功率因數(shù)及相序的測(cè)量

1、實(shí)驗(yàn)二 功率因數(shù)及相序的測(cè)量一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握三相交流電路相序的測(cè)量方法。2. 熟悉功率因數(shù)表的使用方法，了解負(fù)載性質(zhì)對(duì)功率因數(shù)的影響。3. 研究并聯(lián)于感性負(fù)載兩端的電容器對(duì)提高功率因數(shù)的作用。通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步理解提高功率因數(shù)的意義。二、 實(shí)驗(yàn)原理圖2-1為相序指示器電路，用以測(cè)定三相電源的相序A、B、C（或U、V、W）。它是由一個(gè)電容器和兩個(gè)電燈聯(lián)接成的星形不對(duì)稱三相負(fù)載電路。如果電容所接的是A相，則燈光較亮的是B相，較暗的是C相。相序是相對(duì)的，任何一相均可作為A相.但A相確定后，B相和C相也就確定了。為了分析問題簡(jiǎn)單起見設(shè),則 由于,故B相燈光較亮。電力系統(tǒng)中的大多數(shù)負(fù)載如電動(dòng)機(jī)、日光

2、燈等都是感性負(fù)載，功率因數(shù)都比較低，對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)不利的。一是使電源的容量得不到充分利用，二是降低了輸電效率。也就是說負(fù)載有功功率一定時(shí)，功率因數(shù)低，則線路電流大，輸電線上的功率損耗就大。因此，從電力系統(tǒng)運(yùn)行的角度考慮，總希望負(fù)載運(yùn)行在功率因數(shù)高的情況，為此可以在感性負(fù)載兩端并聯(lián)適當(dāng)?shù)碾娙菀蕴岣吖β室驍?shù)。本實(shí)驗(yàn)用日光燈作為負(fù)載，整個(gè)日光燈電路有燈管、鎮(zhèn)流器和啟動(dòng)器組成，鎮(zhèn)流器是一帶鐵芯的線圈，因此日光燈是一個(gè)感性負(fù)載，其功率因數(shù)在0.5以下。三、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號(hào)名稱型號(hào)與規(guī)格數(shù)量1單相功率表12交流電壓表0-500V13交流電流表0-5A14白燈燈組負(fù)載15W/220V35電感線圈30W鎮(zhèn)流

3、器16電容器1F，4.7F1四、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 功率因數(shù)的提高 圖2-2（1） 按圖接好實(shí)驗(yàn)電路和儀表。（2） 先在不加電容的情況下測(cè)量I,P,COS。（3） 加并聯(lián)電容，找到中電流I最小的一點(diǎn)，可近似看成諧振點(diǎn)。測(cè)量此時(shí)的數(shù)據(jù)。（4） 當(dāng)C小于諧振電容時(shí)，重復(fù)步驟3，測(cè)兩組數(shù)。（5） 當(dāng)C大于諧振電容時(shí)，重復(fù)步驟3，測(cè)兩組數(shù)。每次應(yīng)在U=220V時(shí)測(cè)量，將結(jié)果記入表中。五、 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理（1） 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)重新列表電路狀態(tài)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果U(V)I(A)I燈(A)IC(A)P(W)COSC(F)COSQSC未加電容22004220.419044.170.4700.4881.9592.840感性2

4、2003640.4190.067443.930.5510.5566.8880.081感性2200.2570.4190.21643.850.7830.7835.3856.543諧振2200.2060.4190.35743.911.0050.97045.535容性2200.2500.4200.50644.230.8370.8030.6855.007容性2200.3520.4200.65344.230.5890.5763.0877.449（2） 數(shù)據(jù)處理由COS=，計(jì)算出上表各量。產(chǎn)生誤差的原因可能有以下2點(diǎn)： 由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備本身具有的系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的； 由于有多臺(tái)實(shí)驗(yàn)設(shè)備在運(yùn)行，系統(tǒng)本身的絕緣能力不夠

5、，產(chǎn)生漏電。負(fù)載性質(zhì)與COS：當(dāng)COS=1時(shí)，系統(tǒng)處于諧振狀態(tài)；當(dāng)COS1時(shí)，系統(tǒng)不處于諧振狀態(tài)；而COS背離1越大，系統(tǒng)呈現(xiàn)的容性或感性越強(qiáng)。但是根據(jù)COS看不出系統(tǒng)是處于容性或感性。六、心得與體會(huì)實(shí)驗(yàn)一 RLC串聯(lián)諧振電路的研究一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 學(xué)習(xí)用實(shí)驗(yàn)方法繪制R、L、C串聯(lián)電路的幅頻特征曲線。2. 加深理解電路發(fā)生諧振的田間、特點(diǎn)，掌握電路品質(zhì)因數(shù)的物理意義及其測(cè)定方法。二、 實(shí)驗(yàn)原理1. 在圖1-1所示的R、L、C串聯(lián)電路中，當(dāng)正弦交流信號(hào)源的頻率改變時(shí)，電路中的感抗、容抗隨之而變，電路中的電流也隨而變。取電阻R上的電壓作為響應(yīng)，當(dāng)輸入電壓的幅值維持不變時(shí)，在不同頻率的信號(hào)激勵(lì)下，

6、測(cè)出之值，然后以為橫坐標(biāo)，以為縱坐標(biāo)（因不變，故也可直接以為縱坐標(biāo)），繪出光滑的曲線，此即為幅頻特性曲線，如圖1-2。2. 在處，即幅頻特性曲線尖峰所在的頻率點(diǎn)稱為諧振頻率。此時(shí),電路呈純阻性，電路阻抗的模為最小。在輸入電壓為定值時(shí)，電路中的電流達(dá)到最大值，且與輸入電壓同相位。從理論講，此時(shí),，式中的稱為電路的品質(zhì)因數(shù)。3. 電路品質(zhì)因數(shù)值得兩種測(cè)量方法一是根據(jù)公式測(cè)定，與分別為諧振時(shí)電容器C和電感線圈L上的電壓；另一種方法是通過測(cè)量諧振曲線的通頻帶寬度，在根據(jù)求出值。式中為諧振頻率，和是失諧時(shí)，亦即輸出電壓的幅度下降到最大值的倍時(shí)的上、下頻率點(diǎn)。值越大，曲線越尖銳，通頻帶越窄，帶你錄的選擇越

7、好。在恒壓源供電時(shí)，電路的品質(zhì)因數(shù)、選擇性與通頻帶只決定于電路本身的參數(shù)，而與信號(hào)源無關(guān)。三、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號(hào)名稱型號(hào)與規(guī)格數(shù)量1函數(shù)信號(hào)發(fā)生器-12交流毫伏表0-600V13雙蹤示波器-14頻率計(jì)-15諧振電路實(shí)驗(yàn)電路板R=200，1K，L30mH C=0.01F，0.1F-四、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 按圖1-3組成監(jiān)視、測(cè)量電路。先選用C1，R1.用交流毫伏表測(cè)電壓，用示波器監(jiān)視信號(hào)源輸出。令信號(hào)源輸出電壓=3V，并保持不變。2. 找出電路的諧振頻率，其方法是，將毫伏表接在R（200）兩端，令信號(hào)源的頻率由小逐漸變大,當(dāng)?shù)淖x數(shù)為最大時(shí)，讀得頻率計(jì)上的頻率值即為電路的諧振頻率，并測(cè)量和之值。3. 在諧

8、振點(diǎn)兩側(cè)，按頻率遞增或遞減500Hz或1kHz,依次各取8個(gè)測(cè)量點(diǎn)，逐點(diǎn)測(cè)出，之值。五、 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理（1）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)重新列表表0.4000.7001.0001.3001.4001.4501.4801.5000.5230.9901.4301.7501.8101.8201.8301.8400.3330.8471.6502.5302.7802.8902.9501.8403.1603.3103.4303.2903.1702.2103.0403.0101.6001.7001.8001.9002.2002.5002.8003.0001.7801.7601.7201.6601.4801.3001.1501.

9、0603.1202.5903.3603.4103.4803.4603.4103.3802.7803.2602.3902.2001.7101.3401.0800.941=3V , C=2.2f , L=5.25mH , R=30表0.4000.7001.0001.3001.4001.4501.4801.5000.2550.4980.8251.1901.2601.2801.2901.2901.6001.7001.8001.9002.2002.5002.8003.0001.2401.2101.1501.0900.8920.7380.6260.568=3V , C=2.2f , L=5.25mH , R=15（1） 數(shù)據(jù)處理1.曲線3、R=30時(shí)通頻帶寬度：=f1-f2=2.6-1=1.6 Q=Ul/Uo=3.01/3=1.003 Q=(f1-f2)/fo=(2.6-1)/1.6=1 兩種方法算得的Q值不同，原因有：由圖得出f1和f2不準(zhǔn)確，因?yàn)辄c(diǎn)取得不夠多，曲線不精確。R=15時(shí)通頻帶寬度：Q=(2.15-1.1)/1.5=0.72兩個(gè)Q值比較后得出R減小Q也減小4諧振時(shí)Uo與Ui不同曲線曲線2.六、 預(yù)習(xí)思考題1. 由，算出上式；2.