无功补偿与功率因数的提高

1、电气工程学院实验名称：无功补偿与功率因数的提高课程：电网络分析课程号：101C0340学期：2018 春夏学期任课教师：孙盾专业：电气工程及自动化姓名：白汉林学号：31601030333160103033日期：星期三上午地点：东 3-2063-206 桌号 A3A3课程名称：电网络分析指导老师：孙盾成绩:实验名称：无功补偿与功率因数的提高实验类型：探究型一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、实验目的和要求1、了解用电系统中进行无功补偿的原因和意义；2、熟悉荧光灯电路的组

2、成、工作原理，掌握并联电容进行无功补偿的原理;3、通过实验学习功率因数提高的方法；4、探讨系统谐波对无功补偿的影响；5、学习测量数据的处理，了解有理经验公式的求取方法。二、实验内容和原理实验内容：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 cosd 与电容 C 的关系;3、做出 I、P、cos（）和电容 C 的关系曲线；4、用 PC 曲线求单位电容的等效电导 g；5、在分析 IC 曲线的基础上，求 I2C 曲线的有理经验公式（Matlab 曲线拟合）；6、如何推算电网的三次谐波分量的大小？7、如何推求

3、整个日光灯负载的入端等效阻抗？8、计算等效阻抗的传递误差。实验原理：当电网电压的波形为正弦波，且电压与电流同相位时，电阻性电气设备如白炽灯、电热器等从电网上获得的功率 P 等于电压 U 和电流 I 的乘积，即：P=UXI。电感性电气设备如电动机和变压器等由于在运行时需要建立磁场，此时所消耗的能量不能转化为有功功率，故被称为无功功率 Q。此时电流滞后电压一个角度小。在选择变配电设备时所根据的是视在功率 S,即有功功率和无功功率的矢量和：-1无功功率为:1-有功功率与视在功率的比值为功率因数 cosf=P/S无功功率的传输加重了电网负荷，使电网损耗增加，系统电压下降。故需对其进行就近和就地补偿。并

4、联电容器可补偿或平衡电气设备的感性无功功率。当容性无功功率 QC 等于感性无功功率 QL 时，电网只传输有功功率 P。根据国家有关规定，高压用户的功率因数应达到 0.9以上，低压用户的功率因数应达到 0.85 以上。如果选择电容器功率为 Qc,则功率因数为：cos（|）=P/（PA2+（QL-Qc）A2）A1/2本实验主要利用 DG09 操作台与日光灯管等器件，通过各电表的监控检测，探究无功补偿与功率因数的提高。三、主要仪器设备1.MY61 万用表2.DG09;3 .交流工频电源；4 .交流电压表、电流表；5 .功率表。四、操作方法和实验步骤1、电容 C 暂时不接入电路，连接线路，点亮日光灯；

5、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；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， 需要点亮数后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

6、步增加，直到最大值 8 口左右，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 1F,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。五、实验数据记录和处理镇流器与灯管U(V)I(A)P(W)cos（I）镇流器220.00.3705.63L0.08灯管220.00.37129.87C0.80二者串联220.00.37235.95L0.43日光灯电路电容C(wF)U(V)I(mA)P(W)cos（|）0.47219.934737.97L0.461220.131335.98L0.521.47220.128135.56L0.5822

7、20.226236.59L0.632.2220.425537.00L0.662.47220.224436.95L0.692.67220.423837.20L0.713.2220.121437.48L0.793.67220.420337.62L0.844.2219.919137.84L0.904.4220.219038.11L0.914.67220.018737.92C0.934.87220.219038.32C0.925.4220.419538.41C0.895.87219.920438.64C0.856.4220.322338.91C0.786.6219.822839.11C0.766.87

8、220.024039.12C0.737.07220.025039.15C0.707.6220.028039.45C0.638.07219.930139.87C0.588.6220.233440.25C0.539.07219.935740.55C0.50六、实验结果与分析1 .P-C 关系曲线如下图所示:*CurveFittingTaelfileFjtJ/iewloolsDesktopWindowHelp田口!日口LinearmodelPolyi;Hx-pl*x+p2CMffickntsfwit+i95%confidepl=0.53660.4978.0.!pZ-35.55(M.H35L7曲线拟合

9、成的函数为：y=0.5366x+35.55忽略电流表带来的功率误差，则有 P=aC+P0,a=gU2由 P-C 线性拟合结果：y=0.5366x+35.55可求得：等效电导 9=1000000*0.5366/2202=11.09S/F司AutolititSlopRes.uksuntitledfit1+|2 .下图为 I-C 曲线:拟合曲线函数式为：y=0.008896x2-0.08307x+0.3883 为二次函数关系3.下图为 1A2-C 曲线:*CurveFittingToolGeneidlrrudekR埒=a*YA2+b*id+eCoellicients加由95拈tonfida=0.00

10、4754(O,Q04Jith95%tcxifida-0.G4546(0,01b-001941.QO593,c=-0,09131HL1534d-0051361001565.v5 .推算三次谐波本次实验的三次谐波 U2=(a-(g2+co2)*U2)/82,所以 U=72.33V,U=207.77V6 .整个日光灯负载的入端等效阻抗及传递误差的计算R=P/I2=259.78QZ=U/I=591.40QX0=sqrt(R02+Z2)=18.21QdR=sqrt(0.01*1/I2)2+(0.005*2PI-3)2)=6.98QdX)=sqrt(0.01*1/2X0*2P/I4)2+(0.005*1/2X0*2U/I2)2+(0.005*1/2X0*(2UI-3+4F2I-3)2)=0.49所以,Z=(259.786.98)+j(18.210.49)七、讨论、心得本次实验难度并不