1-5功率因數(shù)的提高(1)

1、功率因數(shù)的提高一、實(shí)驗(yàn)原理當(dāng)電路（系統(tǒng)）的功率因數(shù)試驗(yàn)中，cos懇 較低時(shí)會(huì)帶來(lái)兩個(gè)方面的問(wèn)題： 一是在設(shè)備的容量一定時(shí)，使得設(shè)備（如發(fā)電機(jī)、 變壓器等）的容量得不到充分的利用；二是在負(fù)載有功功率不變的情況下，會(huì)使得線路上的電流增大，使線路損耗增加，導(dǎo)致傳 輸效率降低。電力系統(tǒng)中的負(fù)載大部分是感性的，因此總電流將滯后電壓一個(gè)角度。如圖1所示。將電容器與負(fù)載并聯(lián)，并聯(lián)后電感性負(fù)載的電流和電壓均未變化。但是電壓u和總電流I之間的相位差變小了， cos：2變大了。也說(shuō)明提高了電網(wǎng)的功率因數(shù)。即在感性負(fù)載上并聯(lián)電容器的方法可用電容器的無(wú)功功率來(lái)補(bǔ)償感性負(fù)載的無(wú)功功率。從而減少甚至消除感性負(fù)載于電源 之

2、間原有的能量交換。例如日光燈電路，一般采用并聯(lián)合適的電容器來(lái)提高整個(gè)電路的功率因數(shù)。圖I電路日光燈電路是一種感性負(fù)載日光燈正常工作后，燈管可以認(rèn)為是一個(gè)電阻性負(fù)載，而鎮(zhèn)流器是一個(gè)鐵心線圈，可以認(rèn)為是一個(gè)電感較大的感性負(fù)載。二者構(gòu)成一個(gè)感性電路。等效電路如圖 2所示。4日光燈電路原理用二、實(shí)驗(yàn)步驟為了提高感性負(fù)載的功率因數(shù)，常用的方法是感性負(fù)載兩端并聯(lián)補(bǔ)償電容器，以供給感性負(fù)載所需的部分無(wú)功功率。日光燈正常工作后，可看成由燈管和鎮(zhèn)流器串聯(lián)的電路。燈管相當(dāng)于一個(gè)電阻元件（R），鎮(zhèn)流器是一個(gè)帶鐵心的電感線圈（相當(dāng)于一個(gè)電阻（r ）、電感（L）串聯(lián)的元件）。這樣，熒光燈電路就看成一個(gè)（R+r）L串聯(lián)電

3、路。（R+r）L串聯(lián)電路是感性電路，設(shè) 電壓相位超前于電流相位 9角，則電路的功率因數(shù)為 cos ¥ o U表示電源設(shè)備三相交流電源相線與零線電壓（有效值為220V,頻率為50Hz，初相位為0 ° ），熒光燈燈管及整流器的線圈電阻（R+r - 300 Q ）與鎮(zhèn)流器電感（L - 1.65H ）串聯(lián)XNH1構(gòu)成感性負(fù)載RL.;(I) 打開(kāi)Multisim軟件，選中主菜單 VIEW選項(xiàng)中的Show grid，使得繪圖區(qū)域中出現(xiàn)均勻的網(wǎng)格線，并將繪圖尺寸調(diào)節(jié)到最佳。 在Sources元器件庫(kù)中調(diào)出1個(gè)Ground(接地點(diǎn))和1個(gè)AC-POWER(直流電壓源)器件，從Basic元器

4、件庫(kù)RATEO_VIRTUAL中調(diào)出1個(gè)RESISTOR_RATEO (電阻)，一個(gè)可變電容 C,作圖界面選取功率表 xwm1，從Indicators元器件庫(kù)中調(diào)出3 個(gè)AMMETER (電流表)器件，按上圖所示排列好。(這里需要注意功率表的接線，功率表共有四個(gè)接線端，相當(dāng)于一個(gè)電壓表和一個(gè)電流表，因此和電壓表電流表接線方式一致，即電壓表并聯(lián)，電流表串聯(lián))(3) 將各元器件的標(biāo)號(hào)、參數(shù)值亦改變成與上圖所示一致。(4) 將所有的元器件通過(guò)連線連接起來(lái)。注意：電壓源、電流表的屬性 。(5) 檢查電路有無(wú)錯(cuò)誤。(6) 對(duì)該繪圖文件進(jìn)行保存，注意文件的擴(kuò)展名(*.ms10)要保留。(7) 按下Mult

5、isim界面右上方按紐“ 1對(duì)該繪圖文件進(jìn)行仿真。(8) 按下Multisim界面右上方按紐“(停止仿真，讀取三個(gè)電流表的讀數(shù)，將讀數(shù)填到相應(yīng)的表格中，即為第1組測(cè)量數(shù)據(jù)I總、總、lR、IC， P，cos 。(9) 調(diào)節(jié)可變電容 C，通過(guò)鍵盤(pán)字母 A來(lái)調(diào)節(jié)電容 C值大小，系統(tǒng)默認(rèn)每次調(diào)節(jié)范圍為5%,注意A鍵為增加，shift+A為減小，電容參考范圍為 1 8F。(10) 按下Multisim界面右上方按紐“ 1對(duì)該繪圖文件進(jìn)行仿真。(II) 按下Multisim界面右上方按紐“(停止仿真，讀取三個(gè)電流表的讀數(shù)，將讀數(shù)填到相應(yīng)的表格中，得到第2組測(cè)量數(shù)據(jù)I總、總、IR、 IC，P，cos&quo

6、t;'。(12) 調(diào)節(jié)控制鍵A，依次進(jìn)行調(diào)節(jié)。(13) 實(shí)驗(yàn)完成后，將保存好的繪圖文件另存到教師指定的位置，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫(xiě)。可變電容C012345678I總0.3670.3090.2570.2150.1890.1860.2080.2480.298測(cè)Ir0.3670.3670.3670.3670.3670.3670.3670.3670.367量Ic0.0710.0690.1380.2070.2760.3460.4150.4840.553值mP40.4740.50840.45140.46240.49940.47440.48040.49240.4469cos0.5010.5950.7150.8570.9760.9890.8850.7430.61