日光灯可以等效为一 RL串联电路,将一日光灯接于50Hz的正弦交流电压源上,测得端电压为220V,电流为0.4A,有功功率为40W,那么,该日光灯吸收的无功功率为()。
A、78. 4kvar
B、68.4kvar
C、58.4kvar
D、48.4kvar
【正确答案:A】
解:
(1)U=220V,I=0.4A,P=40W。
根据:P=UIcosφ=220×0.4×cosφ=40,cosφ=0.4545。
因此,φ=arccos0.4545=62.96°,sinφ=sin62.96°=0.8907。
或者:sinφ=√(1-cos²φ)=√(1-0.4545²)=0.8907。
电路吸收的无功功率:Q=UIsinφ=220×0.4×0.8907=78.39(var)。
(2)|Z|=U/I=220/0.4=550(Ω)。
所以:Z=|Z|∠φ=550∠62.96°=550×(cosφ+jsinφ)=550×(0.4545+j0.8907)=250+j490(Ω)=R+jXL。
等效阻抗:Z=250+j490(Ω),等效电阻R=250Ω,等效电抗XL=490Ω。
等效电感为:L=XL/(2πf)=490/(2×3.14×50)=1.56(H)。
(3)cosφ'=0.95,则:S'=P/cosφ'=40/0.95=42.11(VA)。
sinφ'=√(1-cos²φ')=√(1-0.95²)=0.3122。
所以:Q'=S'×sinφ'=42.11×0.3122=12.15(var)。
因此,需要电容补偿容量:Qc=Q-Q'=78.39-12.15=66.24(var)。
根据Qc=U²/Xc=220²/Xc=66.24,Xc=730.68(Ω)。
Xc=1/(2πfC),C=1/(2π×50×730.68)=0.000004358(F)=4.36(μF)。
1、电感不消耗功率,电流0.4A,功率40W,得出R=P/I^2=250Ω
2、电阻两端电压Ur=I*R=100V,电感两端的电压Ul=220V-100V=120V,电感吸收的无功功率Q=Ul*I=48Var
3、Ul=I*XL=I*2π*f*L,L=Ul/I*2π*f≈0.955H
4、并联电容后功率因数为0.95,视在功率S2=P/0.95≈42.1VA,无功功率Q2=sqrt(S2^2-P^2)≈13.1Var。
也就是说,电容需要吸收Qc=Q1-Q2≈34.9Var的无功
Qc=U^2/Xc,Xc=U^2/Qc≈1387Ω。
Xc=1/2π*f*C
C=1/2π*f*Xc≈2.3uF。
1、灯管电阻:RL=100/0.4=250欧,镇流器电阻:R=7/0.4平方=43.75欧,镇流器电感:L=根号((220/0.4)平方-(43.75+250)平方)/314=1.48H。
2、灯管有功功率:PRL=100x0.4=40W,总有功功率:P=(250+43.75)x0.4平方=47W,功率因数:入=cos(arctan(314x1.48/(250+43.75)))=0.534。
3、需并联电容:C=47/(314x220平方)x(tanarccos0.534-tanarccos0.9)=3.4微F。