实验3-11 提高功率因数的研究

功率因数与节能研究作为工业工程系的学生，本专业的任务是学习如何合理地配置资源，培养如何解决各种系统优化问题的方法和能力，电工学作为一门实践指导性很强的基础理论性课程，为我们提供了许多有用的理论依据：我的小课题以功率因数与节能降损为研究内容，通过讨论这一话题，说明学习电工学理论在指导我们解决能源节约等实际问题中的重要意义。

功率因数是供用电系统的一项重要技术经济指标，功率因数的高低关系到输配电线路、设备的供电能力，也影响到其功率损耗。

用电设备在消耗有功功率的同时，还需大量的无功功率由电源送往负荷，功率因数反映的是用电设备在消耗一定的有功功率的同时所需的无功功率。

比如对于居民用电负荷来说，其特点是主要由一些家用电器及照明负载构成，其中大部分用电设备为感性负载，导致其功率因数都很低，影响了线路及配电变压器的经济运行。

只有通过合理配置无功功率补偿设备，提高系统的功率因数，才能达到节约电能，降低损耗的目的。

以下我们从理论上分析提高功率因数对于节约电能，降低损耗，提高输配电设备的供电能力方面的数量关系。

一、功率因数的定义极其提高方法功率因数反映的是用电设备消耗一定有功功率与视在功率的关系，用Cosφ表示为：ϕ(1)cos=SP/用电设备消耗一定的有功功率时需要的无功功率可表示为：ϕQ= (2)S*sin由式(1)、(2)可得：Q=P×Tanφ(3)所以功率因数由Cosφ1提高到Cosφ2时，需增加的无功补偿容量可表示为：式中P--用电设备消耗的有功功率，kWQ--用电设备在一定功率因数时需要的无功功率，kvarQ c--功率因数由cosφ1提高到cosφ2时需增加的无功补偿容量，kvarφ1、φ2--补偿前后的功率因数角由式(4)可以看出，为了提高功率因数，必须增加无功功率补偿设备以减少无功功率。

由于静电电容器具有重量轻，安装方便，投资少，故障范围小，有功功率损耗小，易于维护，能实现自动投切控制等优点。

要】 随着矿 井供 电系统容量不 断增 大， 量电动机 的选用增大 了电 网无功 负荷 ， 电网功 率因数 降低 ， 大容 使 从而造成 电压质量 下降， 电
能损耗增大。 另外大容量高压 电动机启动 时的无功冲击引起 电压波动， 电气设备的运行带来安全隐患。 给 本文对针对 变电所 实行情况对提 高功 率 因数的意义、 原有补偿 方式存在的不足及静 止型动态无功补偿装置 （ｖ 进行 了简要介 绍 ， ｓ ｃ） 同时对 Ｓ ＶＣ装置配置在 １０ Ｖ 变电所 的应 用及 １ｋ
２１ ０ ２年
第２ ５期
Ｓ ＩＮ Ｅ＆Ｔ Ｃ Ｏ Ｏ ＣＥ Ｃ Ｅ ＨＮ Ｌ ＧＹⅡ ０Ｒ Ｔ ０ ＭＡ １ Ｎ
０矿业论￣ ｋＯ
科技信 Ｊ ＿ Ｌ
提高矿井功率因数方案研究及应用
范 永杰 黄 静 （ 州煤业 股份有 限公 司济 宁 二号煤 矿 山东 兖
【 摘
济宁
２ ２７ ） ７ ０ ２
应用后所取得效果进行 了分析 。
【 关键词】 功率 因 ； 数 无功补偿 ； 晶闸管相控 电抗器 ； Ｃ Ｓ Ｖ
Ｏ 概 述
Hale Waihona Puke ｓ—— 变压器额定容量 ，Ｖ ｋ Ａ；
ｃ印 变压器原负载功率 因数 ； ｏ —— 济 宁二号煤矿 １０ Ｖ变电所 于 １ ９ 年 建成投运 ， ｋ １ ９４ 占地 １３ ０ ２ １ｍ ， １ ｃ印， ｏ ——提高后的变 压器负载功率 因数 ； 为兖 州 矿业 集 团有 限公 司第 一 座 １ ＯＶ 级变 电所 ，本所 设 计 为 ｌｋ 变压器 的短路损失 ，Ｗ； ｋ １Ｏ Ｖ、ｋ ｋ ６Ｖ两个电压等级 。济宁二号煤 矿 １ ０Ｖ变 电所是济东 矿区 ｌ ｋ １ Ｑ ——变压器额定负载时的无功功率 ，ｖｒ ｋ ａ。 的枢纽 变电所 ． 该变 电所室外 １Ｏ Ｖ系统共 有 ｌ 组 间隔 ， 电所除了 ｌｋ ３ 变 担负着济宁二号煤矿 的供 电任务外 ， 还担负着 济宁三号煤 矿的供 电任 ２３ 减少线路及 变压器 的电压损失 ． 务 ．同时华 聚能 源公 司济二 电厂及 新村 电厂 也通过 济宁 二号煤 矿 由于提高 了功率因数 ． 减少 了无功 电流 ． 因而减少 了线路及 变压 １Ｏ Ｖ变电所与供 电系统并 网。 ｌｋ 器 的电流 ． 从而减小了电压降。 ２ 提高功率因数可以增 加发 配电设备 的供 电能力 ． ４ １ 济 ＝矿 现 无 功 功 率 补 偿 的 方式 由于提高 了功率因数 ． 给同一负载功率 Ｐ 所需的视在功率及 供 ２ 所以 ． 对现有设备 而言 ． 器容 量和电缆截面就有 变压 １ １０ Ｖ变电所采用集 中补偿方式 ： ． １ｋ １ 通过 ｖ ７、５、 三个 高压 负荷 电流均减少 ． ６ １＊ ｋ ２ 这可用来增加负荷。 即使在增加设 备时 ， 现有配 电设备 的容量 开关 柜对矿井无功功率进行补偿 ． 其中 ７ 电容补偿柜的补偿容量为 ： 了富余 ． ＊ 另外 ． 在基建时 由于提高了负荷的功率因数 ， 可减少 电源 １０ｋ ：５ 电容补偿柜 的补偿容量 为 ：４０ｖｒ ６ 电容补偿 柜 的 也可能够用 。 ８０ｖ １＃ ２０ｋａ； ＃ ２ 线路 的截面及变压器 的容量 ， 节约设 备投资。 补偿容量为 ：１０ ｖｒ ２０ ｋａ。 １ 地面各变 电所采用分散式 就地 补偿 方式 ： 电容器组分别安装 ． ２ 将 ３ 提 高功 率因数的措施 在各车间配 电室或变电所 内。 １ 通过济二电厂对无功功率 电量调节来平衡矿井功率因数 。 ＿ ３ ３ 减少供用电设备无功消耗 ． ． １ 提高企业 自 功率因数 ． 然 其主要措 施 有： ２ 提 高 功 率 因 数 的 意义 ３ ． 合理安排和调整 工艺流程 ． 善电气设备 的运 行状态 ． 电能 ．１ １ 改 使 ２１ 提高功率因素可减少线路损耗 ． 得到最充分 的利用 如果输 电线路 导数 每相电阻为 Ｒ Ｑ）则 三相 输 电线路 的功率 损 ３ ． 合理使用异步 电动机及变压器 ， （ ， ．２ １ 使变压器经济运行 。 耗为 ３ Ｉ 正确设计 和选用 变流装置 ． 直流设备 的供 电和励磁 ． ．３ １ 对 应采 用 硅整流或 晶闸管整 流装 置 ， 取代变 流机组 、 汞弧整 流器等直流 电源设 Ａ＝ Ｒ １ ：善曼 × ３ Ｐ３ ： ～ 一 １ ｆ ０ ｏ （ 备 。 １ ） ， Ｕ Ｃ ￥ｐ ‘０‘ ３ ． 限制电动机 和电焊机 的空载运转 ．４ １ 设计 中对 空载率大 于 ５ ％的 ０ 式 中． Ｐ △ 一 三相输电线路的功率损耗 ， ｋ Ｗ； 电动机和电焊机 ， 可安装 空载 断电装置 。 对大 、 中型连续运行的胶带运 Ｐ 一 电力线路输送 的有功功率 ．Ｗ： ｋ 输系统 。 可采用空载 自停控制装置 。 ， ＿—戡 电压． ｖ： ３ ． 条件允许 时 ． ．５ １ 用同等容量 的同步电动机代 替异步 电动机 ． 在经 ， ——线电流 ， Ａ： 济合算的前提下 ． 也可采用异步 电机 同步化运行 。对 于负荷率不大于 ｃ印—— 电力线路输送 负荷 的功率 因数 。 ｏ ０ 及最大负荷 不大于 ９ ％的绕组式异步电动机 ． ． ７ ０ 必要 时可使其同步 由式 （ ） 出 ， １看 在全矿有功功 率一定的情况下 ， 印 越低 ， ｃ ｏ 功率损 化 。即当绕线式异步电动机 在启动完毕后 。 向转子 三相绕组 中送入直 耗Ｚ ｉ Ｐ也将越大 。设法将 提高 ， 就可使 △ 减小 。 Ｐ 流励磁 ， 即产生 转矩把异步 电机牵 人同步运行 ． 运转状态 与同步电 其 在线路 的电压 Ｕ和有功功率 Ｐ不变 的情 况下 ．改善前 的功 率因 动机相似。 在过励磁 的情况下 ， 电动机可 向电网送 出无功功率 ． 从而达 数 为 ｃ ｓ 改善后 的功率 因数为 ｃｓ ， 三相回路实际减少 的功率 ｏｐ ， ￣ ｏ 则 到改善功率因数的 目的。 损耗 可按下式计算 ： ３ 用静电电容器进行无 功补偿 ． ２ 按全国供用电规则规定 ， 高压供 电的工业用户 和高压供 电装 有带 负荷调整 电压装置的电力用户 ． 在当地供 电局 规定 的电网高峰负荷时 ２ 减 少变压器 的铜损 ． ２ 功率 因数应不低于 ０ 。 自然功率因数 达不 到上述要求时 ． ． 当 ９ 可采取人 变压 器的损耗 主要有铁损和铜损。 如果提高变压器二次侧 的功率 工补偿 的办法 ， 以满足规定的功率因数要求 。其补偿原则为 ： 因数 ， 可使总的负荷 电流减少 ， 从而减少铜损。 ３ ． 高 、 压 电容器补偿相 结合 ， ．１ ２ 低 即变压 器和高压用 电设 备的无功 提高功率因数后 ． 变压器节约 的有功功率 △ 和节约 的无功功率 功率 由高压 电容器来补偿 ． 的无 功功率则 需按 经济合理的原则对 Ｐ 其余 ａＱ的计算公式 为 高、 低压 电容器容量进行分配 ： ３ ． 分散与集中补偿相结合 ． ．２ ２ 对距供 电点 较远且无 功功率较大 的采 用就地补偿 ， 对用电设备集 中的地方采用成组 补偿 ． 其他 的无功功率 则在变 电所 内集 中补偿 ： ３ ． 固定与 自动补偿相结合 ． ．３ ２ 即最小运行方 式下 的无功功率采用 固 定补偿 ， 经常变动的负荷采用 自动补偿 。 式中 Ａ 、 ｐ Ｐ Ａ —— 变压 器的有功功率节 约值和无功功率 节约值 ，

第1篇一、实验目的1. 理解并掌握功率电子学的基本概念和原理。

2. 熟悉功率电子器件（如MOSFET、IGBT等）的工作特性。

3. 掌握功率电子电路的设计、搭建和测试方法。

4. 通过实验验证功率电子电路的实际应用效果。

二、实验原理功率电子学是研究电能转换和传输的学科，主要包括功率器件、功率电路和功率控制技术。

本实验主要涉及以下原理：1. 功率器件：功率器件是功率电子电路的核心，如MOSFET、IGBT等，具有高电压、大电流和快速开关的特点。

2. 功率电路：功率电路包括直流-直流变换器（DC-DC）、交流-直流变换器（AC-DC）和直流-交流变换器（DC-AC）等，用于实现电能的转换和传输。

3. 功率控制技术：功率控制技术包括脉冲宽度调制（PWM）、相移控制等，用于调节功率电路的输出功率。

三、实验器材1. 功率电子实验平台2. 电源（直流和交流）3. 功率器件（MOSFET、IGBT等）4. 电阻、电容、电感等元件5. 电压表、电流表、示波器等测量仪器四、实验步骤1. 搭建实验电路：根据实验要求，搭建相应的功率电子电路，包括电源、功率器件、控制电路和负载等。

2. 调试电路：调整电路参数，如开关频率、占空比等，使电路稳定工作。

3. 测试电路：使用测量仪器对电路的输出电压、电流、功率等参数进行测试，并与理论值进行比较。

4. 分析实验结果：分析实验数据，验证电路性能，探讨实验中出现的问题。

五、实验内容1. DC-DC变换器实验：搭建一个升压DC-DC变换器，测试其输出电压、电流和功率等参数，并与理论值进行比较。

2. AC-DC变换器实验：搭建一个全桥式AC-DC变换器，测试其输出电压、电流和功率因数等参数，并与理论值进行比较。

3. PWM控制实验：使用PWM控制器调节MOSFET的占空比，测试输出电压和电流的稳定性，并分析PWM控制对电路性能的影响。

六、实验结果与分析1. DC-DC变换器实验：实验结果显示，搭建的升压DC-DC变换器输出电压稳定，功率转换效率较高，与理论值基本一致。

供配电技术中的功率因数优化方法研究随着能源需求的不断增长，电力系统中功率因数优化成为供配电技术中的重要研究方向之一。

在供配电系统中，功率因数是衡量电力质量的重要指标之一，而不良的功率因数会对电力系统的运行、效率和可靠性产生负面影响。

因此，探索和研究功率因数优化方法对于提高电力系统能效和减少能源消耗具有重要意义。

功率因数是指电流与电压之间的相位差，通常表示为余弦值，值在-1到1之间。

较低的功率因数会造成电力系统中的无功功率损耗，增加供电负荷，降低发电效率，并可能引发设备损坏。

因此，提高功率因数可以有效地减少能源浪费和线路的损耗。

在供配电技术中，有许多方法可以用来优化功率因数。

以下是一些常见的功率因数优化方法：1. 容性补偿：这是一种常用的功率因数优化方法，通过添加电容器来补偿无功功率，并提高功率因数。

电容器可以将电流落后于电压，从而减小功率因数的值。

容性补偿可以应用于单个负载、整个分布系统，甚至是整个供配电系统。

2. 平衡运行：通过对供电系统中的电流和电压进行调整和平衡，可以达到优化功率因数的目的。

这意味着确保电流和电压的正弦波形之间的相位差尽可能小，从而最大限度地减小功率因数。

3. 有源功率因数校正：利用电子器件，如电容器或电感器，可以实现有源功率因数校正。

这种方法可以校正功率因数并实现无功功率的自动调节，以满足系统的功率因数要求。

4. 整流器控制技术：在直流输电或变频调速方面，现代整流器控制技术可以通过优化电压和电流之间的相位关系来实现功率因数的优化。

这些方法可以显著提高功率因数，减少能源损耗和电网压力。

5. 系统监测和管理：通过对供配电系统进行实时监测和管理，可以及时发现功率因数不良的问题，并采取相应的措施进行优化。

这可以包括发现和解决功率因数不平衡、电容器过度使用等问题，从而保持系统处于良好的功率因数状态。

虽然以上提到的方法都可以用来优化功率因数，但不同的方法适用于不同的应用场景。

因此，在实际应用中，需要根据具体的供配电系统特点，选择最合适的功率因数优化方法。

三相电路功率测量实验报告三相电路功率测量实验报告引言：三相电路是现代电力系统中最常见的电路类型之一。

在实际应用中，准确测量三相电路的功率是非常重要的，因为它涉及到电力供应的稳定性和负载管理。

本实验旨在通过测量三相电路的功率来研究电力系统的基本特性，并验证功率测量的理论知识。

实验目的：1. 研究三相电路的基本特性，如电流、电压和功率之间的关系。

2. 验证功率测量的理论知识，如功率因数和有功功率的计算。

3. 掌握使用电力测量仪器进行功率测量的方法。

实验装置与方法：实验所需的装置包括三相电源、三相负载、电力测量仪器和相应的连接线。

首先，将三相电源连接到三相负载上，然后将电力测量仪器连接到负载上，以测量电流和电压。

在实验过程中，需要记录和计算所测量的值，并进行数据分析。

实验结果与讨论：通过实验测量，我们得到了三相电路的电流和电压值。

根据测量结果，我们可以计算出功率因数和有功功率。

功率因数是衡量电路效率的重要指标之一，它表示电路中有用功率与视在功率之间的比值。

有功功率是电路中实际产生的功率，它与电流和电压的乘积成正比。

在实验中，我们发现功率因数的值与负载的性质有关。

当负载为电感性负载时，电路中的电流滞后于电压，功率因数小于1；而当负载为电容性负载时，电路中的电流超前于电压，功率因数大于1。

这是因为电感性负载和电容性负载对电流的相位产生影响，从而导致功率因数的变化。

此外，我们还发现有功功率的值与电流和电压的大小有关。

当电流或电压较大时，有功功率也相应增加。

这是因为有功功率是电流和电压的乘积，当它们的值增加时，有功功率的值也会随之增加。

结论：通过本实验，我们深入了解了三相电路的功率测量原理和方法。

我们了解到功率因数和有功功率是衡量电路性能的重要指标，它们与电流、电压和负载的特性密切相关。

在实际应用中，准确测量三相电路的功率是确保电力供应稳定和负载管理的关键。

因此，我们需要掌握功率测量的理论知识和实验技巧，以提高电力系统的运行效率和安全性。

实验五功率的测量及功率因数的提高实验内容UU Lφ一、日光灯线路接线与测量U A u r按图15-2组成线路, 经指导教师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, 记下电压调至220V,上表中的相关数值, 并验证电压、电流相量关系。

二、并联电路——电路功率因数的改善分析:II CU12+I LIR I CU CI LL_并联电容后，原感性负载的电流不变，吸收的有功功率和无功 功率都不变， 即负载工作状态没有发生任何变化。

???由于并联电容的电流 I C 超前 U 于 90 ，总电流 I 减少。

从相量图上看， ??U 、 的夹角减小了， 从而提高了电源端的功率因数。

Icos φ补偿容量的确定：II CI CI L sin1I sin2+I LLRIP ,I PUCU cosU cosL12IC_P (tan 1tan2)CUUUCP (tantan2)12 I21UI CQ C2P ( tantan1)CU2I L补偿容欠全 —— 不要求 (电容设备投资增加 ,经济效果不明显 )量不同过 —— 使功率因数又由高变低( 性质不同 )综合考虑，提高到适当值为宜 ( 0.9 左右 )。

经指导老师检查后，按下绿色按钮开关调节调节自耦调压器的输出调至 220V ，记录功率表，电压表的读数，通过一只电流表和三个电流取样插座分别测得三条支路的电流，改变电容值，进行重复测量。

三、主要实验设备交流电压表、电流表、功率表、功率因数表、三相电源9M117 反坦克导弹结构示意图①舵机动作部；②舵机；③战斗部；④主火箭发动机；⑤电子仪器；⑥续航发动机；⑦陀螺调整部件；⑧激光接收器；⑨稳定尾翼；⑩控制装置接口；⑾进气口。

基于DSP控制的功率因数校正研究的开题报告一、研究背景和意义随着工业化的不断推进，许多企业需要大量使用电力来满足其生产和运营的需求，但同时也面临着电能质量的问题。

在实际应用中，由于一些因素的影响，电路中出现了电力负荷和电流不匹配的情况，从而导致了一定程度上的功率因数下降。

功率因数下降会导致不必要的电能损失和电力网的负担，对企业生产效率和能源消耗都会产生不利影响。

因此，对于企业来说，开展功率因数校正的研究十分必要，并且在工业控制领域中，数字信号处理（DSP）技术已经得到了广泛的应用。

因此，通过基于DSP控制的功率因数校正研究，能够提高电能质量，降低能源消耗，提高企业的生产效率，具有重要的理论和实践意义。

二、研究内容和方法（一）研究内容本论文研究的主要内容是基于DSP控制的功率因数校正。

具体包括以下几个方面：1. 对功率因数校正的原理进行分析和研究；2. 对DSP技术在功率因数校正中的应用进行研究；3. 设计并实现基于DSP的功率因数校正系统；4. 对系统进行测试和评估，验证系统的有效性和可行性。

（二）研究方法本论文采用文献综述、理论分析、系统设计和实验验证等方法，具体步骤如下：1. 进行文献资料的收集和整理，对功率因数校正的原理进行深入了解；2. 基于DSP技术对功率因数校正的应用进行分析和探讨；3. 设计并实现基于DSP的功率因数校正系统，包括硬件系统和软件系统；4. 对系统进行测试和评估，验证系统的有效性和可行性；5. 对系统的优化和改进进行探讨。

三、研究进度安排本研究计划在以下时间内完成：2022年6月-2022年8月：完成文献综述，深入了解功率因数校正的原理和DSP技术在功率因数校正中的应用；2022年9月-2022年11月：进行系统设计，包括硬件和软件的设计；2023年3月-2023年5月：完成系统搭建和调试，并对系统进行初步测试；2023年6月-2023年8月：对系统进行改进和优化，并进行最终测试和评估；2023年9月-2023年11月：完成论文撰写和答辩准备。

研 究 与 开 发
己 第 口 Ｉ ］ 年Ｊ 月
］ 己 卷 第 ｌ 期
黼翻一
基 于 Ｍｕ ｌ ｔ ｉ ｓ ｉ ｍ 的 功 率 因数 提 高 研 究
吴 凌 燕 （ 海 军 航 空 工 程 学 院 青 岛校 区 青岛 ２ ６ ６ ０ ４ ｔ ｉ ｓ ｉ ｍ软件 ， 以感 性 负载 电路 为例 ， 仿 真 了 并 联 电容 对 感 性 负 载 电 路 功 率 因数 的 影 响 ， 并将 软件仿 真过程 中
表1multisim仿真电路的并联电容的容量的数据cf0ucvurvulaizaicairlapw功率因数2201780512920701490149265081052201780512920701320035014926509110220178051292070122006901492650991322017805129207012100901492651001522017805129207012201040149265099302201780512920701702070149265071502201780512920702850346014926504270220178051292070414048401492650299022017805129207054806220149265022从表中数据可以看出并联电容不会改变电路的有功功率电阻r1与电感l1的端电压不变将电容容量与功率因数间关系数据用excel绘成图在excel中插入xy散点图在子图表类型中选择平滑散点图在系列选项卡里分别选中excel表格中电容容量所在列作为x值选择功率因数所在列作为y值生成图表如图4所示
电能 ， 降低生 产成本 ， 减 少企 业的 电费开 支 ， 提 高 电 力资源 的利用率 。当负 载为纯 电阻 时 ， 理 论上 发 电机容 量会 完全 利用， 因为 Ｐ— Ｕ Ｉ Ｃ Ｏ Ｓ 中的 Ｃ Ｏ Ｓ 一１ ； 但是 当负 载为感

实验一 元件特性的示波测量法一、实验目的1、学习用示波器测量正弦信号的相位差。

2、学习用示波器测量电压、电流、磁链、电荷等电路的基本变量3、掌握元件特性的示波测量法，加深对元件特性的理解。

二、实验任务1、 用直接测量法和李萨如图形法测量RC 移相器的相移ϕ∆即uC u sϕϕ-实验原理图如图5-6示。

2、 图5-3接线，测量下列电阻元件的电流、电压波形及相应的伏安特性曲线（电源频率在100Hz~1000Hz 内）： （1）线性电阻元件（阻值自选）（2）给定非线性电阻元件（测量电压范围由指导教师给定）电路如图5-7 3、按图5-4接线，测量电容元件的库伏特性曲线。

4、测量线性电感线圈的韦安特性曲线，电路如图5-55、测量非线性电感线圈的韦安特性曲线，电源通过电源变压器供给，电路如图5-8所示。

图 5-7 图 5-8这里，电源变压器的副边没有保护接地，示波器的公共点可以选图示接地点，以减少误差。

三、思考题1、元件的特性曲线在示波器荧光屏上是如何形成的，试以线性电阻为例加以说明。

答：利用示波器的X-Y方式，此时锯齿波信号被切断，X轴输入电阻的电流信号，经放大后加至水平偏转板。

Y轴输入电阻两端的电压信号经放大后加至垂直偏转板，荧屏上呈现的是u x,u Y的合成的图形。

即电流电压的伏安特性曲线。

3、为什么用示波器测量电路中电流要加取样电阻r，说明对r的阻值有何要求？答：因为示波器不识别电流信号，只识别电压信号。

所以要把电流信号转化为电压信号，而电阻上的电流、电压信号是同相的，只相差r倍。

r的阻值尽可能小，减少对电路的影响。

一般取1-9Ω。

四、实验结果1．电阻元件输入输出波形及伏安特性2．二极管元件输入输出波形及伏安特性实验二 基尔霍夫定律、叠加定理的验证 和线性有源一端口网络等效参数的测定一、实验目的1、加深对基尔霍夫定律、叠加定理和戴维南定理的内容和使用范围的理解。

2、学习线性有源一端口网络等效电路参数的测量方法3、学习自拟实验方案，合理设计电路和正确选用元件、设备、提高分析问题和解决问题的能力 二、实验原理 1、基尔霍夫定律：基尔霍夫定律是电路普遍适用的基本定律。

实验二 交流电路的研究一、实验目的1、学会使用交流数字仪表（电压表、电流表、功率表）和自耦调压器；2、学习用交流数字仪表测量交流电路的电压、电流和功率；3、学会用交流数字仪表测定交流电路参数的方法；4、加深对阻抗、阻抗角及相位差等概念的理解。

5、研究提高感性负载功率因数的方法和意义；二、实验原理1、交流电路的电压、电流和功率的测量正弦交流电路中各个元件的参数值，可以用交流电压表、交流电流表及功率表，分别测量出元件两端的电压U ，流过该元件的电流I 和它所消耗的功率P ，然后通过计算得到所求的各值，这种方法称为三表法，是用来测量50Hz 交流电路参数的基本方法。

计算的基本公式为：电阻元件的电阻：I U R R =或2IPR = 电感元件的感抗IU X LL =，电感f X L π2L =电容元件的容抗IU X C C =，电容C 21fX C π=串联电路复阻抗的模IU Z =，阻抗角 R Xarctg=ϕ其中：等效电阻 2I PR =，等效电抗22R Z X -=在R 、L 、C 串联电路中，各元件电压之间存在相位差，电源电压应等于各元件电压的相量和，而不能用它们的有效值直接相加。

电路功率用功率表测量，功率表（又称为瓦特表）是一种电动式仪表，其中电流线圈与负载串联，（具有两个电流线圈，可串联或并联，以便得到两个电流量程），而电压线圈与电源并联，电流线圈和电压线圈的同名端（标有*号端）必须连在一起，如图3-1方法与电动式功率表相同，电压、电流量程分别选500V 和3A 。

2、提高感性负载功率因数的研究供电系统由电源（发电机或变压器）通过输电线路向负载供电。

负载通常有电阻负载，如白炽灯、电阻加热器等，也有电感性负载，如电动机、变压器、线圈等，一般情况下，这两种负载会同时存在。

由于电感性负载有较大的感抗，因而功率因数较低。

UI u图3-1若电源向负载传送的功率ϕcos UI P =，当功率P 和供电电压U 一定时，功率因数ϕcos 越低，线路电流I 就越大，从而增加了线路电压降和线路功率损耗,若线路总电阻为l R ，则线路电压降和线路功率损耗分别为l l IR U =∆和l l R I P 2=∆；另外，负载的功率因数越低，表明无功功率就越大，电源就必须用较大的容量和负载电感进行能量交换，电源向负载提供有功功率的能力就必然下降，从而降低了电源容量的利用率。

2.2.10 正弦稳态交流电路相量的研究1. 实验目的1) 研究正弦稳态交流电路中电压、电流相量之间的关系。

2) 掌握日光灯线路的接线，了解日光灯的工作原理。

3) 理解改善电路功率因数的意义并掌握其方法。

4) 学会使用功率表和功率因数表2. 原理说明1) 图10-1所示的RC串联电路，在正弦稳态信号U的激励下，U R与U C保持有90º的相位差，即当R阻值改变时，U R的相量轨迹是一个半园。

U、U C与U R三者形成一个直角形的电压三角形，如图10-2所示。

R值改变时，可改变φ角的大小，从而达到移相的目的。

图10-1 RC串联电路图10-2 RC串联电路相量图2) 日光灯线路如图10-3所示，图中A 是日光灯管，L 是镇流器，S是启辉器，C 是补偿电容器，用以改善电路的功率因数（cosφ值）。

有关日光灯的工作原理请自行翻阅有关资料。

图10-3 日光灯线路图3.实验设备1) 交流电压表、交流电流表2) 数字万用表VC9801A+3) 功率功率因数表4) 自耦变压器5) 日光灯管（40W）6) 镇流器、起辉器（与40W日光灯管配套）7) 40W白炽灯泡8) 电容器模块9) 电流插座板4.实验内容1) 按图10-1 接线。

R为40W /220V白炽灯泡，电容器为4.7μF/450V。

经指导教师检查后，接通实验台电源，将自耦变压器输出( 即U)调至220V。

记录U、U R、U C值，验证电压三角形关系，并计算绝对误差和相对误差填入表10-1中。

表10-1表2) 按图10-4接线。

经指导教师检查后接通实验台电源，调节自耦变压器的输出，使其输出电压缓慢增大，直到日光灯刚启辉点亮为止(此电压为日光灯的启辉值)。

然后将电压调至正常值220V，分别测出日光灯在启辉值和正常值时的有功功率P、功率因数COSφ、电流I、和输入电压U、镇流器端电压U L、日光灯管端电压U A等值，并通过测量数据计算出日光灯镇流器内阻r和功率因数填入表10-2中。

光伏逆变器的功率因数优化研究近年来，随着可再生能源的快速发展，光伏发电系统也逐渐成为了一种重要的电力供应方式。

而光伏逆变器作为光伏发电系统的核心部件之一，功率因数的优化研究对于系统的性能和效率有着至关重要的影响。

本文将针对光伏逆变器的功率因数优化展开研究。

一、功率因数的影响首先，我们需要了解功率因数对于光伏逆变器运行的重要性。

功率因数是指系统中有用功与视在功之比，其数值介于0和1之间。

当功率因数接近1时，系统的效率较高；而当功率因数较低时，系统会存在一定的功率损耗。

因此，通过优化功率因数可以有效提高光伏逆变器的效能。

二、功率因数优化的方法实现光伏逆变器功率因数的优化，有多种方法可供选取。

以下将介绍其中两种常用的方法。

1. 无功补偿法无功补偿法是一种常见且有效的功率因数优化方法。

该方法通过在光伏逆变器中增加无功补偿装置，来消除功率因数的不足。

无功补偿装置可以根据系统的需求自动地调整无功电流的大小和相位，从而使功率因数达到最佳状态。

2. 调制控制法调制控制法是另一种常用的功率因数优化方法。

该方法通过调整光伏逆变器的调制比例来实现功率因数的优化。

调制比例是指逆变器输出的电压波形与输入的电压波形之间的比值。

通过改变调制比例，可以有效地改善功率因数。

然而，调制控制法需要合适的控制策略和算法支持，以确保系统的稳定性和可靠性。

三、功率因数优化的挑战与解决方案在实际应用中，功率因数优化可能面临一些挑战。

例如，光伏逆变器在负载变化或突发故障时，可能会导致功率因数的波动。

另外，某些光伏逆变器存在剧烈的谐波含量，这也会对功率因数造成一定的影响。

针对这些挑战，研究人员提出了一些解决方案。

一种常见的解决方案是采用先进的控制算法，以实现快速而精确的功率因数调整。

例如，模糊逻辑控制算法可以根据实时的负载情况和系统状态来动态地调整功率因数。

另外，通过增加滤波器和采用谐波抑制技术，也可以减少谐波含量对功率因数的影响。

四、功率因数优化的影响与应用功率因数的优化对光伏逆变器的性能和效率有着重要的影响。

实验三日光灯电路一、实验目的1．研究正弦稳态交流电路中电压、电流相量之间的关系。

2.掌握日光灯线路的接线。

3.理解改善电路功率因数的意义并掌握其方法。

二、原理说明1.在单相正弦交流电路中，用交流电流表测得各支路的电流值，用交流电压表测得回路各元件两端的电压值，它们之间的关系满足相量形式的基尔霍夫定律，即0;0==∑∑I U 。

2.日光灯电路主要由灯管、镇流器及启辉器三部分组成。

其电路图如图1所示。

灯管在工作时可认为是一个电阻负载R （约几百欧左右），镇流器是一个交流铁心线圈，可等效为一个较大电感（约几亨利左右）的感性负载，启辉器是一个充有氖气的并装有双金属片的玻璃泡开关，灯亮后，启辉器就不起作用了。

故实际上日光灯电路是一个R 、L 串联电路。

如图2所示。

其中r 为镇流器的等效损耗电阻，L 为镇流器的等效电感，R 为灯管的等效负载电阻。

日光灯的功率因数较低，一般为不会超过0.5，为了提高日光灯电路的功率因数以达到节约能源的目的，我们通常在感性负载两端并联一个电容器，以提高电路的功率因数，称此电容C 为补偿电容。

如下图所示。

三、实验设备PC机一台，Multisim软件一套。

四、实验内容1.在Multisim中搭建如下图3所示的电路，其中电压源电压有效值220V，频率50Hz，初相位为0°；电容C为补偿电容；从基本元件库中放置L=1.1H，R1=160Ω，用来等效日光灯电路。

XWM1是带有功率因数测量功能的功率，各支路电压电流均用万用表对应档位进行测量（也可以尝试用探针来测量）。

图3日光灯仿真测试电路4、调整补偿电容数值分别为0，1μF，4.7μF时，分别记录功率表、电压表，电流表读数。

三次测量数据记入下页表中。

电容值测量数值(μF)P(W)cosφU(V)I（A）I L(A)I C(A) 014.7五、实验报告1.完成数据表格中的测量。

2.根据实验数据，分别绘出C=0F和C=4.7uF时电压、电流相量图，验证相量形式的基尔霍夫定律。

宋述林 ， 清筠 卓
（ 州轻 院轻 工职 业学 院 ， 南 郑州 ４ ０ ０ ） 郑 河 ５ ０ ２
【 摘 要 】 功率因 数提高 效果的验证是电路教学中 一项重 要实 验。本文根据多 年的教学实践， 对常用 证方案进行简 的验 要
介 绍， 然后 对验 证 方 案 进 行 简 化 ， 绍 了 简化 方 案 的 数 据 处理 方 法和 过 程 。 介
也是通 常使用 的验证方案 。在图 ２中 ， Ｒ为 日光灯 灯管等效电 阻， 为镇流器线圈 电阻。根据图 ２可以测量表中的物理量 ， ｒ 进
而可 以验证提高功率 因数 的两个工程效果。
ｆｃｓＩＩ ｓ Ｉ ｏ￣＝ｃ ￣ Ｌ ｐ ｏｐ
ｌ ｓ Ｉ Ｉｉ￣ Ｉ Ｉ ｉ －ｓｎ ＝ ｃ Ｌｎ ｐ
【 关键词 】 感性负 功率因 日 灯电 并联电 载； 数； 光 路； 容
【 中图分类号 】 Ｔ ７４ Ｍ １． ３
【 文献标识码 】 Ａ
【 文章编号 】 １０—６３ ０８ ６ ４ — １ ０３２７（ ０） — ８ ０ ２ ０
１ 引言
在 电力系统中 ， 负载大部分是感性负载 ， 其功率 因数较低 。
既降低 了电源的利用率 ， 又增加 了供 电线路 的损耗 ， 为此 ， 往往
采用在感性负载两端并联 电容器 的方 法 ，来进 行无功补偿验证这种 方法的有效性 。 往往采用
日光灯电路进行研究。
２ 常 用 的验 证方 案及 其简 化方 案
图 １即为 日光 灯 电 路 ，图 ２为 日光 灯 电路 原 理 测 量 图 ，
ｕ
即
ｆｃｓ ＝ｃｓ Ｉ 。 ｌＩ。 Ｌ
１ ｒ—— ～ （ ———— Ｉ
Ｌ
ＶＩＣＳ —Ｖ１ｃｓ ＝ｃ －Ｏ ｔ Ｉ －ｏ Ｉ

戴维南定理和诺顿定理的验证一、实验目的1. 验证戴维南定理和诺顿定理的正确性，加深对该定理的理解。

2. 掌握测量有源二端网络等效参数的一般方法。

二、原理说明任何一个线性含源网络，如果仅研究其中一条支路的电压和电流，则可将电路的其余部分看作是一个有源二端网络（或称为含源一端口网络）。

戴维南定理指出：任何一个线性有源网络，总可以用一个电压源与一个电阻的串联来等效代替，此电压源的电动势Us 等于这个有源二端网络的开路电压Uoc ， 其等效内阻R 0等于该网络中所有独立源均置零（理想电压源视为短接，理想电流源视为开路）时的等效电阻。

诺顿定理指出：任何一个线性有源网络，总可以用一个电流源与一个电阻的并联组合来等效代替，此电流源的电流Is 等于这个有源二端网络的短路电流I SC ，其等效内阻R 0定义同戴维南定理。

三、实验设备四、实验内容被测有源二端网络如图3-4(c)(d),需要自行连接电路。

（c ）TX 型设备实验电路图(d)等效图图3-4 实验电路图和等效图1. 用开路电压、短路电流法测定戴维南等效 电路的Uoc 、R 0和诺顿等效电路的I SC 、R 0。

按 图3-4(a) 或3-4（c ）接入稳压电源Us=12V 和 恒流源Is=10mA ，不接入R L 。

测出U Oc 和Isc, 并计算出R 0（测U OC 时，不接入mA 表),填入右表中。

2. 负载实验 按图3-4(a) 或3-4（c ）连线，接入R L 。

根据下表中负载R L3. 验证戴维南定理：从电阻箱上取得按步骤“1”所得的等效电阻R 0之值， 然后令其与直流稳压电源（调到步骤“1”时所测得的开路电压Uoc 之值）相串联，如图3-4(b)或3-4（d ）所示，仿照步骤“2”测其外特性，对戴氏定理进行验证。

4. 验证诺顿定理：从电阻箱上取得按步骤“1”所得的等效电阻R 0之值， 然后令其与直流恒流源（调到步骤“1”时所测得的短路电流I SC 之值）相并联，如图3-5所示，仿照步骤“2”测其外特性，对诺顿定图3-5 TX 型设备电流源电路图及等效图 五、实验注意事项1. 测量时应注意电流表量程的更换。

功率因数校正技术的研究功率因数校正(PFC)技术旨在提高电力系统的功率因数，从而减少能源浪费和降低对电网的负载。

功率因数是指交流电电流和电压之间的相位差，是表征电力系统效率和能源利用率的重要参数之一、传统的电力系统中，大多数电子设备都是非线性负载，如电脑、电视和变频空调等，这些负载会导致电力系统中的电流和电压波形失真，从而降低功率因数。

功率因数校正技术主要有两种方法，分别是主动式和被动式的校正方法。

主动式校正方法是通过使用功率电子器件，如开关电容器或开关电感器，来动态调整并校正非线性负载引起的功率因数。

这种方法具有高效、快速响应和广泛适用等特点，但需要电子器件的支持和较高的成本投入。

被动式校正方法是通过在电源输入端串联电感或并联电容来补偿功率因数。

这种方法简单、可靠，并且成本较低，但响应速度较慢，对系统的变化较不敏感。

随着科技的发展和电子器件的进步，越来越多的电力电子器件被应用于功率因数校正技术中。

例如，可调谐电容器和整流器等先进的功率电子器件可以实现高效、精确的功率因数校正，进一步提高电力系统的能效。

1.功率因数校正控制方法研究：根据不同的负载特性和系统需求，设计适应性强、控制精度高的校正控制算法。

常用的控制策略包括单回路控制、双回路控制和基于神经网络的自适应控制等。

2.功率因数校正器件研究：研究新型的功率电子器件，提高校正器的效能和效能。

例如，研发具有更高压力容量和更低损耗的电容器，以提高功率因数校正装置的性能。

3.功率因数校正系统设计研究：设计更高效、更稳定的功率因数校正系统，如电源电路和控制模块等。

同时，结合节能和环保，开发低功耗的功率因数校正技术。

4.功率因数校正标准和法规的制定：制定和完善科学合理的功率因数校正标准和法规，加强对功率因数校正技术的规范化管理，促进技术的推广和应用。

总之，功率因数校正技术的研究将有助于提高电力系统的能效和稳定性，减少能源浪费，降低对电网的负载。

随着科技的不断进步和研究的深入，我们有理由相信功率因数校正技术将在未来得到广泛应用，为电力系统的可持续发展做出贡献。

功率因数急剧下 降 。因此 ， 必须选 择合 理 的电动机 容
量， 使其接近满载运行 。 （ ２ ） 对于轻 负荷 的异步 电动 机 ， 可 以降低 电压 运
行。
在煤矿供 电系统 中， 提供 电能 的发 电机 是按要 求 的额定 电压和额定 电流来设计 。发电机在运行 中产生
的最大功率就是 发 电机的容量 ， 它也 是指额 定 电流与
率因数的提高可使 线路 中通过 的 电流减小 ， 则导线 截
面积就可以相应设 计 的小 一些 ， 这样就 可 以节约线 路
￥收稿 日期 ： ２ ０ １ ２—１ １— ２ １
整， 力求合理 ， 停下多余 的变压器 。如果 采 、 掘 作面的
机电设备已经撤除 ， 有关的变压器应立即停 止送 电。根 据计算 ， 一台 １ ８ ０ ｋ Ｗ 的变压器空 载铁损为 ８ ６ ４ ０ ｋ Ｗｋ ／ ａ 。
所 以， 不应该让变压器空载运行。 （ 下转 第 １ ７ ９页）
作者简介 ： 汪玉伟（ １ ９ ８ １ 一 ） ， 男， 山东 济宁人 ， 助 理工程师 ， 从事 技
术管理工作 ， 研 究方 向 ： 机 电技 术 管 理 ． ．
２ ０ １ ３ 年 第３ 期
互撼晨 斜ｌ 技
己的行为。 ４ 管理 系统 的形成
时， ｃ ｏ ｓ 中 ＝１ ， 发 电机输 出的有功功率恰好 等于其容量 。
当负载是感性 或容性 时 ， 由于 ｃ ｏ ｓ ＜１ ， 发 电机 输出的 功率小于其容 量 ， 发 电机就不 能被充 分利 用。 因此 为 了尽可能的提高发 电机的利用率 ， 必须提高功率因数 。 ２ ． ２ 改善供 电质 量 当功率 因数越低时 ， 线路上 的产生 的电流越大 ， 由 于线路上的阻抗存在 ， 容易引起 电压损失 ， 使线 路 电压 降低 。当电压的损失 超过 一定 的数值 ， 在 电网的末 端 就会处于低压运行状态 。 这将造 成变压器超负 荷运转 ， 电动机过热 。因此提 高功 率 因数 能减小 电压 损失 ， 满 足煤矿企业对供 电电源 的质量要求 。 ２ ． ３ 减 少 电力设 备 的投资 ’ 在有功功率 Ｐ和 电源 电压 值一定 的情 况下 ， 功