大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)：交流電路功率因素與三相交流電課件

三相交流電與功率因素?電磁學(xué)系列13

正弦交流電在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科研和日常生活中與我們息息相關(guān)，其性質(zhì)與直流電有很大的不同。其電流、電壓除了有幅值（一般以有效值表示）的關(guān)系外還存在著相位關(guān)系。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康亩?shí)驗(yàn)原理1、功率因素圖1是一個(gè)電阻R與電感L串聯(lián)再與電容C并聯(lián)的交流電路，各分段電壓和總電壓的關(guān)系，或并聯(lián)支路的分電流和總電流的關(guān)系，都不能用代數(shù)和來(lái)處理，而必須用矢量和來(lái)處理，有如下關(guān)系式：

(1)(2)II1I2RLC圖1UI1圖2如果用I1作為相位的參考方向，圖2是它們之間的相位矢量圖，由圖可見I1與同相。而純電感L上電壓比I1超前，合成的是總電壓的幅值，θ是I1落后的相位角。

但在大多數(shù)電路中，常常使用交流異步電動(dòng)機(jī)、電焊機(jī)以及日光燈等，都是電感性負(fù)載。這時(shí)COSθ<1，電流滯后于電壓θ角。它意味著電源除了向負(fù)載提供平均功率而轉(zhuǎn)換為其他形式的能量（熱能、機(jī)械能等）外，還有一部分無(wú)功功率要不斷往返于電源與負(fù)載之間。為盡量減少電路中的無(wú)功功率，我們必須要適當(dāng)提高電路功率因數(shù)。2、提高功率因數(shù)常用的方法：提高功率因數(shù)，常用的方法就是在靠近感性負(fù)載端并聯(lián)電容器，其電路圖如圖1所示，由相量圖3可知原感性負(fù)載電流滯后于電壓θ1，當(dāng)并聯(lián)電容以后，只要電容的大小選擇得當(dāng)，就可以使并聯(lián)電容以后的總電流小于原來(lái)電感中的電流，使θ2＜θ1，使功率因數(shù)得到提高。12圖3三、實(shí)驗(yàn)儀器裝置2、

三用表（電壓，功率，電流）的使用常識(shí)(1):使用時(shí)儀表應(yīng)放置水平位置，盡可能遠(yuǎn)離強(qiáng)電流導(dǎo)線和強(qiáng)磁性場(chǎng)，以免儀表增加誤差。(2):儀表指針如不在另位時(shí)，可利用表蓋上調(diào)節(jié)器調(diào)整之。(3)：根據(jù)所需測(cè)量范圍將儀表接入電路，在通電前，必須對(duì)線路中的電流，電壓有所估計(jì)，避免超載。(4)：當(dāng)儀表使用于直流電路內(nèi)時(shí)，應(yīng)將接線柱接線互換，取二次讀數(shù)之平均值作為正確指示值，以消除剩磁誤差。AvwA(5):D26—w功率表測(cè)量時(shí)如遇儀表指針?lè)聪蚱D(zhuǎn)時(shí)，應(yīng)改變換向開關(guān)之極性。即可使指針順?lè)较蚱D(zhuǎn)，切忌互換電壓接線，以免使儀表產(chǎn)生誤差。(6):D26—w功率表之指示值可按下式計(jì)算：

P=Cα(瓦特)

式中：P為功率指示值C為儀表常數(shù)，亦即每格刻度所代表之瓦特，列表于下α為指針偏轉(zhuǎn)后指示格數(shù)3、三用表的接線132黃線將同銘端‘*’都聯(lián)接起來(lái)紅線是電壓聯(lián)線藍(lán)線是電流聯(lián)線VWA1、日光燈的組裝日光燈是典型的感性負(fù)載電路，按線路完成連線，要求能點(diǎn)亮燈管即可。接線如下。s電容c鎮(zhèn)流器日光燈開關(guān)220v火線零線起輝器1322、各種交流電表的使用

在上圖箭頭處斷開電路，將所組合的三用表按對(duì)應(yīng)數(shù)字接入電路，進(jìn)行電流，電壓及功率的測(cè)量，用公式：解出沒(méi)有并聯(lián)電容時(shí)的功率因數(shù)。

（3）s電容c鎮(zhèn)流器日光燈開關(guān)220v火線零線起輝器132三用表的連接過(guò)程演示點(diǎn)擊觀察過(guò)程實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觀察AABB0CC星形電路三角形電路圖64、三相交流電路（選做）三相交流電是目前使用廣泛的供電方式，常見的是采用以三相相序A，B，C為順序，相位互差1200的正弦交流電組合在一起進(jìn)行供電。三相交流電的負(fù)載常用的有“星形”，“三角形”，其示意圖如下：由負(fù)載的不同又分成“對(duì)稱負(fù)載”和“不對(duì)稱負(fù)載”，（在星形負(fù)載中還有有中線與無(wú)中線的區(qū)分），由電工原理可知：

對(duì)星形電路而言：A線電壓是相電壓的倍；線電流=相電流；B對(duì)稱負(fù)載時(shí)星形電路中線電流為另，而不對(duì)稱負(fù)載電路中線電流不為零。

對(duì)三角形電路而言：線電壓=相電壓，線電流等于相電流的倍（2）測(cè)量星形電路三相四線制電源對(duì)稱負(fù)載電路，