啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生一個(gè)較高的自感電動(dòng)勢(shì)去點(diǎn)燃燈管，燈管點(diǎn)燃后它有限制通過(guò)燈管的電流，是燈管兩端維持較小的電壓。如圖2所示，在接通電源的瞬間，由于啟動(dòng)器是斷開(kāi)的，熒光燈電路中并沒(méi)有電流。電壓全部加在啟動(dòng)器兩級(jí)間，使兩極間氣體游離，產(chǎn)生輝光放電。此時(shí)兩級(jí)發(fā)熱，。形雙金屬片受熱膨脹，與固定電極接觸。這是電路構(gòu)成閉合回路，于是電流通過(guò)燈絲使燈絲加熱，為燈絲發(fā)射電子準(zhǔn)備了條件。啟動(dòng)器兩級(jí)接觸時(shí)，兩級(jí)電壓就將為零，輝光放電立即停止。金屬片冷卻收縮，與固定電極斷開(kāi)。在斷開(kāi)的瞬間電路中電流忽然下降為零，于是在鎮(zhèn)流器兩端產(chǎn)生一個(gè)較高的自感電動(dòng)勢(shì)。它與電源電壓一起加在燈管兩端，是燈光內(nèi)水銀蒸氣游離放電。放電發(fā)出的射線使管內(nèi)壁的熒光粉發(fā)出可見(jiàn)光，此時(shí)啟動(dòng)器已經(jīng)不再起作用了，電流直接通過(guò)燈管與鎮(zhèn)流器構(gòu)成閉合回路。鎮(zhèn)流器起限流作用，是燈管兩端電壓能維持自身放電即可。實(shí)驗(yàn)儀器：調(diào)壓器一臺(tái)，交流電壓表、交流電流表和功率因數(shù)表各一臺(tái)，燈光燈管、鎮(zhèn)流器和啟動(dòng)器各一只。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟：（1）按圖3所示接線，檢查無(wú)誤后接通電源，調(diào)節(jié)調(diào)壓器使其輸出電壓為220V，觀察熒光燈啟動(dòng)過(guò)程。2MV2MV（2） 熒光燈正常工作后，開(kāi)始測(cè)量數(shù)據(jù)。首先測(cè)出在不并聯(lián)電容C=0）的情況下感負(fù)載的電壓U、電流I和功率p及cos甲，并記錄在表格中。（3） 改變并聯(lián)電容的值，測(cè)量功率P、電壓U、電流I、Ic和C0S甲的值，并記錄在表格中。同時(shí)測(cè)量電源兩端電壓U=220V；熒光燈兩端的電壓Ur=100V‘鎮(zhèn)流器兩端的電壓UL=45V。實(shí)驗(yàn)圖表：由容值測(cè)量數(shù)抿計(jì)算值C/WP；WI/AIc/AIL/A85甲S/7A3/var8*C49.330.4600.460.52131.280.360.490.4750.640.410.030.440.5530.27-L.64150.90.40.060.420.6SB71.790MBZ.zbu.成0.3ZU.14U.40.7170.419.3U.71三750.710.2!30.320.4G0.935521.30.棉數(shù)據(jù)分析：通過(guò)觀察數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)沒(méi)有并聯(lián)電容和并聯(lián)電容為C=1F時(shí)測(cè)量的氣土與計(jì)算的-相差