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1、专业：电自1304泗E J实验报告:3130104721厂/ , T日期：2015年4月1日地点：东3-208课程名称：电网络分析实验指导老师： 成绩： 实验名称：功率测量和功率因数提高实验类型：研究探索型同组学生姓名: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、实验结果和分析（必填）七、讨论、心得一、实验目的和要求1、保持日光灯两端电压不变的条件下测定电流I、功率P和电容C的关系;2、通过实验了解功率因数提高的意义；3、作出12、 P、 cos和电容C的关系曲线；4、用P-C曲线求单位电容的等效电导g；5、求I八
2、2-C曲线的有理经验公式6、由测量数据计算灯管以及镇流器的等效参数二、实验内容和原理注* gc为电容器c的附加电导，9为甲位电答的电导叽， 日光灯+整流器参数：30W、220V. cosp=0-46完全补偿时C=3.8p F DG09日光灯实验板三、主要仪器设备1. 数字万用表2. 电工综合实验台3. DG10互感线圈实验组件4. DG11单向变压器实验组件5. DG09荧光灯实验套件四、操作方法和实验步骤一、接线要求：第一步：检查灯管；第二步：连线第三步：电源从零开始逐渐增加至180V，调起辉器.二、数据记录要求1. 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
3、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，在此期间可以观察电流、功率等数据是否有缓慢 变化？待数据显示趋于稳定后，再读取记录实验数据。2. 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8pF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1pF，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。3. 实验过程数据检查：实验最佳补偿电容时的电流和功率值。三、数据处理要求：1, 拟合I2-C曲线，得到最佳（完全）补偿电容C02, 拟合P-C曲线，计算单位电容等效电导g3, 由拟合I2-C曲线得到
4、的公式，估算电源三次谐波的含量4.I2-C有理经验公式的计算，要求列出计算过程5, 设计实验，测量灯管以及镇流器的等效参数。能否利用已经测得的数据来计算？6, 手工拟合曲线：I2-C用有理经验公式的计算，要求列出计算过程:实验名称：耦合电感等效参数的电工测量法和传递误差 姓名：刘震 学号:3130104721+注意+ +:1.电容C暂时不接入电路，连接线路，点亮日光灯第一次通电前，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
5、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。+:2,线路故障检查：日光灯管和起辉器接触是否完好+:3.经常性地通断日光灯会影响其寿命+4,功率表的连接及其误差分析装5. 电容有损耗；接入电容会使电源电压升高订五、实验数据记录和处理线1.日光灯实验数据记录（保持电压为220V）C/uF00.4711.4722.22.472.673.23.674.44.67P/W36.536.7236.8237.0537.3037.5037.5537.8638.1038.1738.5838.60I/A0.3790.3520.3210.2960.2680.2590.2460.2390.2
6、180.2030.1920.19入0.440.470.520.570.630.660.690.720.800.860.910.92C/uF4.875.45.876.46.66.877.077.68.078.69.07P/W38.7038.8738.9139.1539.3539.4139.5639.7240.0340.2640.4I/A0.1920.20.210.2280.2350.2470.2570.2810.3070.3370.363入0.910.880.840.780.760.720.700.640.590.540.512.电压三角形法测量镇流器和日光灯管的等效参数C未接入时，使用交流电压
7、表测得镇流器两端电压为181.2V，日光灯两端电压为96.47V，I=0.379A3.验证互感实验用的电感能不能作为日光灯实验备用方案的负载（保持电压为12V）使用两个50 Q电阻和互感正向串联作负载。C/uF00.47122.23.24.46.69.07P/W0.890.890.90.90.90.90.90.910.91I/A0.0830.0830.0820.0810.0810.0810.080.080.081入0.940.950.960.970.970.980.9910.99分析见七讨论部分六、实验结果和分析1.拟合I人2-C曲线，得到最佳（完全）补偿电容C0使用origin pro9作二
8、次拟合，得曲线如下图ai(xi) aA2(Y1)由llndeperidenii VariabfePoljmijrial Fit d Sliest 1 GT 用/畛Fitted Curves Plot4.63954E-60.03696454862E-60.036974.5577E书0.0369645667SE-60.036964.575ft6E-e0.036954.5S493E-60.036944.5940ie60.O3C&34.60309E-60.036934.6121?&60.O36&24.62125E-6D.C36&24.63033E-6003fi&i4.63941 E-60.036914
9、.64849E-60.Q3S914.65757E-60.036914.66665E-60.O3B&14.675Z3E-60.036914.684BE-60.O3G&14.6938SE-6D.O3fi914.7029-60.036914.712D4E-60.036924.72112E-60.036924.7302E-60.036934.7392-60.036934.74636E-60.036944J5744E-60.036954.76652E-60.036964.7756E-60.03597478467E60.03698C/F1.由origin pro9分析得知，拟合曲线为 l2=014411-
10、460*10“4C+492*102C2, R=0.99982,拟合结果可信度高。2、由origin pro9进行拟合点分析得知，C=4.66uF 时2最小，故最佳补偿电容C0为4.66UF。41.02 .拟合P-C曲线，计算单位电容等效电导gLinear Fit of Sheetl BP/W40.538.5 -38.0-40.0-39.5 -39,0-Equation Weight Residual Sum of Squares Pearsons rAdj. R-Square37.5-No Weighting0.1679437,0-429078.960Valtie36.51C14Standar
11、d Err 0.03697 7017.2224136,00.0000000.0000020.0000040.0000060,0000080,000010C/F由origin pro9分析得知，拟合曲线为P=36.52+4.29*105C，R=0.99415，拟合结果可信度高。计算单位电容等效电导 g,由拟合曲线得 gU2=4.29*105 S*V2/F, g=4.29*105/(2202)=8.86 S/F。3 .由拟合I人2-C曲线得到的公式，估算电源三次谐波的含量U3A2=a-(gA2+wA2)UA2/8wA2取值 a=4.92*109,g=8.86,w=314,U=220 代入得U3A2
12、=185.76VA2U3=13.52V4.I人2C有理经验公式的计算，要求列出计算过程假设补偿电容未接入时，电源电压U加到日光灯负载，线路总电流为I0, C=C1时线路总电流为Ic, 则有Ic2=(Ir+gC1U广2+(Il-wC1U广2,其中Ir是灯管电流的有功分量，Il是无功分量，因此Ic2和 C1 之间满足 Ic2=aC2+bC1+I02.经 Origin 拟合得知 I2=0.14411-4.60*104C+4.92*109C2.5.设计实验，测量灯管以及镇流器的等效参数。能否利用已经测得的数据来计算？灯管相当于一个电阻元件，而镇流器是一个具有铁心的电感线圈，但它不是纯电感，我们可 把它
13、看成一个电阻RL、电感L串联的感性负载.使用电压三角形法求解U1=a=181.2V UR=b=96.47V U=c=220V其中U1为镇流器两端电压，UR为日光灯两端电压cosA=(cA2+bA2-aA2)/(2*b*c)=0.58;A=54.3 度cosB=(aA2+cA2-bA2)/(2*a*c)=0.90； B=25.5 度cosC=(aA2+bA2-cA2)/(2*a*b)=-0.18.C=100.2 度 镇流器等效参数：URL=U1*cos( n-C)=181.2cos7 8.8 = 35.2VRL=URL/l=35.2/0.379a=92.9a|UL|=U1*sin(n-C)=18
14、1.2sin78.8=177.7VL=|UL|/wI=177.7/ (314*0.379) H=1.5H日光灯等效参数：R=UR/l=96.47/0.379 Q =254.5Q七、讨论和心得1. 讨论当初设计的备用方案之一（另一个是使用白炽灯串联镇流器）：将电感正向串接，用16V变压器输 入，需要同时串接电阻。经多次仿真结果显示能将最佳补偿点控制在7uF左右，同时功率表读数在1.2w 左右，电阻的功率也没有超过1W。另外，使用此方案，初始的功率因数高达0.9,虽然能看出补偿效果，但是效果实在不明显。如果要 减小电阻，增大补偿效果，最佳补偿点需大于8uFo这次实验的实际操作中，我对这种设想进行了
15、验证，验证结果发现，初始的功率因数过高(0.94), 难以看出补偿效果，最佳补偿点在6.6E(数据见五-3)2. 心得本次实验总体难度不高，1. 在日光灯启动及电容并联过程中，因暂态变换，故电流、电压比稳态时大，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。2. 日光灯管是非线性器件，需要点亮数十分钟，在此期间可以观察电流、功率等数据会有缓慢变化，待 数据显示趋于稳定后，再读取记录实验数据。3. 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9uF左右，为增加拟合的准确性，实 验过程中，时间允许的情况下，应该遍历电容的自由组合，尽量多取几个点。4. 使用originpro9进行数据处理时，要注意数据单位统一采用国际单位制，如果单位不统一，后期进行必 要的分析计算将会非常麻烦。5. 验证互感串联作负载的备用方案时，采用两个电阻箱串联可以有效降低每个电阻箱的功率，从而保护电 路并取到更高的电流值。6. 实验时闻到糊味要第一时间切断电源，右边同学实验台的糊味伴随了一个上午。7. 实验应当注意安全，由于实验室里缺乏大的电容，寻找电解电容作备用方案的想法固然可行，但果然还 是 boom 了。
