無(wú)功補(bǔ)償與功率因數(shù)的提高

1、電氣工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)名稱：無(wú)功補(bǔ)償與功率因數(shù)的提高課程：電網(wǎng)絡(luò)分析課程號(hào)：101C0340學(xué)期：2018 春夏學(xué)期任課教師：孫盾專業(yè)：電氣工程及自動(dòng)化姓名：白漢林學(xué)號(hào)：31601030333160103033日期：星期三上午地點(diǎn)：東 3-2063-206 桌號(hào) A3A3課程名稱：電網(wǎng)絡(luò)分析指導(dǎo)老師：孫盾成績(jī):實(shí)驗(yàn)名稱：無(wú)功補(bǔ)償與功率因數(shù)的提高實(shí)驗(yàn)類型：探究型一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵螅ū靥睿┒?shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理（必填）三、主要儀器設(shè)備（必填）四、操作方法和實(shí)驗(yàn)步驟五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析（必填）七、討論、心得一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?、了解用電系統(tǒng)中進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償?shù)脑蚝鸵饬x；2、熟悉熒光燈電路的組

2、成、工作原理，掌握并聯(lián)電容進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償?shù)脑?3、通過(guò)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)功率因數(shù)提高的方法；4、探討系統(tǒng)諧波對(duì)無(wú)功補(bǔ)償?shù)挠绊懀?、學(xué)習(xí)測(cè)量數(shù)據(jù)的處理，了解有理經(jīng)驗(yàn)公式的求取方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1、分別測(cè)量（1）鎮(zhèn)流器（2）燈管（3）兩者串聯(lián)的消耗功率及其功率因數(shù)2、保持日光燈兩端電壓不變的條件下測(cè)定電流 I、功率 P、功率因數(shù) cosd 與電容 C 的關(guān)系;3、做出 I、P、cos（）和電容 C 的關(guān)系曲線；4、用 PC 曲線求單位電容的等效電導(dǎo) g；5、在分析 IC 曲線的基礎(chǔ)上，求 I2C 曲線的有理經(jīng)驗(yàn)公式（Matlab 曲線擬合）；6、如何推算電網(wǎng)的三次諧波分量的大小？7、如何推求

3、整個(gè)日光燈負(fù)載的入端等效阻抗？8、計(jì)算等效阻抗的傳遞誤差。實(shí)驗(yàn)原理：當(dāng)電網(wǎng)電壓的波形為正弦波，且電壓與電流同相位時(shí)，電阻性電氣設(shè)備如白熾燈、電熱器等從電網(wǎng)上獲得的功率 P 等于電壓 U 和電流 I 的乘積，即：P=UXI。電感性電氣設(shè)備如電動(dòng)機(jī)和變壓器等由于在運(yùn)行時(shí)需要建立磁場(chǎng)，此時(shí)所消耗的能量不能轉(zhuǎn)化為有功功率，故被稱為無(wú)功功率 Q。此時(shí)電流滯后電壓一個(gè)角度小。在選擇變配電設(shè)備時(shí)所根據(jù)的是視在功率 S,即有功功率和無(wú)功功率的矢量和：-1無(wú)功功率為:1-有功功率與視在功率的比值為功率因數(shù) cosf=P/S無(wú)功功率的傳輸加重了電網(wǎng)負(fù)荷，使電網(wǎng)損耗增加，系統(tǒng)電壓下降。故需對(duì)其進(jìn)行就近和就地補(bǔ)償。并

4、聯(lián)電容器可補(bǔ)償或平衡電氣設(shè)備的感性無(wú)功功率。當(dāng)容性無(wú)功功率 QC 等于感性無(wú)功功率 QL 時(shí)，電網(wǎng)只傳輸有功功率 P。根據(jù)國(guó)家有關(guān)規(guī)定，高壓用戶的功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到 0.9以上，低壓用戶的功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到 0.85 以上。如果選擇電容器功率為 Qc,則功率因數(shù)為：cos（|）=P/（PA2+（QL-Qc）A2）A1/2本實(shí)驗(yàn)主要利用 DG09 操作臺(tái)與日光燈管等器件，通過(guò)各電表的監(jiān)控檢測(cè)，探究無(wú)功補(bǔ)償與功率因數(shù)的提高。三、主要儀器設(shè)備1.MY61 萬(wàn)用表2.DG09;3 .交流工頻電源；4 .交流電壓表、電流表；5 .功率表。四、操作方法和實(shí)驗(yàn)步驟1、電容 C 暫時(shí)不接入電路，連接線路，點(diǎn)亮日光燈；

5、2、第一次通電前，要求自耦變壓器輸出起始為 0,接通電源后，調(diào)節(jié)旋鈕增大輸出電壓，要求用交流電壓表監(jiān)測(cè)端電壓（燈管+鎮(zhèn)流器兩端的電壓），當(dāng)電壓達(dá)到 180V 左右，起輝器開(kāi)始動(dòng)作，日光燈有閃亮。日光燈點(diǎn)亮之后，調(diào)節(jié)輸出電壓到 220V,保持不變。此后實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，可直接切斷或接通電源，不需要再調(diào)節(jié)自耦變壓器；3、如果不亮，進(jìn)行線路檢查：日光燈管和起輝器接觸是否完好；4、在日光燈啟動(dòng)過(guò)程中，因?yàn)殡娏鳑_擊，儀表量程要選擇足夠的余量，記錄數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)改變合適的量程讀取數(shù)據(jù)。 日光燈管是非線性器件， 需要點(diǎn)亮數(shù)后待數(shù)據(jù)顯示趨于穩(wěn)定后， 再讀取記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。5、電容器 C 并聯(lián)接入電路，其數(shù)值從 0 開(kāi)始逐

6、步增加，直到最大值 8 口左右，增加的步長(zhǎng)應(yīng)根據(jù)功率因數(shù)的變化進(jìn)行調(diào)整， 最大不應(yīng)超過(guò) 1F,實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可根據(jù)電流表的示數(shù)變化來(lái)判斷。在功率因數(shù)較高（即電流值小 or 大？）的時(shí)候，需要多取測(cè)量數(shù)據(jù)點(diǎn)。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理鎮(zhèn)流器與燈管U(V)I(A)P(W)cos（I）鎮(zhèn)流器220.00.3705.63L0.08燈管220.00.37129.87C0.80二者串聯(lián)220.00.37235.95L0.43日光燈電路電容C(wF)U(V)I(mA)P(W)cos（|）0.47219.934737.97L0.461220.131335.98L0.521.47220.128135.56L0.5822

7、20.226236.59L0.632.2220.425537.00L0.662.47220.224436.95L0.692.67220.423837.20L0.713.2220.121437.48L0.793.67220.420337.62L0.844.2219.919137.84L0.904.4220.219038.11L0.914.67220.018737.92C0.934.87220.219038.32C0.925.4220.419538.41C0.895.87219.920438.64C0.856.4220.322338.91C0.786.6219.822839.11C0.766.87

8、220.024039.12C0.737.07220.025039.15C0.707.6220.028039.45C0.638.07219.930139.87C0.588.6220.233440.25C0.539.07219.935740.55C0.50六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析1 .P-C 關(guān)系曲線如下圖所示:*CurveFittingTaelfileFjtJ/iewloolsDesktopWindowHelp田口!日口LinearmodelPolyi;Hx-pl*x+p2CMffickntsfwit+i95%confidepl=0.53660.4978.0.!pZ-35.55(M.H35L7曲線擬合

9、成的函數(shù)為：y=0.5366x+35.55忽略電流表帶來(lái)的功率誤差，則有 P=aC+P0,a=gU2由 P-C 線性擬合結(jié)果：y=0.5366x+35.55可求得：等效電導(dǎo) 9=1000000*0.5366/2202=11.09S/F司AutolititSlopRes.uksuntitledfit1+|2 .下圖為 I-C 曲線:擬合曲線函數(shù)式為：y=0.008896x2-0.08307x+0.3883 為二次函數(shù)關(guān)系3.下圖為 1A2-C 曲線:*CurveFittingToolGeneidlrrudekR埒=a*YA2+b*id+eCoellicients加由95拈tonfida=0.00

10、4754(O,Q04Jith95%tcxifida-0.G4546(0,01b-001941.QO593,c=-0,09131HL1534d-0051361001565.v5 .推算三次諧波本次實(shí)驗(yàn)的三次諧波 U2=(a-(g2+co2)*U2)/82,所以 U=72.33V,U=207.77V6 .整個(gè)日光燈負(fù)載的入端等效阻抗及傳遞誤差的計(jì)算R=P/I2=259.78QZ=U/I=591.40QX0=sqrt(R02+Z2)=18.21QdR=sqrt(0.01*1/I2)2+(0.005*2PI-3)2)=6.98QdX)=sqrt(0.01*1/2X0*2P/I4)2+(0.005*1/2X0*2U/I2)2+(0.005*1/2X0*(2UI-3+4F2I-3)2)=0.49所以,Z=(259.786.98)+j(18.210.49)七、討論、心得本次實(shí)驗(yàn)難度并不