电路功率因素的提高

电路功率因素的提高 电路功率因数的提高 一、 实验目的 1、 了解提高电路功率因数的意义及 2、 进一步掌握功率表的使用方法。 3、 学习使用低功率因数表。 二、 原理与说明 1、发电机或变压器把电能经输电线传送给负载。图2-1是供是线路图，在工业频率下，当传输距离不长，电压不高时，线路阻抗Z1可以看成电阻RL和感抗XL相串联的结果。若输电线的始端(供电端)电压为U1，终端(负载端)电压为U2，负载阻抗和负载功率分别为Z2(=R2+jX2)和P2，负载端功率因数为cosφ,则线路上的电流为: 图2-1 线路的电压降为ΔU=U1-U2 输电效率为 式中，P1为输电线始端测得的功率，P2为负载端的功率，ΔP为线路上的损耗功率，R1为负载阻抗的实部。 2、在用户中，一般的感性负载居多，如电动机、变压器等，其功率因数较低，当负载的电压一定时，功率因数越低，输电线路上的电流越大，导线上的压降越大，由此导致电能损耗增加，传输效率降低，发电设备容量得不到充分的利用，从经济效益来说，也是一个损失。因此，应设法提高功率因数。通常在负载端并联电容器，这样以流过电容的容性电流补偿原来负载的感性电流，虽然此时负载消耗的有功功率不变，但随着功率因数的提高，输电线的总电流减小，线路压降减小，线路损耗降低，因此提高了电源设备的利用率和传输效率。 3、本实验用调压器作电源，用一个具有较小阻抗的元件模拟输电线路阻抗，用感性元件模拟负载阻抗，研究在负载端并联电容器改变负载功率因数时，输电线路上电压降和功率损耗情况以及对输电线路传输效率的影响。 4、日光灯负载是感性负载，因此可以用功率因数表直接测量电路的功率因数，同时观察在日光灯电路两端并联上不同值的电容器时，线路电流及负载功率因数的变化情况。 由于日光灯电路中的电流波形是非正弦波的，它会给实验结果带来误差。 三、任务与方法 1(研究模拟简单供电线路的工作情况 实验电路如图2-2所示，Z1为线路阻抗，保持负载端电压U2(Uab)为给定值不变。 1) 调节C=0，开关K合向“1”端，测得U1、P1及I。 ( (2) 开关K打向“2”端，测得U2、P2。 实验数据记录于表一中的第一行。根据测得的I、U1、U2、P1、P2值，计 算cosφ、ΔU、ΔP和η值。 2(研究负载端(a、b)的功率因数不同时对ΔU、ΔP和η的影响。 实验电路同上，保持U2不变，依次增加并联在负载上的电容值，使电路负 载端的功率因数逐步提高，直到呈容性为止。 将所测得的各组I、U1、U2和P1、P2数据记录于表一，并计算cosφ、ΔU、 ΔP和η值。 图2-2 表2-1 序电容测量数据 计算值 号 值I(A) U1(V) P1(W) U2(V) P2(W) COSφ2 ΔUΔPη (µF) (V) (W) 1 0 0.121 221 20.8 200 18.9 0.78 21 1.9 91% 2 1 0.106 215 19.7 200 18.8 0.85 15 0.9 95.4% 3 2 0.101 208 19.5 200 18.8 0.93 8 0.7 96.4% 4 4 0.095 207 18.9 200 18.7 0.96 5 0.2 99% 5 5 0.103 209 19.5 200 18.8 0.91 9 0.7 96.4% 6 8 0.122 220 20.8 200 18.8 0.77 20 2.0 90% 四、注意事项 1( 注意单相调压器的正确使用，身体不要触及带电部分，以保证安全。 2( 实验中注意调压器的输出电压，以保持负载端电压不变。 3( 在改变负载端的功率因数时，尽量测出cosφ接近于1的一组数据。 4( 若日光灯作负载，注意电路的正确联接，镇流器必须与灯管相串联，以免 损坏灯管。 五、思考题 1( 研究负载端并联电容与负载端功率因数的关系时，若负载两端电压保持不 变，线路上只有一只电流表，如何从负载电流的变化情况判断功率因数的 增减,在什么情况下cosφ=1, 答:当测得负载端的电流增大时，可以判断出功率因数减小，当测得负载端的电流增小时，可以判断出功率因数减大;当测得线路的电流与负载端的电流相等时，可以判断出此时的功率因数cosφ=1。 2( 若日光灯电路在正常电压下不能点亮，如何用一只交流电压表尽快地查出 故障部位,试写出简捷的查找步骤。 答:可以用交流电压表测量启辉器两端的电压，如果测得的电压与电源电压相等，则可能是启辉器已经损坏，如果测得的电压为0伏，则可能是灯管的灯丝已经损坏或镇流器已经损坏。 3( 画出相量图，在感性负载端并联适当的电容器以后为何可以提高负载 端的功率因数。 由相量图可以看出，在感性负载端并联适当的电容器以后，阻抗角变小，功率因数提高。 六、仪表设备 1、 TDGC-1/0.5接触调压器一台。 2、 T19型电流表1只。 3、 T75型电压表1只。 4、 D34型功率表1只。 5、 滑变阻器(200Ω)1只。 6、 日光灯电路板1套。 7、 可变电容箱1只。 8、 电压测针1支，导线若干。