1、實(shí)用的文件東南大學(xué)電氣電子實(shí)驗(yàn)中心實(shí)驗(yàn)報告課程名稱：電路實(shí)驗(yàn)第二次實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)名稱：交流阻抗參數(shù)的測定和功率因數(shù)的改善院(系): 吳健雄學(xué)院專業(yè)：電氣系強(qiáng)化班姓名：學(xué)號： 61013219實(shí)驗(yàn)室： 204實(shí)驗(yàn)組：小組：實(shí)驗(yàn)時間： 2014年11月28日評價成績：評審教師：交流阻抗參數(shù)的測定和功率因數(shù)的改善一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? .學(xué)習(xí)測量阻抗參數(shù)的基本方法，通過實(shí)驗(yàn)加深對阻抗概念的理解2 .掌握電壓表、電流計、電表和單相自耦合調(diào)節(jié)器等電表的正確使用方法。二、實(shí)驗(yàn)原理1 .正弦波交流電路的電阻、電感、電容器元件。電感元件的電壓和電流是同頻率的正弦量，但在相位上電壓使電流超前90度的電容元件中，電壓和電流是同

2、頻率的正弦量，而在相位上電流超前90度。 它們總是用無效功率q表示與外部電路的能量交換。 電路的電壓和電流的有效值之積稱為視在功率s。2 .三電壓表法。首先，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容如圖1(a )所示，將已知的電阻r與被測量元件z串聯(lián)連接。 在通過已知頻率的正弦波交流信號的情況下，用電壓表分別測定電壓u、U1、U2，根據(jù)由這3個電壓矢量構(gòu)成的三角形矢量圖和U2分解后的直角三角形矢量圖，可以求出圖1(b )所示的元件阻抗的參數(shù)。 這個方法稱為三電壓表法。(a )測定電路(b )相量圖圖1的三電壓表法從矢量圖中得到。3 .三表法：如圖2所示圖2的三表法首先，使用交流電壓計、交流電流計、電表分別測定元件z的兩端電壓

3、u、電流I、消耗的有效功率p，根據(jù)電源角頻率w，用計算式間接地求出阻抗參數(shù)。 該測量方法被稱為三表法，是測量交流阻抗參數(shù)的基本方法。被測元件的阻抗參數(shù)(r、l、c )可以通過以下公式來決定4 .功率因數(shù)的改善原理：通過提高感應(yīng)電路并聯(lián)電容的功率因數(shù)，補(bǔ)償電容的無功功率被電感吸收的無功功率，提高能量的利用率三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、單相、三相交流電路的接線操作，包括強(qiáng)電實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范對接線、通電、操作：開關(guān)、保險絲、接觸器、繼電器、自耦合變壓器等電氣設(shè)備結(jié)構(gòu)原理的理解和使用方法。這里暫時。2、三電壓表法測定電路如圖1所示，以Z1=10 L(114mH )、Z2=100 C(10uF )，按照表1的內(nèi)容進(jìn)行測

4、定計算.(a )測定電路(b )相量圖圖1的三電壓表法表1三電壓表法z軸測量參數(shù)計算參數(shù)PS PSU1/VU2/VcosUr/VUx/Vr/高速公路足球甲級聯(lián)賽Z1306.625.70.57614.8121.0022.44101.12Z2309.628.40.0020.0728.4010.77分析：1 )誤差計算：電感內(nèi)阻r的測定誤差為(26-22.44)/26*100%=13.69%電感l(wèi)的測量誤差為(114-101.12)/114*100%=11.30%電容器c的測量誤差為(10.77-10)/10*100%=7.7%2 )誤差分析：電感的測量誤差容易相對變大，但電容的測量誤差比較準(zhǔn)確(1

5、)測量過程中電路發(fā)熱，電感本身的性質(zhì)發(fā)生變化，測量值偏離理論值。 電容狀態(tài)穩(wěn)定，不易受到噪聲。(2)自耦合變壓器旋鈕敏感，顯示數(shù)會發(fā)生變化，因此在記錄數(shù)據(jù)時會產(chǎn)生誤差。(3)電流計和電壓表不是理想的電壓表。z軸測量參數(shù)計算參數(shù)輸入輸出PS PSP/Wz/cosr/x/米高速公路足球甲級聯(lián)賽Z10.314.703.2049.000.7335.5633.71107.36沒有0.629.5013.0049.170.7336.1133.37106.27沒有Z20.3102.209.90340.670.32沒有322.76沒有9.870.6206.1042.30343.500.34沒有323.04沒有9

6、.86Z1 Z20.398.8013.8329.330.47153.33291.46沒有10.930.6198.7057.10331.170.48158.61290.72沒有10.95Z1/Z20.315.603.8052.000.8142.2230.3696.69沒有0.631.1015.3051.830.8242.5029.6794.50沒有3、三表法(電流表、電壓表、電表)用圖2所示的電路布線，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填寫在表2中。Z1=10 L(114mH )，Z2=100 C(10uF )圖2的三表法表2三表法分析：Z=Z1時，測定的r包含10的電阻和電感的內(nèi)部電阻，以I=0.3A和0.6A時的測

7、定值的平均值作為結(jié)果，電感測定的內(nèi)部電阻為(35.56-10) (36.11-10)/2=25.84，測定誤差為(26-25. 電感測量值為(107.36.27)/2=106.2，測量誤差為(114-106.2)/114)*100%=6.3%?？梢钥闯觯姼械臏y量，用三表法測量的誤差依然很大，原因與以前相似(1)測量過程中電路發(fā)熱，電感本身的性質(zhì)發(fā)生變化，測量值偏離理論值。 電容狀態(tài)穩(wěn)定，不易受到噪聲。(2)自耦變壓器旋鈕敏感，顯示數(shù)會發(fā)生變化，因此在記錄數(shù)據(jù)時會產(chǎn)生誤差。(3)電流計和電壓表不是理想的電壓表。在Z=Z2的情況下，容量測定值為(9.87 9.86)/2=9.865，測定誤差為(

8、10-9.865)*100%/10=1.35%，可以看出，在用三表法測定容量的情況下，誤差也很小。總結(jié)：由此可以看出，在兩個實(shí)驗(yàn)中，電感的測量誤差相對于容量大，除了共同的系統(tǒng)誤差因素以外，還與部件自身的性質(zhì)有關(guān)，因此在測量時，必須考慮減少人為因素引起的誤差的方法。Z=Z1 Z2時從測定數(shù)據(jù)中得到Xl=wl=35.81Xc=1/wc=318.31分析z的兩種情況：(1)在1)Z=Z1 Z2=136-282.5J (歐洲)的情況下，總電路表示電容性(2)在2)Z=Z1|Z2的情況下，因?yàn)榭梢杂嬎銥閆=46.26 30.82 (歐元)，所以此時電路顯示電感性。4 .功率因數(shù)的改善如圖2所示布線，在負(fù)

9、載Z1的兩端并聯(lián)連接電容器(24F )。 首先，調(diào)節(jié)單相自耦合調(diào)節(jié)器，使副方電壓與在表2的第2欄中測定的電壓值(負(fù)載為Z1時與I=0.6A的電壓值對應(yīng))相等，然后測定I、p來計算cos，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄在表3中，與不連接電容前的負(fù)載功率因數(shù)進(jìn)行比較。圖2的三表法表2三表法表3并聯(lián)電容器測量參數(shù)計算參數(shù)國際航空母艦PS PSP/Wcos10 uF539.929.713.10.81424 uF475.129.412.80.918分析：(1)并聯(lián)電容時，與不具有電容時測量的功率因數(shù)相比，并聯(lián)電容時功率因數(shù)提高了(2)并聯(lián)電容分別為10uF和24uF時，功率因數(shù)分別提高到0.814和0.918，即并聯(lián)2

10、4uF的功率因數(shù)比并聯(lián)10uF多。 并聯(lián)電容變大，功率因數(shù)提高。四、思考問題為了提高電感阻抗的功率因數(shù)，為什么不采用串聯(lián)電容而采用并聯(lián)電容？答案：由于并聯(lián)電容器能夠保持負(fù)載的兩端電壓恒定，所以有效功率p不變化，也就是說，原始的負(fù)載的工作狀態(tài)不變化。我們經(jīng)由并聯(lián)電容器，并利用來自電容器的無效功率來補(bǔ)償電感負(fù)載吸收的部分(或全部)無效功率。 此時能量的交換主要發(fā)生在負(fù)載和電容器之間，大幅度減少了電源的交換，提高了電源能量的利用率。 并聯(lián)電容器后電源線的電流減少了，減少了功率損失。如果串聯(lián)電容器完全改變電路特性，電容器就成為電路負(fù)載的一部分，改變原來的負(fù)載的狀態(tài)。 當(dāng)功率因數(shù)不斷增大時，在感性部分和

11、電容性部分之和為零時，功率因數(shù)最大達(dá)到1，另一方面，阻抗z最小，此時的電流最大，施加在電感上，所以電容兩端的電流都為該值，所以電感、電容的兩端在電感性負(fù)載的兩端適當(dāng)連接電容器，提高功率因數(shù)。2、“并聯(lián)電容器”提高了電感阻抗的功率因數(shù)，嘗試矢量圖來分析并聯(lián)電容越大是否越好答案：隨著電容的增加，根據(jù)矢量圖上平行四邊形的法則，可知功率因數(shù)增大電容增加一定程度時，電路呈現(xiàn)純電阻性質(zhì)，功率因數(shù)為1。電容持續(xù)增加，相位延遲，電路呈現(xiàn)電容性，功率因數(shù)減少。綜上所述，容量越大并不是越好，在一定程度上增大后功率因數(shù)開始減少。3、如果改變并聯(lián)電容器的容量，電表和電流計的讀數(shù)應(yīng)該如何變化？a :負(fù)載與電容器并聯(lián)，負(fù)載的電流是原來的電流，總線的電流是負(fù)載的電流和電容器的電流之和，是感應(yīng)的，負(fù)載的電流和電容器的電流是反相(電容器的電流比電