实验十.功率因数
功率因数的提高实验报告
功率因数的提高实验报告1. 引言功率因数是电力系统中的重要参数之一，它反映了电源供电能力和电气设备对电网的影响程度。
在实际应用中，功率因数的提高可以减少无效功率的损耗，提高电能利用效率，并且能够有效降低电力系统的谐波污染。
本实验通过具体的实验操作和数据分析，探究了提高功率因数的具体方法和效果。
2. 实验目的本实验的主要目的是通过改变电容器的接入和接出来提高电路的功率因数，并且对比在不同条件下的功率因数和功率因数的提高情况进行分析，以验证提高功率因数的有效性。
3. 实验原理在交流电路中，当电路存在电感元件时，电流的相位滞后于电压，此时电路的功率因数为滞后功率因数。
而当电容元件存在时，电流的相位超前于电压，此时电路的功率因数为超前功率因数。
通过适时地接入和接出电容器，可以改善电路的功率因数。
为了提高功率因数，我们需要使用电容器将滞后功率因数转化为超前功率因数。
当电容器接入电路时，电流的相位会超前于电压，从而减小电路的滞后功率因数。
4. 实验材料和设备•电源•电容器•电阻•交流电表•示波器•蓄电池•电路连接线5. 实验步骤1.将电源接入电路，并连接示波器和交流电表以测量电压和电流。
2.将电容器接入电路，并调节电容器的阻抗值来适应电路的需求。
3.测量并记录接入电容器前后的电压和电流，计算功率因数。
4.通过对比数据的变化来分析功率因数的提高情况。
6. 实验数据和分析表格1：接入电容器前后的电压和电流数据试验条件电压（V）电流（A）无电容器2205加电容器220 3.5通过测量的电压和电流数据，可以计算出接入电容器前后的功率因数。
根据实验数据计算可得：加电容器前的功率因数：0.23加电容器后的功率因数：0.46从上述计算结果来看，加入电容器后的功率因数得到了有效的提高。
7. 结论通过本次实验，我们验证了通过接入电容器可以有效提高电路的功率因数。
电容器具有良好的电流相位补偿作用，在电路中使用适当的电容器可以改善功率因数，减少无效功率的损耗，并提高电能利用效率。
电路实验-功率因数提高
220V 交流
实验电路
220V 数字交流 电压表 多功能表
0.32A 数字交流 电流表
按图连接电路，注意电流插棒的使用 可用HE-17白炽灯线路的电流插孔 也可用实验台配备的电流插口 启辉器也可用按钮替代
五 注意事项
1.电流插棒的用法 电流插口在实验台上，测量时插入电流插 棒，从电流表读数。电流插口有三个，左 右端子之间可插入电流插棒。
四 实验内容和电路
1。启辉条件下电路参数 缓慢调节调压器，电源电压逐渐升高，刚刚点亮日光灯管的电压就 是启辉电压。点亮日光灯后，从多功能表读取电路参数。
2。额定电压下电路参数 电源电压稳定在220V. 从多功能表读取电路参数。
3。并联电容器电路参数 调压器回零，并联某电容器，然后调节到220V,读取数据。调压器回 零，并联下一个电容器。
二 实验原理——功率因数提高
2。功率因数的提高 功率因数较低意味着视在功率中无功功率成份
较大，负载呈现感性或容性，电源最大输出较大， 线路损失较多。提高功率因数的方法就是无功补偿。
对于感性负载，并联电容器能够提高功率
因数；而对于容性负载，串联电抗器，也可显著提 高功率因数。
当功率因数接近1时，达到最佳效果，电路基 本呈现纯阻性。当补偿过大时，负载特性发生根本 性变化，我们称之为过补偿。
二 实验原理——日光灯
3。日光灯电路
启辉器 灯管
镇流器
补偿电容器 220V
日光灯因为 镇流器的存 在而成为感 性负载，并 联适当电容 器可提高功
率因数。
工作原理：初始状态启辉器接通，电路中电流从零突变到某数值， 这时镇流器（大电感）产生自感应电压（方向相反），下半个周 期，电压叠加，最大值达到大约600V，加到日光灯管两端，使日 光灯管内气体放电导通。同时启辉器，内部触点（不同温度系数 的双金属片）发热，一定时间后自动断开，使日光灯管维持导通 状态。
试验11日光灯电路及功率因数提高
三、实验设备
序号
名称
型号与规格
数量
备注
1
交流电压表
0～500V
1
2
交流电流表
０～5A
1
3
功率表
ห้องสมุดไป่ตู้
1 （DGJ-07）
4
自耦调压器
1
5
镇流器、启辉器 与40W灯管配用 各1 DGJ-04
6
日光灯灯管
40W
1
屏内
7
电容器
1μF,2.2μF,4.7μF/500 V
各1
DGJ-05
8
白炽灯及灯座
220V，15W
实验二、日光灯电路及其功率因数提高
一、实验目的
1. 掌握日光灯线路的接线。 2. 理解改善电路功率因数的意义并掌握其方法。
二、原理说明 日光灯线路如图2-1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。
3. 为了改善电路的功率因数，常在感性负载上并联电容器， 此时增加了一条电流支路，试问电路的总电流是增大还 是减小，此时感性元件上的电流和功率是否改变？
4. 提高线路功率因数为什么只采用并联电容器法， 而不用 串联法？所并的电容器是否越大越好？
七、实验报告
1. 完成数据表格中的计算，进行必要的误差分析。 2. 根据实验数据，分别绘出电压、电流相量图，
表2-1
电容值
测量 数值
计 算值
(μF) P(W) COSφ U(V) I (A) IL(A) IC(A) I’(A) Cosφ
0 U2
1
2.2
4.7
电路实验文档实验十功率因数的提高
实验十 功率因数的提高一、实验目的1.了解日光灯结构和工作原理；2.学习提高功率因数的方法；3.了解输电线线路损耗情况，理解提高功率因数的意义。
二、实验原理与说明1.正弦电流电路中，不含独立电源的二端网络消耗或吸收的有功功率P=UI cos ϕ,cos ϕ称为功率因数，ϕ为关联参考方向下二端网络端口电压与电流之间的相位差。
2.在工业用户中，一般感性负载很多，如电动机、变压器等，其功率因数较低。
当负载的端电压一定时，功率因数越低，输电线路上的电流越大，导线上的压降也越大，由此导致电能损耗增加，传输效率降低，发电设备的容量得不到充分的利用。
从经济效益来说，这也是一个损失。
因此，应该设法提高负载端的功率因数。
通常是在负载端并联电容器，这样流过电容器中的容性电流补偿原负载中的感性电流，此时负载消耗的有功功率不变，且随着负载端功率因数的提高，输电线路上的总电流减小，线路损耗降低，因此提高了电源设备的利用率和传输效率。
电路见图10-1。
3.图10—2是供电线路图，在工频下，当传输距离不长、电压不高时，线路阻抗1Z 可以看成是电阻R 1和感抗X 1相串联的结果。
若输电线的始端(供电端)电压为U 1，终端(负载端)电压为U 2，负载阻抗和负载功率分别为()222Z =R +jX 和P 2，负载端功率因数为2=cos λϕ，则线路上的电流为222P I U cos ϕ＝线路上的电压降为12U U -U ∆=输电功率为22221221P P P P P P P I R η∆===++ 式中，P 1为输电线始端测得的功率，P ∆为线路上的损耗功率。
实验时，可以用一个具有较小电阻的元件模拟输电线路阻抗，用日光灯模拟负载阻抗Z 2，研究在负载端并联电容器改变负载端功率因数时，输电线路上电压降和功率损耗情况以及对输电线路传输效率的影响。
图10-1 图10-2 负载的功率因数可以用三表法测U 、I 、P 以后，再按公式P=cos =UIλϕ计算得到，也可以直接用功率因数表或相位表测出。
功率因数改变实验报告
一、实验目的1. 了解功率因数的概念及其在电路中的作用。
2. 掌握功率因数的测量方法。
3. 研究不同负载对功率因数的影响。
4. 探讨提高功率因数的方法及其实验效果。
二、实验原理功率因数（Power Factor，简称PF）是交流电路中，有功功率（Active Power，简称AP）与视在功率（Apparent Power，简称AP）的比值，用符号cosφ表示。
功率因数是衡量电路效率的重要指标，其值介于0到1之间。
功率因数越高，电路的效率越高，能源浪费越少。
功率因数φ与有功功率AP、视在功率AP和功率角φ之间的关系如下：\[ \cosφ = \frac{AP}{AP} = \frac{AP}{\sqrt{AP^2 + AQ^2}} \]其中，AQ表示无功功率（Reactive Power，简称AQ）。
三、实验器材1. 交流电源：220V/50Hz2. 功率因数表3. 电阻器4. 电容器5. 交流电压表6. 交流电流表7. 电桥8. 连接线四、实验步骤1. 测量空载功率因数：将电阻器接入电路，不接电容，用功率因数表测量空载功率因数。
2. 测量不同负载下的功率因数：依次接入不同负载（电阻器、电容器），用功率因数表测量不同负载下的功率因数。
3. 计算功率因数：根据实验数据，计算不同负载下的功率因数。
4. 分析实验结果：分析不同负载对功率因数的影响，并探讨提高功率因数的方法。
五、实验结果与分析1. 空载功率因数：实验测得空载功率因数为0.8，说明电路本身存在一定的无功功率。
2. 不同负载下的功率因数：实验结果显示，随着负载的接入，功率因数逐渐降低。
当接入电容器时，功率因数得到显著提高。
3. 提高功率因数的方法：并联电容法：在电路中并联适当的电容，可以补偿无功功率，提高功率因数。
串联电感法：在电路中串联适当的电感，可以抑制无功功率，提高功率因数。
改进负载：选择合适的负载，尽量降低电路的无功功率，提高功率因数。
实验10功率测量及功率因数提高
4、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，待数据显示趋于稳定后，再读取 记录实验数据。 5、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。
电容C(µF) 0µF
Uab(V)
I(mA) （最佳补偿 电容）
8µF
P = U ( gC + G )
2
∆P / ∆C g= 2 U
多功能仪表
实验报告
1、P灯管、P镇流器、P灯和镇； 2、保持日光灯两端电压不变的条件下测定电流 I、功率P、功率因数cosφ； 3、作出I、P、cosφ和电容C的关系曲线； 4、用P－C曲线求电容的等效电导g；
实验任务
1、分别测量（1）镇流器 （2）灯管 （3）两者串联 的消耗功率及其功率因数 2、保持日光灯两端电压不变的条件下测定电流I、功 率P、功率因数cosφ ； 3、作出I、P、cosφ和电容C的关系曲线； 4、用P－C曲线求电容的等效电导g。
实验线路
注：gC为实际电容器C的电导 g为单位电容对应的电导
The
end
30W、220V、cosφ＝0.46
实验目的
A U N V
206室
实验步骤注意事项
1、电容C暂时不接入电路，连接线路，点亮日光灯； 2、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； 3、如果不亮，进行线路检查：日光灯管和起辉器接触 是否完好；
功率因数实验报告
功率因数实验报告功率因数实验报告一、引言功率因数是电力系统中一个重要的参数，它反映了电路中有用功与视在功之间的比例关系。
功率因数的大小直接影响电路的效率和能耗。
本实验旨在通过测量电路中的功率因数，探究不同电器对功率因数的影响，并分析其原因。
二、实验目的1. 了解功率因数的概念和计算方法；2. 掌握测量功率因数的实验方法；3. 分析不同电器对功率因数的影响因素。
三、实验仪器与材料1. 电源；2. 电流表；3. 电压表；4. 电阻箱；5. 电容器。
四、实验原理功率因数（Power Factor）是指电路中有用功与视在功之比，用来反映电路中有功电流和视在电流之间的相位差。
功率因数的计算公式如下：功率因数 = 有用功 / 视在功五、实验步骤1. 将电源接入电路，并接上电流表和电压表，测量电路中的电流和电压值；2. 通过计算得到电路中的有用功和视在功；3. 根据计算结果得到功率因数的数值；4. 更换不同电器，重复以上步骤，记录不同电器的功率因数。
六、实验结果与分析在实验中，我们分别测量了不同电器的功率因数，并进行了分析。
以下是实验结果的总结：1. 灯泡：功率因数为1灯泡是一种纯阻性负载，其功率因数为1，即有用功等于视在功。
这是因为灯泡是通过电阻来发光的，没有无功功率的产生。
2. 电风扇：功率因数为0.8电风扇是一种感性负载，其功率因数小于1。
感性负载的特点是在电压波形的正半周上，电流滞后于电压，产生一定的无功功率。
3. 电冰箱：功率因数为0.9电冰箱是一种容性负载，其功率因数接近1。
容性负载的特点是在电压波形的正半周上，电流超前于电压，产生较少的无功功率。
通过对不同电器功率因数的测量，我们可以得出以下结论：- 纯阻性负载的功率因数为1，无无功功率的产生；- 感性负载的功率因数小于1，有一定的无功功率的产生；- 容性负载的功率因数接近1，无功功率较少。
七、实验总结本实验通过测量不同电器的功率因数，探究了不同电器对功率因数的影响因素。
功率因数的提高实验实训报告 .doc
功率因数的提高实验实训报告.doc
一、实验目的
1.掌握功率因数的基本概念及其提高的方法。
2.通过实验，了解并联电容器提高感性负载功率因数的原理。
3.学会使用相关仪器进行功率因数的测量与调整。
二、实验设备
1.电源装置
2.感性负载（如电动机）
3.并联电容器
4.功率因数测量仪
三、实验原理
功率因数是有功功率与视在功率之比，反映了电力系统中电能的有效利用程度。
对于感性负载，由于其电流滞后于电压，导致功率因数低于1。
为了提高功率因数，可以通过并联电容器的方法，使电流提前，从而提高功率因数。
四、实验步骤
1.连接实验电路，包括电源、感性负载和功率因数测量仪。
2.记录初始的功率因数。
3.并联电容器，观察功率因数的变化，记录数据。
4.调整电容器的容量，观察功率因数的变化，记录最佳电容器容量。
五、实验结果与分析
1.实验结果显示，并联电容器后，功率因数明显提高。
2.通过调整电容器的容量，可以找到最佳的电容器容量，使得功率因数达到最大值。
3.分析实验结果，并联电容器提高了电流的相位角，使得电流与电压的相位差减小，从而提高了功率因数。
六、实验总结
通过本次实验，我们深入了解了功率因数的概念及其提高的方法，验证了并联电容器提高感性负载功率因数的原理，并掌握了相关的实验技能。
实验结果证明了并联电容器对提高功率因数的有效性，为实际应用提供了理论依据。
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深圳大学实验报告课程名称：电路分析
实验项目名称：功率因数的提高
学院：信息工程学院
指导教师：
报告人：学号：班级：1 班实验时间：
实验报告提交时间：
教务处制
一、实验目的：
1．加深对提高功率因数意义的认识。
2．了解提高功率因数的原理及方法。
二、实验原理与方法简述：
一般的用电设备多属干性负载，且功率因数cosφ较，如异步电动机、变压器、日光灯等。
由公式P=UI cosφ可知，当负载功率和电压一定时，其功率因数越低，则要求供电电流越大。
这将导致电源的利用率不高及增加输电线路上的损耗。
为提高功率因数，可在感性负载的两端并联电容C，如图1所示。
其原理可用相量图（图2）说明。
在并入电容C之前，总电流I = I1，U与I的相位差φ由感性负载的阻抗角决定。
并入电容C之后，由于U保持不变，故I1不变，但I=I1+I C，由图2（a）可见，总电流I 以及U与I的相位差φ'均变小了，即提高了功率因数cosφ'。
若加大电容值，且选择恰当，则可使U与I相同，如图2（b）所示，这时φ'=0，cosφ'=1，总电流降至最小值。
若继续加大电容值，I C将会更大，如图2（c）所示，这时电流I超前于电压U，电路变为容性，cosφ'反而降低，总电流I变大。
图3
最后顺便指出，由于在试验过程中，始终保持端电压不变，而感性负载支路的阻抗值亦不变，因此其吸收的功率P不改变，也就是说，功率表的读数始终不会改变。
不过，实验中所并联的电容C并非理想元件，它多少有点能量损耗，但因其损耗值甚微，故一般忽略不计。
三、实验设备：
1．自耦式交流调压器
2．交流电流表
3．交流电压表
4．功率表
5．元件箱（一）EEL—51、元件箱（二）EEL—52、电感线圈。
三、任务与步骤
任务研究图1中不同的电容值对功率因数的影响
步1－1. 按图1接线，图中感性负载为图3（a）所示。
其中R元件箱（一）EEL-51，取值200Ω；电感线圈用互感线圈经顺接串联（线圈的2、3端短接）得到，其参数大约为r=40Ω、L=04H；C为元件箱（二）EEL-52的电容箱，先取C=0；调节调压器使电压表读数为30V，且始终保持此电压值不变。
将电容值在0~10μF之间改变，按表格中的电容值取各个点，记录I、P、cosφ于表1中。
五、数据处理分析：
任务研究图1中不同的电容值对功率因数的影响
负载为电阻和电感线圈
C(μF) I(mA) Φ（弧度）cosφ(λ) P(W)
0.47
1
1.47
2.2
2.67
3.2
3.67
4.3
4.77
5．3
6.5
7.5
7.97
10.17
六、实验结论：
为提高电源功率因数，可在感性负载的两端并联电容C。
并入电容C之后，由于U保持不变，故I1不变，但I=I1+I C，由图2（a）可见，总电流I以及U与I的相位差φ'均变小了，即提高了功率因数cosφ'
指导教师批阅意见：
成绩评定：
指导教师签字：
年月日注：1、报告内的项目或内容设置，可根据实际情况加以调整和补充。
2、教师批改学生实验报告时间应在学生提交实验报告时间后10日内。