阻抗并联及复联电路功率因数的提高

阻抗并联及复联电路、功率因数的提高一、实验目的1.观察阻抗复联电路中各电流及各电压有效值的情况，加深理解相量形式的KCL和KVL2.观察改变与感性负载并联的电容值对电路电流及功率因数的影响，并了解提高功率因数的意义3.观察复联电路中，负载端电压可能出现电压升高的现象4.巩固单相功率表的使用二、实验原理与说明工业及生活用电中，大部分都是感性负载，要提高感性负载的功率因数，可以用并联电容的方法，使流过电容器中的无功电流与感性负载中的无功电流互相补偿，减小电压与电流之间的相位差，从而提高功率因数，电路图，相量图如下：图9-1并联电容前后电路图和相量图由图9-1知，并联电容前11III，并联电容后IIIIC1，显然，所以coscos。若所加电容越来越大，根据UCjIC可知CI越大I不断减小，当0时I最小，1cos最大，由相量图可知，实际上并联电容C越大，则CI=CJCU（CI＝CJCU）越大（因为U是一定的）所以测得数据观察其现象是：CI逐渐增大，I先减小后增大，I1不变，U不变，而P=21IR也是不变的。功率因数提高可以充分利用发电设备的容量，可减少线路和发电机绕组的功率损失，因此意义十分重大。三、实验内容1.了解日光灯的基本数据（1）按下图9-2接线图9-2功率因数的提高（2）本实验先不接入电容，实验箱上虚线表示未接入（3）灯管要接入电容中，且打到实验状态通路后灯管要亮，表示进入正常工作状态。（3）观察日光灯的启动情况，调节调压器的输出电压（三相中的一相）为210V，观察启辉器及日光灯的启动过程。（4）测量镇流器的电压和灯管的电压镇流器的电压为V，灯管的电压为V。2.感性负载与电容器并联（1）按上图9-2接线（2）调节负载端电压至210V（3）分别在负载端不并电容，并2F电容，并4F电容，并8F电容的四种情况下，测量电路总电流I1，负载电流IL，电容电流IC，负载的功率P2及电路的功率P1,将测量数据记入表一中。并根据测量结果计算电路的功率因数cos。注：电容在电容箱上（GDS-09），若没有该数值电容直接表示，则该电容可由若干电容已有数值电容并联，电容并联，总电容等于各电容之和。（4）单相功率表接法图9-3功率表的接法如测量电路的功率P1，在图9-3电路中，电流表笔插在插孔a上，引出导线接在电路的B端位置。如测量负载的功率P2，在图9-3电路中，电流表笔插在插孔c上，引出导线接在电路的B端位置。表一、感性负载与电容器并联不并电容并2F电容并4F电容并8F电容测量负载端电压U2(V)总电流I1(A)负载电流IL(A)电容电流IC(A)总功率P1(W)负载功率P2(W)计算电路的功率因数cos3.感性负载与电容器并联后再与线路阻抗串联（1）在图9-2电路中端钮a与b之间串入一只空心线圈（即用空心线圈来代替线路阻抗），其它接线如图9-2所示。（2）调节调压器的输出电压使得负载端电压U2为210V。（3）分别在负载端不并电容，并2F电容，并5F电容，并9F电容的四种情况下，测量调压器的输出电压U1,串联空心线圈的电压UL,总电流I1，电源端总功率P1，负载端（并联部分）的功率P2，将测量数据记入表二中，并根据测量结果计算电路的功率因数cos。注：（1）电容在电容箱上（GDS-09），若没有该数值电容直接表示，则该电容可由若干电容已有数值电容并联，电容并联，总电容等于各电容之和。（2）单相功率表接法同实验内容2表二、感性负载与电容并联后再与线路阻抗串联不并电容并2F电容并5F电容并9F电容测量负载端电压U2(V)电源端电压U1(V)线路阻抗电压UL(V)总电流I1(A)总功率P1(W)负载功率P2(W)计算电路的功率因数cos线路功率损耗21PPP（W）线路电压损失21UUU（V）注意：实验内容二和三中，每改变一次电容，就必须调节调压器的输出电压，使负载电压U2保持210V。四、实验设备序号仪表设备名称选用挂箱型号数量备注1单相自耦调压器GDS-0112交流电压表GDS-1113交流电流表GDS-1214功率表GDS-1315空心线圈1自制7电容箱GDS-09和GDS-0628电流表插头29电流表插座GDS-09和GDS-064五、注意事项1.本实验中用的单相功率表。接入电路是利用电流表笔插入相应插座（相当于串联一个电流表）测电流，用交流电压表测其两端电压（相当于并联一个电压表）。2.交流电压由电源控制屏的三相调压器给出，要注意调准调压器的输出电压，使负载端电压保持210V，考虑到灯管的承受电压，该电压源调压不宜超过220V。电源是三相，其中一相接入一根火线（U、V、W相中任意一相，另一根是零线），不允许两个火线同时接入电路。3.日光灯发光后，测量时要避免频繁通断。4.避免交流220V直接加在灯管两端，原因同1，考虑灯管承受电压不宜过大，否则易使灯管报废。六、实验报告1.列出所有测量数据的表格2.分析并联电容对电路功率因数的影响3.由实验内容2测得的数据作相量图4.由实验内容3测得的数据作相量图，并分析负载电压2U在什么情况下可能高于端电压1U