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上海交通大学本科学位课程 电路实验 提高感性负载功率因数

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5 0.23 0.35 0.398 221 29.6 0.58
6 0.26Байду номын сангаас 0.35 0.495 223 29.6 0.50
7 0.3 0.35 0.56 222 29.6 0.44
cos φ
七、实验数据计算
P cos φ = 电路功率因数： UI
计算结果见表5.8.2所示。 八、实验结果分析 随着电容增大，电路中的总电流减小，当电流 减小至最低值时，电路的功率因数最大。此时电容 继续增大，电路的总电流也增大，电路的性质由感 性转变为容性。
cos φ
0．37
UR/ V
62
UL/ V
207
2．电容值，C = 1，2，3……，7 μF 。保持 U 不变 ，测量在不同 C 值时，电路总电流 I、电感电流 IL、 电容电流IC与 cos φ 值。将数据填写入表5.8.2内
表5.8.2功率因数提高参数测量
C/ μF
I/A IL / A IC / A U /V P/W
功率因数提高
实验目的 实验原理 实验仪器 实验步骤 实验报告 实验现象 实验结果分析 实验相关知识 实验标准报告
实验目的
1. 研究并联与感性负载（日光灯）的电容器对提 高功率因数的作用，认识提高功率因数的实际 意义。 2. 学习功率因数表、日光灯线路的连接，提高实 际操作能力。
实验原理
功率因数的高低涉及到对发电设备（如发电机、 变压器等）利用电能的充分与否。为了有效地利用 这些发电设备必须提高功率因数。 在电力系统中，提供电能的发电机是按要求的额 定电压UN和额定电流 IN设计的。发电机长期运行时 ，其电压和电流都不能超过额定值，否则会使发电 机的寿命缩短,甚至损坏。发电机的容量是额定电压 与额定电流之积
cosφ 1 2 3 3.5 4 4.5 5 6 7
实验报告
� 根据任务1测量所得的数据，计算日光灯的等效 电阻及电感。 � 画出cosφ－I、I－C曲线，说明它们的关系。
实验现象
随着电容容量的增加，电路总电流减小。当电容 为4微法时，电路的总电流最小、功率因数最大。当 电容容量继续增大时，电路电流增大负载性质转变 容性。
U N I N ，它是发电机在安全运行下所能产生的最大功
率。所以要充分利用发电机应该使其能送出的平均 功率等于该机的容量 U N I N 。 发电机在额定电压与额定电流下运行时送出的 平均功率与所接负载的功率因数密切相关，即
P = UI cos φ
只有当所接负载是电阻时，因 cos φ = 1发电机送出的 平均功率恰好等于发电机的容量，发电机才得到充分 的利用，当负载是感性（或容性）时，由于 cos φ 〈1 ， 发电机送出的平均功率要小于该机的容量，发电机得
当负载的功率因数较低时，线路中的电流会增大 ，从而引起线路损耗增大。而当UL和 PL不变时，提
高功率因数可以降低输电线上的损耗。 电力负载多数为感性负载，因此为了提高功率因 数，一般采用在感性负载上并联电容器的办法。因 为这样就可以用电容器的无功功率来补偿感性负载 的无功功率，从而减少、甚至消除感性负载与电源 之间的能量交换。 3. 提高感性负载功率因数提高的实验电路图如图 5.8.1所示。以日光灯作为负载用可变电容器并联于 电容两端，保持负载电压不变，改变电容 值，观察 总电流I与的变化。
I /A U/V
表5.8.1 日光灯电路参数测量
P/W
cosφ
UR / V
UL / V
2. 电容值，C=1，2，3……，7μF。保持U不变， 测量在不同C值时，电路总电流I、电感电流IL、电 容电流 IC 与cosφ值。数所填入表5.8.2内
C /μF) I / A IL / A IC / A P/W
六、实验数据记录 1、日光灯电路中的功率关系 按图5.8.1接线，当 C = 0μF 时，接通电源，使日 光灯点亮，测量总电流 I、总电压U、cos φ ，以及灯 管两端电压UR和镇流器端电压UL 。将数据填写入表 5.8.1内
表5.8.1 日光灯电路参数测量
I /A
0．39
U/V
233
P/W
33．4
1 0.29 0.35 0.07 225 29.6 0.45
2 0.23 0.35 0.168 225 29.6 0.57
3 0.18 0.35 0.245 223 2.96 0.737
4 0.16 0.35 0.317 221 29.6 0.84
4.47 0.184 0.35 0.35 222 29.6 0.725
实验结果分析
1. 如何根据电流表的读数来判断负载功率因数等 于1的情况？ 答：当电流表的读数最小时，负载功率因数等于1。 2. 在日光灯电路中，如果缺少启辉器，在确保安 全的情况下，如何使日光灯点亮？ 答：用导线将启辉器两端短接，等日光灯点亮后再 断开。
实验相关知识
预习知识及要求 相关知识点 注意事项
耗的有功功率（PL=P-PR）。 为了提高电路的功率因数，可以与电感性负载并 联电容器，此时总电流I 是日光灯电流 IR 和电容器电
̇=I ̇ +I ̇ ，其相量图如图所示。 流 IC的相量和： I L c
̇ I C4 ̇ I C3 ̇ I
C2
̇ I C1
̇ I 4
̇ I 3
̇ I 2 ̇ I 1 ̇ I L
实验标准报告
一、实验目的 1. 研究并联与感性负载（日光灯）的电容器对提高 功率因数的作用，认识提高功率因数的实际意义。 2. 学习功率因数表、日光灯线路的连接，提高实际 操作能力。
二、实验内容 1. 日光灯电路的研究。 2. 并联电容提高日光灯电路的功率因数。 三、实验用仪器、设备 电工实验工作台 日光灯实验工作板 单相功率表 交流电流表 交流电压表 1台 1块 1只 3只 1只
预习要求
� 预习并联电容器对提高感性负载功率因数 的原理 。 � 预习日光灯工作原理。
相关知识
功率因数 功率因数的提高
注意事项
1. 按图正确接线，切勿将把220V电源，接到日光灯 管的两端，以免损坏灯管。 2. 接通电源前，将电路中所有电容器的控制开关， 放在OFF的位置上。 3. 改变电容值时，尽可能测出cosφ＝1(或接近于1) 的数据。
̇ U
因为电容器吸取的容性无功电流 IC抵消了一部分日 光灯电流中的感性无功分量，所以电路总电流下降 ，电路的功率因数被提高了。当电容器逐步增加到 一定容量时，总电流下降到最小值，此时电路的功 率因数 cos φ ≈ 1 。若继续增加电容量，总电流又将上 升。由于电源的电压是固定的，所以并联电容器并 不影响感性负载的正常工作，即感性负载电流、功 率及功率因数并不随并联电容量的多少而改变，仅 仅是电路总电流及总功率因数发生变化。
不到充分的利用，因此为了尽可能充分利用发电容 量，必须提高功率因数。 为了降低输电线上的损耗，也需要提高功率因 数。输电线上的损耗为： Pl = Rl I 2 负载吸收的平均功率为： PL = U L I cos φ （是负载端电压的有效值）
PL U L cos φ PL Pl = Rl ( )2 U L cos φ I=
A I
*
*
W IL A A IC
V
C
图 5.8.1功率因数提高实验电路图
实验仪器
� 电工实验台 � 交流电流表 � 交流电压表 � 单相功率表 � 日光灯实验板 1台 3只 3只 1只 1块
电工实验台
交流电流表
交流电压表
单相功率表
日光灯实验板
实验步骤
1. 按图5.8.1接线，当C=0μF时，接通电源，使日 光灯点亮，测量总电流I、总电压U、cosφ,以及灯 管两端电压UR和镇流器端电压UL。数据填入表5.8.1 内。
四、实验用详细电路图
L
W
V1
220V ̃
1μF
2μF
V2
V
4μF
A
IC
IL
A
N
A
I
五、实验有关原理，所应用的公式 1. 日光灯交流电路的研究： 在电路中日光灯管与镇流器串联构成一个电阻和 电感串联的电感性负载电路，由于镇流器本身电感较 大，故整个电路功率因数很低。整个电路消耗的功率
P包括日光灯管消耗功率（PR=U2I）以及镇流器所消

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上海交通大学本科学位课程 电路基础 电路第2章_6

上海交通大学本科学位课程 电路基础 电路第2章_6

电路基础上海交通大学本科学位课程第二章 电路分析的基本方法“二端口”的串联口电流不因连接而破坏下a b a ba b1122,i i i i ==⇒=I I “二端口”A 和B 进行串联串联“二端口”的R 矩阵为各分“二端口”R 矩阵之和2u 2i 1i 1u a 2uABb 2ua 1ub 1ub 2ia 2ib 1ia 1ia a a a a a a 111121a a a a 221222b b b b b b b111121b b b b 221222u r r i u r r i u r r i u r r i ⎡⎤⎡⎤⎡⎤===⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎡⎤⎡⎤⎡⎤===⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦U R I U R I a b a b 11111a b a b 22222a a b b a b []u u u u u u u u u u ⎡⎤⎡⎤⎡⎤+⎡⎤===+⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥+⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦=+=+=U R I R I R R I RIa b∴=+R R R对较复杂“二端口”进行分析时，可将之分解成简单二端口的串联，使分析简化4113k ⎡⎤⎢⎥+⎣⎦302k ⎡⎤⎢⎥⎣⎦1111⎡⎤⎢⎥⎣⎦当口电流因连接受破坏时，前面的约束不成立3113⎡⎤⎢⎥⎣⎦2112⎡⎤⎢⎥⎣⎦4334⎡⎤⎢⎥⎣⎦1i k 31i 1211i k 31i 2111111111i 1i 12i 12i两个“二端口”间的串联连接是否有效，可通过有效性试验来判定。

当上两图中的电压表的读数都为零时，便可断定把A ，B 串联起来后不会破坏两端口电流的约束条件。

iAB1V iAB2V“二端口”电路含独立电源时的方程“二端口电路”含独立电源时的方程可以分两步考虑其中u 1oc 和u 2oc 都是在两端口开路时，由二端口中的独立源在两端口上产生的开路电压。

含独立源的二端口电路2u 1i 1u 2i 不含独立源二端口电路2'u 1i 1'u 2i 含独立源的二端口电路2ocu 1ocu 1oc 1111212oc 221222u u r r i u u r r i ⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤=+⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦求所示二端口电路的 r 参数方程。

上海交通大学本科学位课程 电路基础 电路第8章_3

上海交通大学本科学位课程 电路基础 电路第8章_3


1 L11 + L22 − 2 L12 ̇ Γ ̇ ̇ ̇ ̇ I = I1 + I 2 = U= U jω L11 L22 − L12 L21 jω
等效倒电感
Γ = L11 + L22 − 2 L12 L11 L22 − L12 L21
等效电感
L=
1 L L −L L = 11 22 12 21 Γ L11 + L22 − 2 L12
=UIcosϕ+UIcos(2ωt+ϕ)
式中ϕ为电路输入端电压超前电流的相位，即电路 的等效阻抗的阻抗角(ϕ=ϕZ)，UI为有效值，注意： -90º�ϕZ�90º
14
§8.3
电路的瞬时功率可看成 两个分量的叠加，其一 为恒定分量UIcosϕ，另 一为简谐分量 UIcos(2ωt+ϕ),简谐分量 的频率是电压或电流频 率的2倍。
12
§8.3
正弦稳态功率
就电路而言，本质上是研究信号的传输及信号在 传输过程中能量的转换情况。这同样适合于正弦 信号。因此，功率的问题无疑是一个很重要的问 题，特别是在正弦稳态电路中，存在着电容、电 感元件与电源之间能量的往返交换，这是在纯电 阻电路中没有的现象，因此，正弦稳态电路的功 率分析较为复杂。
u
i
u
R
i
C
16
§8.3
正弦稳态功率
i
若无源电路是个电感,电路的阻抗角 ϕ = 90º， 电压超前电流90º pL = UIcos(2ωt+90º) 能量的情况与电容一样。 由三角公式
u
L
cos(α ± β ) = cos α cos β ∓ sin α sin β
瞬时功率计算公式可分解成
电路原理实验02功率的测量及功率因数的提高

电路原理实验02功率的测量及功率因数的提高

电路原理实验02功率的测量及功率因数的提高电路原理实验02功率的测量及功率因数的提高装订线中北大学电工电子实验教学中心实验报告课程名称：__________________________ 实验题目：_____________________________班级：_____________ 学号：____________ 姓名：____________ 指导老师：__________一、实验目的：1、研究正选稳态交流电路中电压、电流相量之间的关系。

2、掌握RC 串联电路的向量轨迹及其作为移相器的应用。

3、掌握日光灯线路的链接。

4、理解改善电路功率因数的意义并掌握其方法。

二、实验任务1、日光灯线路接线与测量2、并联电路——电路功率因数的改善三、实验仪器1、交流电压表2、电流表3、功率表4、功率因数表5、三相电源6、EEL—17组件7、30W镇流器8、400V/4电容器9、电流插头10、30W日光灯四、相关知识注：与本实验相关的理论、知识点五、实验步骤一、日光灯线路接线与测量电路图按图组成线路，检查后按下闭合按钮开关，调节自耦调压器的输出,使其输出电压缓慢增大，电压调至220V，记录表一中的相关数值，并验证电压、电流相量关系。

（电容断开）二、并联电路——电路功率因数的改善电路图线P(W)I(W)U(W)U L(V)U A(V)正常工作值表二并联电路——电路功率因数的改善电路数据记录表电容测量数值值P(W)U(V)I(A)I C(A)I L(A)0.4711.472.22.673.23.674.3七、总结。

电感性负载电路及功率因数的提高试验

电感性负载电路及功率因数的提高试验

电感性负载电路及功率因数的提高一．实验目的1． 掌握正弦交流电路中电压、电流的相量关系。

2． 了解电感性负载并联电容器提高功率因数的原理，从而认识提高功率因数的意义。

3． 学习用实验方法求取线圈的参数。

4． 学习功率表的正确使用方法。

二．实验原理1．电源设备的容量是视在功率S ＝UI ，而其输出的有功功率P 为UIcos ϕ,为了充分利用电源设备的容量，就要求提高电路的功率因数ϕcos ；另外，当负载的有功功率P 和电压U 一定时，功率因数越高，输出电线路中的电流ϕUcos P＝I 就越小，在输电线路电阻上消耗的功率也就越小，因此提高功率因数对电力系统的运行十分重要，有很大的经济意义。

用电设备中，多数是电感性负载，例如工业中广泛应用中的三相异步电动机、照明用的日光灯等。

本实验用变阻器R 与带铁心线圈（r 、L ）相串联，模拟电感性负载，如图3.1（开关S 未合上）所示。

iCiCI图3.1 电阻及电感串联电路 图3.2电感性负载并C 后各电流的相量图一般电感性负载功率因数较低，通常用并联适当的补偿电容器来提高电路的功率因数。

并联电容后，虽然电感性负载支路的电流不变，但这个感性电流与电容支路的容性电流相补偿，使电路总电流可以减小，功率因数可以提高。

图4.3.2是由电感性负载并联电容后（图3.1中开关S 己合上），各电流的相量图（以U 为参考相量）。

如果感性负载电路的功因率数从ϕcos 提高到ϕ'cos 则所需并联电容器的电容值可按下式计算：(F) )tan -(tan ωU PC 2ϕϕ'= 式中50Hz)( π 2ω==f f ，U —电源电压（V ），P —电路消耗的有功功率（W ）。

本实验中电容器采用电容箱，其示意图3.3。

为使用方便每个电容连接一个开关，几个电容并联后，其总电容为各电容值之和。

图3.3电容箱示意图2．本实验测量电流时，借用辅助设备—电流插座和插头，如图4.3.4所示。