功率因數(shù)提高實(shí)驗(yàn)

1、專(zhuān)業(yè)：電自1304姓名：劉震沖尹丿占實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)號(hào)：21日期:2015年4月1日 地點(diǎn)：東3208:姚些成績(jī):研元蘇型同組學(xué)生姓名:_驗(yàn)內(nèi)容和原理（必填）四、操作方法和實(shí)驗(yàn)步驟六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析（必填）I、功率P與電容C的另系；課程名稱(chēng)：電網(wǎng)絡(luò)分析實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)：功率測(cè)量和功率因數(shù)提高實(shí)驗(yàn)類(lèi)型:_'實(shí)驗(yàn)?zāi)康娜⒅饕獌x器設(shè)備（必填）五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理 七、討論、心得一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?、保持日光燈兩端電壓不變的條件下測(cè)定電流2、通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解功率因數(shù)提高的意義；3 '作出12、P' cos $和電容C的矢系曲線；4、用P- C曲線求單位電容的等效電導(dǎo) g;5、求12

2、 - C曲線的育理經(jīng)驗(yàn)公式6、由測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算燈管以及鎮(zhèn)流器的等效參數(shù)二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理注:gC為電容器C的附加電導(dǎo)，g為單位電容的電導(dǎo)日光燈+整流器參數(shù)：30WT 220V> cos .46（P=O完全補(bǔ)償時(shí)C=38pFDGM H光燈- 實(shí)驗(yàn)板三、主要儀器設(shè)備1 數(shù)字萬(wàn)用表2電工綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)互感線圈實(shí)驗(yàn)組件單向變壓器實(shí)驗(yàn)組件熒光燈實(shí)驗(yàn)套件四、操作方法和實(shí)驗(yàn)步驟一、接線要求：第一步：檢查燈管；第二步：連線第三步：電源從零開(kāi)始逐漸增加至180V.調(diào)起輝器二、數(shù)據(jù)記錄要求1. 在日光燈啟動(dòng)過(guò)程中，因?yàn)殡娏鳑_擊，儀表量程要選擇足夠的余量，記錄數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)改變合適的量程讀取數(shù)據(jù)。日光燈管是非線性器件，

3、需要點(diǎn)亮數(shù)十分鐘，在此期間可以觀察電流、功率等數(shù)據(jù)是否有緩慢變化待數(shù)據(jù)顯示趨于穩(wěn)定后，再讀取記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。2. 電容器C并聯(lián)接入電路，其數(shù)值從0開(kāi)始逐步增加，直到最大值8 uF左右，增加的步長(zhǎng)應(yīng)根據(jù)功率因數(shù)的變化進(jìn)行調(diào)整，最大不應(yīng)超過(guò)1 nF實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可根據(jù)電流表的示數(shù)變化來(lái)判斷。在功率因數(shù)較高（即電流值小or大）的時(shí)候，需要多取測(cè)量數(shù)據(jù)點(diǎn)。3. 實(shí)驗(yàn)過(guò)程數(shù)搖檢查：實(shí)驗(yàn)最佳補(bǔ)償電容時(shí)的電流和功率值。三、數(shù)據(jù)處理要求：1. 擬合I2C曲線，得到最佳（完全）補(bǔ)償電容CO2. 擬合P-C曲線，計(jì)算單位電容等效電導(dǎo)g3. 由擬合I2C曲線得到的公式*估算電源三次諧波的含量-C有理經(jīng)驗(yàn)公式的計(jì)算要求列出

4、計(jì)算過(guò)程5. 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，測(cè)量燈管以及鎮(zhèn)流器的等效參數(shù)。能否利用已經(jīng)測(cè)得的數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算6. 手工擬合曲線：12 C用有理經(jīng)驗(yàn)公式的計(jì)算，要求列出計(jì)算過(guò)程實(shí)驗(yàn)名稱(chēng):耦合電感等效參數(shù)的電工測(cè)量法與傳遞謀差姓名：遊學(xué)號(hào)：21注意1. 電容C暫時(shí)不接入電路，連接線路，點(diǎn)亮日光燈：第一次通電前，要求自耦變壓器輸出起始為0，接J 通電源后，調(diào)節(jié)旋鈕增大輸出電壓，要求用交流電壓表監(jiān)測(cè)端電壓（燈管+鎮(zhèn)流器兩端的電壓），當(dāng)電壓:達(dá)到180V左右，起輝器開(kāi)始動(dòng)作，日光燈有閃亮。日光燈點(diǎn)亮之后，調(diào)節(jié)輸出電壓到220V 保持不變。此后實(shí)驗(yàn)過(guò)程中 可直接切斷或接通電源，不需要再調(diào)節(jié)自耦變壓器。:2 線路故障檢查：日光燈管和

5、起輝器接觸是否完好3 經(jīng)常性地通斷日光燈會(huì)影響其壽命4功率表的連接及其誤差分析裝5 電容有損耗；接入電容會(huì)使電源電壓升高訂五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理線1 日光燈實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄（保持電壓為220V）C/卩F012P/WI/A入C/卩FP/WI/A入2.電壓三角形法測(cè)量鎮(zhèn)流器和曰光燈管的等效參數(shù)C未接入時(shí)，便用交流電壓表測(cè)得鎮(zhèn)流器兩端電壓為，日光燈兩端電壓為,3驗(yàn)證互感實(shí)驗(yàn)用的電感能不能作為日光燈實(shí)驗(yàn)備用方案的負(fù)載（保持電壓為12V） 使用兩個(gè)50 Q電阻和互感正向串聯(lián)作負(fù)載。C/卩F012P/WI/AA1分析見(jiàn)七討論部分六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析1 擬合lA2-C曲線，得到最佳（完全）補(bǔ)償電容CO 使用ori

6、gin pro9作二次擬合*得曲線如下圖0.02 0.01 0.00AHX1)A2(Y1)3如 Mb Poiynomel FiledCT WFitted CLMVH PkX4A39ME4D0369B4.543&2E-6003697-I.5677E-60036964.5667BE-60036954.&7M6E-6D0369&4.5S4ME-604.5WOIEA0030934.60309E-60036934A1217E-600369(?4.6212SE-60 336920.000006 0.000008 0.000010C/F1 由origin pro9分析得知，擬合曲線為

7、22二，R二，擬合結(jié)果可信度高o4j69O33£4 6S757E-6jsB2、由origin pro9進(jìn)行擬合點(diǎn)分析得知> C=時(shí)22最 小，故最佳補(bǔ)償電容CO為卩F。1- 7AOCW5CA0.D36414.712MKDM6&?4.72112E-60,036924 73D2E-6DQ36M4.739Z8E-60,03693474336EA0M6&44.75744E-60,036954 766S2EW003696*17756E-0.0369749iMfIEAD 03bb12擬合P-C曲線 > 計(jì)算單位電容等效電導(dǎo)g41.036.540.5-40.0-39.5

8、39,0-37,5-37.0-1蒙尤亠 38.0- P/WLinear Fit of Sheetl BHP/Wr36.00,0000000.000002 0.000004Equati ony = a +WeightNo WeightingResidual Sum016794of SquaresPearsorfs f0,9972Adj. R-Square0 99415ValueStarBand Enn aa/Intercept36.516140.03697H/WSlope429078.9607017.222410.000006 0.0000080,000010C/F由origin pro9分析得

9、知 > 擬合曲線為P=+M0A5C. R=,擬合結(jié)果可信度高。計(jì)算單位電容等效電導(dǎo)g,由擬合曲線得gUA2=*10A5 S*VA2/F , 9=*10人5/(220人2)= S/F。3由擬合22-C曲線得到的公式，估算電源三次諧波的含量U3A2=a-(gA2+wA2)UA2/8wA2取值 a=*10A91g=,w=314,U=220 代入得U3A2=A2U3=A2C有理經(jīng)驗(yàn)公式的計(jì)算，要求列出計(jì)算過(guò)程假設(shè)補(bǔ)償電容未接入時(shí)，電源電壓u加到日光燈負(fù)載，線路總電流為IO. C=C1時(shí)線路總電流為lc,則有l(wèi)cA2=(lr+gC1 U)A2+(ll-wC1 U)A2,R中l(wèi)r是燈管電流的有功分量

10、，II是無(wú)功分量，因此心2與C1之間 滿(mǎn)足 lcA2=aC1A2+bC1+IOA2.經(jīng)Origin擬合得知1人2二設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，測(cè)量燈管以及鎮(zhèn)流器的等效參數(shù)。能否利用已經(jīng)測(cè)得的數(shù)據(jù) 來(lái)計(jì)算燈管相當(dāng)于一個(gè)電阻元件，而鎮(zhèn)流器是一個(gè)具有鐵心的電感線圈，但它不是純電戚，我們可把它 看成一個(gè)電阻RL電戚L串聯(lián)的戚性負(fù)載.使用電壓三角形法求解U1=a= UR=b= U=c=220V其中U1為鎮(zhèn)流器兩端電壓，UR為日光燈兩端電壓cosA=(cA2+bA2-aA2)/(2*b*c)=;A二度 cosB=(aA2+cA2-bA2)/(2*a*c)= ； B=M cosC=A2+bA2- cA2)/(2*a*b)=度

11、鎮(zhèn)流器等效參數(shù)：URL=U1*cosn -C)= RL=URL/I= Q =Q |UL|=U1*sin( n -C)=L=|UL|/wl= (314*) H=日光燈等效參數(shù)：R=UR/I=Q = Q七、討論與心得1 討論當(dāng)初設(shè)計(jì)的備用方案之一(另一個(gè)是使用白熾燈串聯(lián)鎮(zhèn)流器)：將電感正向串接，用16V變壓器輸入，需要同時(shí)串接電阻。經(jīng)多次仿真結(jié)果顯示能將最佳補(bǔ)償點(diǎn)控制在7卩F左右，同時(shí)功率表讀數(shù)在左右，電阻的 功率也沒(méi)有超過(guò)1W另外訂吏用此方案，初始的功率因數(shù)高達(dá)，雖然能看出補(bǔ)償效果，但是效果實(shí)在不明顯。如果要減小電阻，增 大補(bǔ)償效果，最佳補(bǔ)償點(diǎn)需大于8卩F ”這次實(shí)驗(yàn)的實(shí)際操作中，我對(duì)這種設(shè)想進(jìn)

12、行了驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)果發(fā)現(xiàn)初始的功率因數(shù)過(guò)高（），難以看出補(bǔ)償 效果，最佳補(bǔ)償點(diǎn)在uF （數(shù)據(jù)見(jiàn)五3）2 心得本次實(shí)驗(yàn)總體難度不高1、在日光燈啟動(dòng)及電容并聯(lián)過(guò)程中，因暫態(tài)變換，故電流、電壓比穩(wěn)態(tài)時(shí)大，儀表量程要選擇足夠的余量；記錄數(shù) 據(jù)時(shí)，應(yīng)改變合適的雖程讀取數(shù)據(jù)。2、曰光燈管是非線性器件，需要點(diǎn)亮數(shù)十分神，在此期間可以觀察電流、功率等數(shù)搖會(huì)有緩慢變化，待數(shù)據(jù)顯示趨 于穩(wěn)定后，再讀取記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。3電容器C并聯(lián)接入電路，其數(shù)值從0開(kāi)始逐步增加直到最大值9卩F左右，為增加擬合的準(zhǔn)確性，實(shí)驗(yàn)過(guò)程 中，時(shí)間允許的情況下，應(yīng)該遍歷電容的自由組合，盡量多取幾個(gè)點(diǎn)。4 便用originpro9進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)，要注意數(shù)據(jù)