功率因数提高实验

专业：电自1304 姓名：刘震 实验报告

学号：3130104721 日期：2015年4月1日 地点：东3-208 课程名称：电网络分析实验 指导老师：姚缨缨 成绩：__________________ 实验名称：功率测量和功率因数提高 实验类型：研究探索型同组学生姓名：______ __ 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得

一、实验目的和要求?

1、 保持日光灯两端电压不变的条件下测定电流I、功率P与电容C的关系； 2、通过实验了解功率因数提高的意义；

3、作出I2、 P、 cosφ和电容C的关系曲线； 4、用P－C曲线求单位电容的等效电导g； 5、求I^2－C曲线的有理经验公式

6、 由测量数据计算灯管以及镇流器的等效参数

二、实验内容和原理?

三、主要仪器设备

1.数字万用表 2.电工综合实验台

3.DG10互感线圈实验组件 4.DG11单向变压器实验组件 5.DG09 荧光灯实验套件

四、操作方法和实验步骤?

一、接线要求: 第一步：检查灯管； 第二步：连线

第三步：电源从零开始逐渐增加至180V，调起辉器. 二、数据记录要求

1. 在日光灯启动过程中，因为电流冲击，仪表量程要选择足够的余量，记录数据时，应改变合适的量程读取数据。日光灯管是非线性器件，需要点亮数十分钟，在此期间可以观察电流、功率等数据是否有缓慢变化？待数据显示趋于稳定后，再读取记录实验数据。

2. 电容器C并联接入电路，其数值从0开始逐步增加，直到最大值8μF左右，增加的步长应根据功率因数的变化进行调整，最大不应超过1μF，实验过程中可根据电流表的示数变化来判断。在功率因数较高（即电流值 小or大？）的时候，需要多取测量数据点。

3. 实验过程数据检查： 实验最佳补偿电容时的电流和功率值。 三、数据处理要求：

.拟合I2-C曲线，得到最佳（完全）补偿电容C0 拟合P-C曲线，计算单位电容等效电导g

.由拟合I2-C曲线得到的公式，估算电源三次谐波的含量 －C有理经验公式的计算，要求列出计算过程

设计实验，测量灯管以及镇流器的等效参数。能否利用已经测得的数据来计算？ 手工拟合曲线： I2－C用有理经验公式的计算，要求列出计算过程

实验名称：耦合电感等效参数的电工测量法与传递误差 姓名：刘震 注意

学号：3130104721

1. 电容C暂时不接入电路，连接线路，点亮日光灯:第一次通电前，要求自耦变压器输出起始为0，接通电源后，调节旋钮增大输出电压，要求用交流电压表监测端电压（灯管＋镇流器两端的电压），当电压达到180V左右，起辉器开始动作，日光灯有闪亮。日光灯点亮之后， 调节输出电压到220V，保持不变。此后实验过程中，可直接切断或接通电源，不需要再调节自耦变压器。 2. 线路故障检查： 日光灯管和起辉器接触是否完好 3. 经常性地通断日光灯会影响其寿命 4. 功率表的连接及其误差分析

装 5. 电容有损耗；接入电容会使电源电压升高

订 五、实验数据记录和处理?

1.日光灯实验数据记录（保持电压为220V） C/μF 0 P/W I/A λ P/W I/A λ 36.5 0.44 0.47 1 1.47 2 2.2 2.47 2.67 3.2 3.67 4.4 4.67 36.72 36.82 37.05 37.30 37.50 37.55 37.86 38.10 38.17 38.58 38.60 0.47 5.4 0.52 5.87 0.21 0.84 0.57 6.4 0.63 6.6 0.66 6.87 0.69 7.07 0.72 7.6 0.80 8.07 0.86 8.6 0.91 9.07 0.92 线 0.379 0.352 0.321 0.296 0.268 0.259 0.246 0.239 0.218 0.203 0.192 0.19 C/μF 4.87 38.70 38.87 38.91 39.15 39.35 39.41 39.56 39.72 40.03 40.26 40.4 0.192 0.2 0.91 0.88 0.78 0.76 0.72 0.70 0.64 0.59 0.54 0.51 0.228 0.235 0.247 0.257 0.281 0.307 0.337 0.363 2.电压三角形法测量镇流器和日光灯管的等效参数

C未接入时，使用交流电压表测得镇流器两端电压为181.2V，日光灯两端电压为96.47V，I=0.379A

3. 验证互感实验用的电感能不能作为日光灯实验备用方案的负载（保持电压为12V）

使用两个50Ω电阻和互感正向串联作负载。 C/μF P/W I/A λ 0 0.89 0.083 0.94 0.47 0.89 0.083 0.95 1 0.9 0.082 0.96 2 0.9 0.081 0.97 2.2 0.9 0.081 0.97 3.2 0.9 0.081 0.98 4.4 0.9 0.08 0.99 6.6 0.91 0.08 1 9.07 0.91 0.081 0.99 分析见 七 讨论部分

六、实验结果与分析?

1.拟合I^2-C曲线，得到最佳（完全）补偿电容C0 使用origin pro9作二次拟合，得曲线如下图

1.由origin pro9分析得知，拟合曲线为 I^2=0.14411-4.60*10^4C+4.92*10^9C^2，R=0.99982，拟合结果可信度高。 2、由origin pro9进行拟合点分析得知，C=4.66μF时I^2最小，故最佳补偿电容C0为4.66μF。?

??

2.拟合P-C曲线，计算单位电容等效电导g

?

由origin pro9分析得知，拟合曲线为P=36.52+4.29*10^5C，R=0.99415，拟合结果可信度高。 计算单位电容等效电导g,由拟合曲线得gU^2=4.29*10^5 S*V^2/F，g=4.29*10^5/(220^2)=8.86 S/F。

3.由拟合I^2-C曲线得到的公式，估算电源三次谐波的含量

U3^2=[a-(g^2+w^2)U^2]/8w^2

取值a=4.92*10^9,g=8.86,w=314,U=220代入得 U3^2=185.76V^2 U3=13.52V

4.I^2－C有理经验公式的计算，要求列出计算过程

假设补偿电容未接入时，电源电压U加到日光灯负载，线路总电流为I0，C=C1时线路总电流为Ic，则有Ic^2=(Ir+gC1U)^2+(Il-wC1U)^2,其中Ir是灯管电流的有功分量，Il是无功分量，因此Ic^2与C1之间满足Ic^2=aC1^2+bC1+I0^2.

经Origin拟合得知I^2=0.14411-4.60*10^4C+4.92*10^9C^2.

5.设计实验，测量灯管以及镇流器的等效参数。能否利用已经测得的数据来计算？ 灯管相当于一个电阻元件，而镇流器是一个具有铁心的电感线圈，但它不是纯电感，我们可把它看成一个电阻RL、电感L串联的感性负载.

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