實驗7 日光燈電路改善功率因數(shù)實驗

1、 實驗7 日光燈電路改善功率因數(shù)實驗實驗七 日光燈電路改善功率因數(shù)實驗一、實驗目的1、了解日光燈電路的工作原理及提高功率因數(shù)的方法； 2、通過測量日光燈電路所消耗的功率，學會使用瓦特表； 3、學會日光燈的接線方法。 二、實驗原理用 P、S、I、V 分別表示電路的有功功率、視在功率、總電流和電源電壓。按定義電路的功率因數(shù) cos?PP?。由此可見，在電源電壓且電路 SIU 的有功功率一定時，電路的功率因數(shù)越高，它占用電源或供電設備的容量 S 就越少。0.6。提高日光燈電路其它感性電路也是一樣功率因數(shù)的方法是在電路的輸入端并聯(lián)一定容量的電容器。如圖 7-1 所示：圖1 并聯(lián)電容提高功率因數(shù)電路 圖

2、2 并聯(lián)電容后的相量圖 圖1中L為鎮(zhèn)流器的電感，R 為日光燈和鎮(zhèn)流器的等效電阻，C 為并聯(lián)?，的電容器，設并聯(lián)電容后電路總電流 I?，電容支路電流 I 燈管支路電流IRLC等于未并電容前電路中的總電流，那么三者關系可用相量圖如圖 2 所示。?的相位差為?，功?，I?與總電壓 U 由圖 2 知，并聯(lián)電容 C 前總電流為 ILRLRL?的相位差為?，率因數(shù)為 cos?L；并聯(lián)電容 C 后的總電流為 I?，I?與總電壓 U 功率因數(shù)為 cos?；顯然 cos?cos?L，功率被提高了。并聯(lián)電容 C 前后的有功功率P?IRLUcos?L?IUcos?，即有功功率不變。并聯(lián)電容 C 后的總電流 I?減小

3、，視在功率 S?IU 那么減小了，從而減輕了電源的負擔，提高了電源的利用率。 三、實驗設備8W 日光燈裝置燈管、鎮(zhèn)流器、啟輝器1 套；功率表 1 只；萬用表 1 只；可調電容箱 1 只；開關、導線假設干 四、實驗內容1、功率因數(shù)測試按圖 3 的實驗電路連接電路應在斷開電源的情況下連接電路 2測試輸出電壓，調節(jié)輸出電壓為 220V3接通電路前，經過老師的檢查，檢查無誤后接通電路。1 / 3 4通過功能鍵和電壓表，電流表得到 P,cos ,U,I 的數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)記錄于表1中。圖3 日光燈實驗電路W 為功率表,C 用可調電容箱。 表1 感性電路并聯(lián)電容后的測試數(shù)據(jù)CF 0 0.47 1 2.2 2.

4、67 3.2 4.7 5.7 6.9 7.9 10.1 P(瓦) 39.5 37.5 38.138.3 38.5 38.5 37.7 37.9 37.7 38.3 38.5 V 伏 220 220 220 220 220 220220 220 220 220 220 I安 0.345 0.300 0.285 0.240 0.220 0.208 0.173 0.2000.227 0.268 0.395 Cos 0.50 0.54 0.59 0.68 0.75 0.80 0.90 0.80 0.69 0.590.392.數(shù)據(jù)處理保存 3 位有效數(shù)字 表2 感性電路并聯(lián)電容后的測試數(shù)據(jù)處理CF 0

5、0.47 1 2.2 2.67 3.2 4.7 5.7 6.9 7.9 10.1 P(瓦) 39.5 37.5 38.138.3 38.5 38.5 37.7 37.9 37.7 38.3 38.5 V 伏 220 220 220 220 220 220220 220 220 220 220 I安 0.345 0.300 0.285 0.240 0.220 0.208 0.173 0.2000.227 0.268 0.395 Cos 0.500 0.540 0.590 0.680 0.750 0.800 0.900 0.8000.690 0.590 0.390 3.有功功率 P = U I c

6、os ，無功功率 Q = U I sin ，視在功率 S = U I 。 利用公式，將實驗數(shù)據(jù)中電壓有效值 U 和電流有效值 I，計算出電路的有功功率 P 、無功功率 Q 和視在功率 S。并且將計算數(shù)據(jù)以保存三位有效數(shù)字的形式填入表 3 中表3 感性電路并聯(lián)電容后的測試數(shù)據(jù)的計算CF 0 P(瓦) 39.5 V伏 I安 220 220 220 220 220 220 220 220220 220 220 0.345 0.300 0.285 0.240 0.220 0.208 0.173 0.200 0.227 0.2680.395 Cos 0.500 0.540 0.590 0.680 0.7

7、50 0.800 0.900 0.800 0.690 0.5900.390 sin 0.866 0.842 0.807 0.733 0.661 0.600 0.436 0.600 0.724 0.8070.921 P瓦 38.0 35.6 37.0 35.9 36.3 36.6 34.2 35.2 34.4 34.8 33.8 Q(Var)S伏安) 65.7 55.6 50.6 38.7 32.0 27.5 19.2 26.4 36.1 47.6 80.0 75.966.0 62.7 52.8 48.4 45.8 38.1 44.0 49.9 59.0 86.9 0.47 37.5 1 2.2

8、 38.138.3 2.67 38.5 3.2 4.7 5.7 6.9 7.9 38.5 37.7 37.9 37.7 38.3 10.1 38.5 4.根據(jù)表 3 數(shù)據(jù)，在坐標紙上以電容 C 為橫坐標、cos?為縱坐標作 cos?C 曲線圖圖 4(另附坐標紙)。2 / 3 六、思考題1、日光燈電路中并聯(lián)電容 C 之后，總電流減少了，鎮(zhèn)流器所需的無功功率是否也減少了？試解釋之。答：日光燈電路中并聯(lián)電容 C 之后，總電流減少了，鎮(zhèn)流器所需的無功功率也減少。根據(jù)表 3 可以看出，比照沒并聯(lián)電容，并聯(lián)上電容后，如果總電流減少，那么鎮(zhèn)流器所需的無功功率也減少；如果總電流增大，那么鎮(zhèn)流器所需的無功功率也

9、增大。2、不管日光燈電路的兩端并聯(lián)多大容量電容器都可以提高電路的功率因數(shù)嗎？為什么？答：日光燈電路的兩端并聯(lián)多大容量電容器不一定可以提高電路的功率因數(shù)。根據(jù)表 2 中的數(shù)據(jù)和圖 4 的 cos F 時，功率因數(shù) cos F 時，功率因數(shù) cos 逐漸減小。所以，并聯(lián)太大的電容反而會降低了電路的功率因數(shù)。七、考前須知1、 接通電路前，一定要經過老師的檢查。2、 每次斷電前，必須先把電壓調到 50 伏以下再斷電，以防電容被擊穿 3、當發(fā)生警報時，應先斷電，由老師檢查原因，不能私自檢查實驗。 八、實驗分析與結論：根據(jù)表 3 中的數(shù)據(jù)和圖 4 的 cos C 曲線，可以看出：F 時，有功功率 P 恒定，總電流 I 減小，無功功率 Q 逐漸減小，視在功率 S 減小，功率因數(shù) cos 提高，電源利用率提高。F 時，有功功率 P 恒定，總電流 I 增大