9、功率因数及相序的测量

功率因数及相序的测量

（1） 实验目的

① 理解相序的概念，掌握三相交流电路相序的测量方法。

② 了解功率因数的意义，了解负载性质对功率因数的影响，熟悉功率因数表的使用方法。

（2） 实验方法

① 相序的测定

a 电路如图2-63所示，接入线电压为220V 的三相交流电源。选取R ＝3.2k Ω、Ｃ＝4.7μＦ。

由图2-63可知：中性点电压N

N U '&为 G

C j G U G U C j U U C B A N N 2+++='ωω&&&& B 相灯泡所承受的电压为

U U U U N

N BN N B 862.0=-=''&&& C 相灯泡所承受的电压为

U .U U U N

N CN N C 230=-=''&&& 所以B 相灯光比C 相灯光要亮，若电源引出的相序未知，可设电容一相为A 相，则灯光亮的一相即为B 相，灯光暗的为C 相。

图2-63 相序测量电路

b 相序判定 将电源线任意调换两相后，再接入电路，观察灯光的明亮状态，并判断三相交流电源的相序。

② 功率因数（cos ?）的测量

功率因数测量电路如图2-64所示，按表2-53所述开关顺序合闸，记录cos ?表及其它各表的读数，并分析负载的性质。

图2-64 功率因数测量电路

（3）实验仪器

①交流电压、电流、功率、功率因素表；

②灯泡、开关；

表2-53 功率因数实验数据

合闸开关U(V) I(A) P(W) cos?负载性质SA1

SA2

SA3

SA2,SA3

SA2,SA4

SA3,SA4

SA2,SA3,SA4

（4）实验要点

每次改接线路都必须先断开电源。

（5）预习思解答

学习相序的物理意义,根据电路理论分析图2-63检测相序的原理。

（6）实验要求

①简述实验线路的相序检测原理。

②根据Ｖ、Ｉ、Ｐ三表测定的数据，计算出cos?，并与cos?的读数比较，分析误差原因。

③分析负载性质对cos?的影响。

电压源与电流源的等效变换.

实验一 电压源与电流源的等效变换 一、实验目的 1. 掌握电源外特性的测试方法。 2. 验证电压源与电流源等效变换的条件。 二、原理说明 1. 一个直流稳压电源在一定的电流范围内，具有很小的内阻。故在实用中，常将它视为一个理想的电压源，即其输出电压不随负载电流而变。其外特性曲线，即其伏安特性曲线U ＝f(I)是一条平行于I 轴的直线。 一个恒流源在实用中，在一定的电压范围内，可视为一个理想的电流源，即其输出电流不随负载两端的电压（亦即负载的电阻值）而变。 2. 一个实际的电压源（或电流源）， 其端电压（或输出电流）不可能不随负载而变，因它具有一定的内阻值。故在实验中，用一个小阻值的电阻（或大电阻）与稳压源（或恒流源）相串联（或并联）来摸拟一个实际的电压源（或电流源）。 3. 一个实际的电源，就其外部特性而言，既可以看成是一个电压源，又可以看成是一个电流源。若视为电压源，则可用一个理想的电压源Us 与一个电阻Ro 相串联的组合来表示；若视为电流源，则可用一个理想电流源Is 与一电导g o 相并联的给合来表示。如果有两个电源，他们能向同样大小的电阻供出同样大小的电流和端电压，则称这两个电源是等效的，即具有相同的外特性。 一个电压源与一个电流源等效变换的条件为： 电压源变换为电流源：I s ＝U s ／R o ，g o ＝1/R o 电流源变换为电压源：U s ＝I s R o ，R o ＝ 1/ g o 如图1-1所示。 图 1-1 L Is=U s /R 0 g 0=1/R 0 g 0 =1/R 0Is U s R 0.=L

1. 测定直流稳压电源（理想电压源）与实际电压源的外特性 (1) 利用HE-11上的元件和屏上的电流插座，按图1-2接线。Us 为＋12V 直流稳压电源。调节R 2，令其阻值由大至小变化，记录两表的读数。 图 1-2 图 1-3 (2) 按图1-3接线，虚线框可模拟为一个实际的电压源。调节R 2，令其2. 测定电流源的外特性 按图1-4接线，Is 为直流恒流源，调节其输出为10mA ，令R o 分别为1K Ω和∞（即接入和断开），调节电位器R L （从0至1K Ω），

实验十五 交流电路功率的测量

实验十五 交流电路功率的测量 实验目的 1．学习交流电路中功率及功率因数的测定方法； 2．加深对功率因数概念的理解，进一步了解交流电路中电阻、电容、电感等元件消耗功率的特点； 3．学习一种提高交流电路功率因数的方法． 仪器和用具 负载（铁芯电感为 40W 日光灯镇流器，阻值为 300Ω左右的变阻器）、电动型瓦特表（低功率因数瓦特表W -D34型额定电流为 0.5A 、1A ，额定电压为 150V 、300V 、600V ，功率因数20.φcos =）、铁磁电动型交流电压表、电磁型电流表、电容（0.5μF 、l μF 、2μF 、4μF 、10F 各一个）、调压变压器、示波器、音频信号发生器.-MF 20型晶体管万用表、双刀双掷开关两个等． 实验原理 一、交流功率及功率因数 在直流电路中、功率就是电压和电流的乘积，它不随时间改变．在交流电路中，由于电压和电流都随时间变化，因而它们的乘积也随时间变化，这种功率称为瞬时功率p ． 设交流电路中通过负载的瞬时电流i 为 t ωI i sin m = （C.13.1） 负载两端的瞬时电压u 为 ()φt ωU u +=sin m （C.13.2） 则瞬时功率 ()()φt ωt ωI U i u p +=?=sin sin m m （C.13.3） 平均功率 R 图C.13.1

()()()[]???+-?=+==T T T dt φt ωφI U T dt φt ωt ωI U T pdt T P 0m m 0 m m 02cos cos 2 1 1sin sin 11 其中第二项积分为零，所以 φUI φI U dt φI U T P T cos cos 2 1 cos 211m m 0m m ===? （C.13.4） 平均功率不仅和电流、电压的有效值有关，并和功率因数φcos 有关． 由图C.13.1所示可知 I U φUI P R ==cos （C.13.5） 故平均功率也就是电路中电阻上消耗的功率，也称有用功率．由于电压与电流有效值的乘积称为总功率，也称视在功率S ，即 UI S = （C.13.6） 故 φUI φ UI S P cos cos == （C.13.7） 功率因数φcos 就是电源送给负载的有用功率P 和总功率S 的比值，它是反映电源利用率大小的物理量． 测量功率的方法很多，最常用的是瓦特表，此外示波器也可测量功率（示波器适用于测量高频情况下较小的功率）． 二、瓦特表测量功率及功率因数 1．瓦特表测功率 本实验采用电动型瓦特表，电动型瓦特表的测量机构示意图如图C.13.2所示． 电动型瓦特表内部测量机构有两个线圈，线圈A 为固定线圈，它与负载串联而接人电路，通过固定线圈的电流就是负载电 流，因此称固定线圈A 为瓦特表的电流线圈；线圈B 为动圈，线圈本身电阻很小，往往与扩程用的高电阻相串联，测量时与负载相并联，动圈支路两端的电压就是负载电压1U ，因此图C.13.2 电动型仪表测量机构示意图 1．固定线圈；2．可动线圈；3、4．支架； 5．指针；6．游丝

什么是功率因数

无功功率和功率因数 无功功率 在交流电路中，由电源供给负载的电功率有两种；一种是有功功率，一种是无功功率。 有功功率是保持用电设备正常运行所需的电功率，也就是将电能转换为其他形式能量(机械能、光能、热能)的电功率。比如：5.5千瓦的电动机就是把5.5千瓦的电能转换为机械能，带动水泵抽水或脱粒机脱粒；各种照明设备将电能转换为光能，供人们生活和工作照明。有功功率的符号用P表示，单位有瓦(W)、千瓦(kW)、兆瓦(MW)。 无功功率比较抽象，它是用于电路内电场与磁场的交换，并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。它不对外作功，而是转变为其他形式的能量。凡是有电磁线圈的电气设备，要建立磁场，就要消耗无功功率。比如40瓦的日光灯，除需40多瓦有功功率(镇流器也需消耗一部分有功功率)来发光外，还需80乏左右的无功功率供镇流器的线圈建立交变磁场用。由于它不对外做功，才被称之为“无功”。无功功率的符号用Q表示，单位为乏(Var)或千乏(kVar)。 无功功率决不是无用功率，它的用处很大。电动机需要建立和维持旋转磁场，使转子转动，从而带动机械运动，电动机的转子磁场就是靠从电源取得无功功率建立的。变压器也同样需要无功功率，才能使变压器的一次线圈产生磁场，在二次线圈感应出电压。因此，没有无功功率，电动机就不会转动，变压器也不能变压，交流接触器不会吸合。为了形象地说明这个问题，现举一个例子：农村修水利需要开挖土方运土，运土时用竹筐装满土，挑走的土好比是有功功率，挑空竹筐就好比是无功功率，竹筐并不是没用，没有竹筐泥土怎么运到堤上呢? 在正常情况下，用电设备不但要从电源取得有功功率，同时还需要从电源取得无功功率。如果电网中的无功功率供不应求，用电设备就没有足够的无功功率来建立正常的电磁场，那么，这些用电设备就不能维持在额定情况下工作，用电设备的端电压就要下降，从而影响用电设备的正常运行。 无功功率对供、用电产生一定的不良影响，主要表现在： (1)降低发电机有功功率的输出。 (2)降低输、变电设备的供电能力。 (3)造成线路电压损失增大和电能损耗的增加。 (4)造成低功率因数运行和电压下降，使电气设备容量得不到充分发挥。 从发电机和高压输电线供给的无功功率，远远满足不了负荷的需要，所以在电网中要设置一些无功补偿装置来补充无功功率，以保证用户对无功功率的需要，这样用电设备才能在额定电压下工作。这就是电网需要装设无功补偿装置的道理。 2功率因数 电网中的电力负荷如电动机、变压器等，属于既有电阻又有电感的电感性负载。电感性

电路原理交流实验箱实验指导书

一、概述 交流电路实验箱是根据“电工基础”“电路原理”“电路分析”等课程所开发设计的强电类典型实验项目而设计的。版面设有Y型和△型变化法的三相灯组负载，日光灯实验组件，单相铁心变压器，电流互感器，R L C元件组，三相四线输入接线端子，三相电流插座，三相双掷开关及各种带绝缘护套的连接插头线，数字交流电压表、数字交流电流表、智能型多功能数字功率、功率因数表等。设计合理紧凑，操作方便。 二、技术性能指标 1、工作电源：三相四线AC380V±10％50Hz ＜180V A 2、使用环境条件：温度-10℃-40℃ 湿度＜80％ 3、实验箱外型尺寸：520mm×390mm×180mm 4、数字交流电压表： 三位半LED数码管显示，测量范围AC0～450V，精度0.5级。 5、数字交流电流表： 三位半LED数码管显示，测量范围AC0～2A，精度0.5级。 6、智能数字功率、功率因数表： 可测试：视在功率、有功功率、无功功率、电流、电压、频率、功率因数，精度0.5级。 6.1产品的主要性能特点： 本仪表可应用于交流功率或直流功率的测量与控制。 6.2、五位LED数码管显示，前四位显示测量参数，从0.01～99.99W到1～9999KW，六档量程自动转换，最小分辨力为0.01W（10mW），末位数码管显示测量参数的单号符号。 6.3、视在功率、有功功率、无功功率、电流、电压、频率、功率因数等参数通过按钮可轮换显示。 6.4、仪表具有上、下限报警控制功能，内置继电器及蜂鸣器；用户可根据需要自行选择设置视在功率、电流、电压报警。

三、操作方法及说明 1、将该仪器三相电源插头插入三相电源插座。插入前，要先检查电源应是三相四线380V。接入后面板上三相电源接线端子带电，方可引出使用。使用时要从保险管右边“U、V、W、N”引出。 2、打开仪表部分船形开关，仪表带电工作，方可使用，电压、电流表使用时正确接入即可；功率、功率因数使用说明如下。 仪表的面板上设有5个LED指示灯、3个设定控制按狃（分别为K4、K1、K2、K3）、1个蜂鸣器自锁开关K4。 High 指示灯亮：表示上限报警控制信号输出状态。 Low 指示灯亮：表示下限报警控制信号输出状态。 有功指示灯亮：表示仪表显示读数以KW（千瓦）为单位。 无功指示灯亮：表示仪表显示读数为无功功率。 K1键为在设定状态下为功能设定键及确认键。 K2键在设定状态下为左右移位键（←→）；在测量状态为视在功率、有功功率、无功功率显示功能选择键。 K3在设定状态下为数字设定键和功能转换键（↑↓）；在测量状态下为功率、电压、电流、频率、功率因数显示功能选择键。 显示部分： 末位数码管为被测参数符号指示管，“P”表示功率，“H”表示频率，“C”表示功率因数，“A”表示电流，“V”表示电压。 1、在功率测量状态下，如果功率值超过9999W，仪表的●KW指示灯亮，此时仪表显示读数以KW（千瓦）为单位。

功率因数表的结构与工作原理及示波图法测量功率因数

功率因数表的结构与工作原理及示波图法测量功率因数 摘要:本文主要描述测量功率因数的方法，介绍相关仪表的结构及其工作原理，在测量功率因数时产生误差的因素。现在常见的是采用单片机测量功率因数，说明它的工作原理。阐述通过示波图测量功率因数的方法。 关键字:功率因数机械式电子式 1.功率因数的定义 在交流电路中，电压(U)与电流(I)之间的相位差(Φ)的余弦叫做功率因数，用符号cosΦ表示，在数值上，功率因数是有功功率和视在功率的比值，即cos Φ=P/S。 在直流电路里，电压乘电流就是有功功率。但在交流电路里，电压乘电流是视在功率，而能起到作功的一部分功率（即有功功率）将小于视在功率。有功功率与视在功率之比叫做功率因数，以cosΦ表示，其实最简单的测量方式就是测量电压与电流之间的相位差，得出的结果就是功率因数。 功率因数也可以由电路中纯阻值与总阻抗的比值求得。在实际电路中由于有电机设备中(如鼓风机、抽水机、压缩机等)等感性负载,使功率因数降低即产生了无功功率.无功功率使得电能没有全部转化为人们所用（即有功功率），而有一部分损耗（即无功功率）。也就是因为感性负载的存在，造成了系统里的一个KVAR 值，视在功率、有功功率、无功功率三者是一个三角函数的关系：KVA2=KW2+KVAR2 功率因数一般用仪表测量，有机械式功率因数表，电子式功率因数表。也可以通过示波图测量，以下分别阐述他们的结构与工作原理。 2.机械式功率因数表的结构及工作原理 单项功率因数表一般用于单相交流电路或使用对称负载平衡的三相交流电路中。单相表在频率不同时会影响读数准确性。常见机械式功率因数表一般有电动式，铁磁电动式，电磁式和变换器式几种。 现在以单相功率因数表为例来介绍机械式功率因数表的原理：

相序问题

电气中常说的三相，四相是什么意思？ 由三相交流电源供电的电路。简称三相电路。三相交流电源指能够提供3个频率相同而相位不同的电压或电流的电源，最常用的是三相交流发电机。三相发电机的各相电压的相位互差120°。它们之间各相电压超前或滞后的次序称为相序。 三相电动机在正序电压供电时正转，改为负序电压供电时则反转。因此，使用三相电源时必须注意其相序。一些需要正反转的生产设备可通过改变供电相序来控制三相电动机的正反转。 三相电源连接方式常用的有星形连接(即Y形)和三角形连接(即△形)。从电源的3个始端引出的三条线称为端线(俗称火线）。任意两根端线之间的电压称为线 电压。星形连接时线电压为相电压的倍；3个线电压间的相位差仍为120°，它 们比3个相电压各超前30°。星形连接有一个公共点，称为中性点。三角形连接时线电压与相电压相等，且3个电源形成一个回路，只有三相电源对称且连接正确时，电源内部才没有环流。 三相负载按三相阻抗是否相等分为对称三相负载和不对称三相负载。三相电动机、三相电炉等属前者；一些由单相电工设备接成的三相负载(如生活用电及照 明用电负载)，通常是取一条端线和由中性点引出的中线(俗称地线)供给一相用户，取另一端线和中线给另一相用户。这类接法三条端线上负载不可能完全相等，属不对称三相负载。三相负载的连接方式也有星形与三角形之分。 三相电路的瞬时功率(见交流电路中的功率)等于各相瞬时功率之和。即 P＝PA＋PB＋PC 式中下标分别表示各相。对于对称电路， 此时UA＝UB＝UC＝UP，式中UP、IP、U、I分别是相电压、相电流、线电压和线电流的有效值。对称三相电路的平均功率与其瞬时功率相等。其无功功率为UIsin，视在功率为。对称三相电路的瞬时功率为常量，因此，正常运行时带动 三相发电机的原动机所受的反力矩和三相电动机的输出转矩都是平稳的。

三相电源相序的判别及负载功率因数的测定(精)

实验十三三相电源相序的判别及负载功率因数的测定 一、实验目的 (1 掌握三相交流电路相序的测量方法； (2 熟悉功率因数表的使用方法，了解负载性质对功率因数的影响。 二、实验原理 1. 相序指示器 相序指示器如图13-1所示，它是由一个电容器和两个瓦数相等的白炽灯联接成星型不对称电路，且无中线。它可用来指示三相电源的相序。 在图13-1电路中，设为三相对称电源相电压，中性点电压为: 设:

可见B相的白炽灯比C相的亮。 综上所述，用相序指示器指示三相电源相序的方法是：令连接电容器的一相为A相，那么，白炽灯较亮的一相是B相，较暗的一相是C相。 2. 负载的功率因数 在图13-2电路中，负载的有功功率P=UIcosφ其中cosφ为功率因数，功率 因数角φ=arctan(X L-X C/R。 (1 当 XL>XC，0 φ <1 （滞后），为感性负载； (2 当 X L C ， 0 φ <1 （超前），为容性负载； (3 当 X L =X C ， cos φ＝ 1 ，为电阻性负载。可见，功率因数的大小和 性质由负载参数的大小和性质决定。 三、实验设备 (1 交流电压表、电流表、功率表和功率因数表；

(2 40W 白炽灯 2 个，电容器 1 个，电感线圈 1 个； (3 三相调压器（输出可调三相交流电压）。 四、实验内容 (1 测定三相电源的相序 1 按图 13-1 接线，图中， C ＝ 2.5 μ F ， R A 、 R B 为两个 220V 、40W 的白炽灯，输出为电压 220V 的三相交流电压，测量电容器、白炽灯电压和中性点电压 U N ' N ，,观察灯光明亮状态，作好记录。设电容器一相为 A 相，试判断 B 、 C 相。 2 将电源线任意调换两相后，再接入电路，重复步骤 (1 ，并指出三相电源的 相序。 (2 负载功率因数的测定 按图13-2接线，阻抗Z用电阻（220V、40W白炽灯）、电感线圈（220V、40W 镇流器）和4.7μF电容串联，将测量数据记入表13-1中。 (3 按图13-2接线，将上述电阻、电感、电容并联，将调压器电压调至它们所能承受的额定电压值。测量表13-1所需数据，并记录之。 表13-1 测定负载功率因数数据 负载情况 U (V I (A P (W cosφ 负载 性质 计算 φsinφ cosφR、L、C串联

三相电路的相序、电压、电流及功率测量(精)

专业：电气工程及自动化 姓名： 实验报告 学号：日期：11月3日地点：东三 -202 课程名称：电路与电子技术实验Ⅰ指导老师：李玉玲成绩： __________________ 实验名称：实验13 三相电路的相序、电压、电流及功率测量实验类型：_______ 同组学生姓名：__ 一、实验目的和要求 1、学会三相电源相序的判定方法。

2、学会三相负载Y形和△形联结的连接方法，掌握这两种接法下，线电压和相电压、线电流和相电流的测量方法。 3、熟悉一瓦表法、二瓦表法测量三相电路的有功和无功功率的原理与接线方法。 4、掌握功率表的接线和使用方法。 二、实验内容和原理 原理： 1、确定三相电源相序的仪器称为相序指示器，它实际上是一个星形连接的不对称负载， 一项中接有电容C，另两相分别接入大小相等的电阻R。 所以把图示负载电路接到对称三相电源上，且认定接电容的一相为U相，那么，其余两 相中相电压较高的一相必是V相，相电压较低的一相是W相。V、W两项电压的相差程度取 决于电容的数值。一般为便于观测，V、W两相用相同的白炽灯代替R。 2、将三相负载各项的一端连接成中线点N，A、B、C分别接至三相电源，即为Y形联结。 这是相电流等于线电流。如果电源为对称三相电源，在负载对称时，线电压有效值是相电压有 效值的倍，相位超前角30度，即。这时各相电流也对称，电源中性点与负 载中性点之间的电压为零。即使用中性线将两中性点连接起来，中性线电流也等于零。如果负载不对称，即中性线就有电流流过，这时如将中性线断开，三相负载的各相相电压将不再对称。各相灯泡会出现亮暗不一致的现象，这就是中性点位移引起各相电压不等的结果。 3、△接法时，线电压等于相电压，但线电流为两相电流的矢量和，若负载对称，则 。 4、三相电路功率测量 （1）一瓦表法测有功功率

功率因数的计算原理

1.三相电路的功率因数的计算原理 三相电机的三路瞬时电压、瞬时电流分别为： sin()A a a U wt ?=+ sin()B b b U wt ?=+ sin()C c c U wt ?=+ sin()A a a I wt ?'=+ sin()B b b I wt ?'=+ sin()C c c I wt ?'= + a U 、 b U 、 c U 为三相电的电压有效值 a I 、b I 、c I 为三相电的电流有效值 三相电路的瞬时功率为 sin()*sin()[cos()cos(2)][cos cos(2)] A A A a a a a a a a a a a a a A a a P U I wt wt U I wt U I wt ?????????''''==++=--++=-++

sin()*sin()[cos()cos(2)][cos cos(2)] B B B b b b b b b b b b b b b B b b P U I wt wt U I wt U I wt ?????????''''==++=--++=-++ sin()*sin()[cos()cos(2)][cos cos(2)] C C C c c c c c c c c c c c c C c c P U I wt wt U I wt U I wt ?????????''''==++=--++=-++ 三相电的有功功率即是各相的平均功率 00 11 [cos cos(2)]cos A A T T a a a A a a a a A P P P dt U I wt dt U I T T ????'===-++=?? 00 11 [cos cos(2)]cos A A T T a a A a a a a A P P dt U I wt dt U I T T ????'==-++=?? 00 11 [cos cos(2)]cos b T T b B B b b B b b b B P P P dt U I wt dt U I T T ????'===-++=?? 00 11 [cos cos(2)]cos b T T B B b b B b b b B P P dt U I wt dt U I T T ????'==-++=??

2012电工实验思考题(1)

考试时间：2014.12.27 （周六） 考核方式：操作、闭卷（45分钟） 试题类型：实验操作题（约60分） 简答题（约20分） 操作情况评分（20分） 实验正弦稳态交流电路相量的研究 2、在改善电路功率因数实验中，为什么采用并联电容的方式？能否改成串联电容的方式？为什么？根据实验数据，说说在日光灯中并联电容是否越大越好？ 答：1）采用并联电容补偿，是由线路与负载的连接方式决定的：在低压线路上（1KV以下），因为用电设备大多数是电机类的，都是感性负载，又是并联在线路上，线路需要补偿的是感性无功，所以要用电容器并联补偿。串联无法补偿。 2）电容器是无功元件，如果补偿过头，造成过补偿，线路中的容性无功功率过大，线路的功率因数一样会降低。所以补偿要恰到好处（适量），不是越大越好。 3、在日常生活中，当日光灯上缺少了启辉器时，人们常用一根导线将启辉器的两端短接一下，然后迅速断开，使日光灯点亮或用一只启辉器去点亮多只同类型的日光灯，这是为什么？ 答：启辉器是自动将两根连一下就立即断开,也就是启辉了日光灯,当然可以用人工代替. 启辉器是为了在瞬间使日光灯两边电压增高从而点亮日光灯在日光灯点亮后就失去作用了。 实验：网络的等效变换于电源的等效变换4、5、 4、电压源与电流源的外特性为什么呈下降变化趋势，稳压源和恒流源的输出在任何负载下是否保持恒值？ 答：1）因为电压源有一定内阻，随着负载的增大，内阻的压降也增大，因此外特性呈下降趋势；电流源实际也有一个内阻，是与理想恒流源并联的，当电压增加时，同样由于内阻的存在，输出的电流就会减少，因此，电流源的外特性也呈下降的趋势。 2）不是。当负载大于稳压源对电压稳定能力时，就不能再保持电压稳定了，若负载进一步增加，最终稳压源将烧坏。实际的恒流源的控制能力一般都有一定的范围，在这个范围内恒流源的恒流性能较好，可以基本保持恒流，但超出恒流源的恒流范围后，它同样不具有恒流能力了，进一步增加输出的功率，恒流源也将损坏 5、通常直流稳压电源的输出端不允许短路，直流恒流源的输出端不允许开路，为什么？ 答：如果电压源短路，相当于负载无限小，功率为无穷大，会把电源给烧

三相电路电压、电流及相序的测量

4.9三相交流电路电压、电流和相序的测量 4.9.1实验目的 1. 识别三相负载星形连接、三角形连接的方法以及线电压、相电压、线电流、相电流、 中线电压、中线电流的表示关系。 2. 验证上述两种连接方式线电压与相电压、线电流与相电流之间的关系。 3. 用实验的方法研究三相四线制电路中的中线作用。 4. 掌握三相交流电路相序判定的测量方法。 4.9.2实验预习要求 1. 预习三相交流电路的基本原理。 2. 熟悉实验步骤。 3. 掌握相序测量的计算方法。 4.9.3基本原理 1. 三相交流电的输出： 如图4.9-1所示，三相交流发电机发出按正幅值（或相应零值） A T B T C 顺序输出电压, 其幅值相等、频率相同、彼此相位差也相等。电动势及端电压表示如下: （3）线电压、相电压、线电流、相电流等表示法。 （如表4.9-1所示）。 e A E m sin t e B E m sin( t 120 ) e c E m sin( t 240 ) E m sin( t 120 ) U A 、2 U sin t U B sin( t 120 ) U C /2U sin( t 240 ) .2U sin( t 120 ) 2.电压相量图： 线电压与相电压之间的关系如图 4.9-2所示。 U AB U A U B .3U A 30 ? U BC ? U B ? U C ,3U B 30 ? ? ? J ? U CA U C U A 3U C 30 3.负载连接方式 图 4.9-1 （1） 星形连接（Y 连接一三相三线制及 （2） 三角形接法（？接法一三相三线 Y o —三相四线制）（如图4.9-3所示） ,（如图4.9-4所示）。

实验八-单相交流电路及功率因数的提高

实验八 单相交流电路及功率因数的提高 一、实验目的 1. 研究正弦稳态交流电路中电压、电流相量之间的关系。 2. 了解日光灯电路的特点，理解改善电路功率因数的意义并掌握其方法。 二、原理说明 1. 交流电路中电压、电流相量之间的关系在单相正弦交流电路中，各支路电流和回路中各元件两端的电压满足相量形式的基尔霍夫定律，即 Σ?＝0和ΣU ＝0 图8-1所示的RC 串联电路，在正弦稳态信号U 的激励下，电阻上的端电压U 与电路中的电流I 同相位，当R 的阻值改变时，R U 和C U 的大小会随之改变，但相位差总是保持90°，R U 的相量轨迹是一个半圆，电压U 、C U 与R U 三者之间形成一个直角三角形。 即U =R U +C U 相位角φ＝acr tg (Uc / U R ) 改变电阻R 时，可改变φ角的大小，故RC 串联电路具有移相的作用。 2. 交流电路的功率因数 交流电路的功率因数定义为有功功率与视在功率之比，即 c os φ＝P / S 其中φ为电路的总电压与总电流之间的相位差。 交流电路的负载多为感性（如日光灯、电动机、变压器等），电感与外界交换能量本身需要一定的无功功率，因此功率因数比较低(cos φ＜0.5)。从供电方面来看，在同一电压下输送给负载一定的有功功率时，所需电流就较大；若将功率因数提高 (如cos φ＝1 )，所需电流就可小些。这样即可提高供电设备的利用率，又可减少线路的能量损失。所以，功率因数的大小关系到电源设备及输电线路能否得到充分利用。 为了提高交流电路的功率因数，可在感性负载两端并联适当的电容Ｃ，如图8-2所示。并联电容Ｃ以后，对于原电路所加的电压和负载参数均未改变，但由于C I 的出现，电路的总电流I 减小了，总电压与总电流之间的相位差φ减小，即功率因数cos φ得到提高。

单相电路参数测量和功率因数的提高

单相电路参数测量及功率因数的提高 一实验目的 1．掌握单相功率表的使用。 2．了解日光灯电路的组成、工作原理和线路的连接。 3．研究日光灯电路中电压、电流相量之间的关系。 4．理解改善电路功率因数的意义并掌握其应用方法。 二实验原理 1．日光灯电路的组成 日光灯电路是一个RL串联电路，由灯管、镇流器、起辉器组成，如图3－1所示。由于有感抗元件，功率因数较低，提高电路功率因数实验可以用日光灯电路来验证。 I 图3－1日光灯的组成电路 灯管：内壁涂上一层荧光粉，灯管两端各有一个灯丝（由钨丝组成），用以发射电子，管内抽真空后充有一定的氩气与少量水银，当管内产生辉光放电时，发出可见光。 镇流器：是绕在硅钢片铁心上的电感线圈。它有两个作用，一是在起动过程中，起辉器突然断开时，其两端感应出一个足以击穿管中气体的高电压，使灯管中气体电离而放电。二是正常工作时，它相当于电感器，与日光灯管相串联产生一定的电压降，用以限制、稳定灯管的电流，故称为镇流器。实验时，可以认为镇流器是由一个等效电阻R L和一个电感L串联组成。 起辉器：是一个充有氖气的玻璃泡，内有一对触片，一个是固定的静触片，一个是用双金属片制成的U形动触片。动触片由两种热膨胀系数不同的金属制成，受热后，双金属片伸张与静触片接触，冷却时又分开。所以起辉器的作用是使电路接通和自动断开，起一个自动开关作用。 2．日光灯点亮过程 电源刚接通时，灯管内尚未产生辉光放电，起辉器的触片处在断开位置，此

时电源电压通过镇流器和灯管两端的灯丝全部加在起辉器的二个触片上，起辉器的两触片之间的气隙被击穿，发生辉光放电，使动触片受热伸张而与静触片构成通路，于是电流流过镇流器和灯管两端的灯丝，使灯丝通电预热而发射热电子。与此同时，由于起辉器中动、静触片接触后放电熄灭，双金属片因冷却复原而与静触片分离。在断开瞬间镇流器感应出很高的自感电动势，它和电源电压串联加到灯管的两端，使灯管内水银蒸气电离产生弧光放电，并发射紫外线到灯管内壁，激发荧光粉发光，日光灯就点亮了。 灯管点亮后，电路中的电流在镇流器上产生较大的电压降（有一半以上电压），灯管两端（也就是起辉器两端）的电压锐减，这个电压不足以引起起辉器氖管的辉光放电，因此它的两个触片保持断开状态。即日光灯点亮正常工作后，起辉器不起作用。 3．日光灯的功率因数 日光灯点亮后的等效电路如图2 所示。灯管相当于电阻负载R A ，镇流器用内阻R L 和电感L 等效代之。由于镇流器本身电感较大，故整个电路功率因数很低，整个电路所消耗的功率P 包括日光灯管消耗功率P A 和镇流器消耗的功率P L 。只要测出电路的功率P 、电流I 、总电压U 以及灯管电压U R ，就能算出灯管消耗的功率P A =I ×U R ， 镇流器消耗的功率P L =P ?P A ，UI P =?cos R A 图3－2日光灯工作时的等效电路 2．功率因数的提高 日光灯电路的功率因数较低，一般在0.5 以下，为了提高电路的功率因数，可以采用与电感性负载并联电容器的方法。此时总电流I 是日光灯电流 I L 和电容器电流 I C 的相量和：? ? ? +=C L I I I ，日光灯电路并联电容器后的相量图如图3 所示。由于电容支路的电流I C 超前于电压U 90°角。抵消了一部分日光灯支路电流中的无功分量，使电路的总电流I 减小，从而提高了电路的功率因数。电压与电流的相位差角由原来的 1?减小为?，故cos ?＞cos 1?。 当电容量增加到一定值时，电容电流C I 等于日光灯电流中的无功分量，?= 0。cos ?=1，此时总电流下降到最小值，整个电路呈电阻性。若继续增加电容量，

电网相序

目前，世界各国的电力系统绝大多数均采用三相制供电方式，所谓三相制就是由三个频率相同、有效值相等、初相位互差120度的电压源组成的供电系统。三相制的供电方式有许多显著优点，例如三相发配电设备在同样功率、电压的条件下比直流或单相交流简单、体积小、效率高、节省材料，三相电动机结构简单、运行可靠、使用和维护方便等等。 本章介绍对称三相电路的基本概念、分析计算方法，不对称三相电路的概念及中点位移，并介绍三相电路的功率及其测量等内容。 7.1 三相交流电路 三相电路的基本结构包括电压源、负载、变压器以及传输线，在这里可以简化为电压源与负载通过导线相连的电路，有关传输线的学习可以作为电力系统专业的深入。忽略变压器可以简化分析，同时也不会影响对三相电路的分析计算问题的理解。 7.1.1 对称三相电源 三相电源来源于三相交流发电机，其中发电机定子AX、BY、CZ为三个完全相同，彼此相差120度的绕组。当磁极（转子）以w角速度匀速旋转时就分别产生三个同频率、等幅值、相位初值互差120度的正弦交流电压。如图7.1.1所示

在三相制中，负载一般也是由三个部分电路组成的，每一部分称为负载的一个相，这样的负载称为三相负载，常见的三相感应电动机便是一例。有了三相负载的概念以后，我们就把以前用二段网络表示的负载称为单相负载。在三相制中常常把若干单相负载分为三组，组合而成三相负载，然后和三相电源相接。在三相制中还会存在一些未经组合的单相负载。

由三相电源、三相负载（包括个别单相负载）和联接导线所组成的电路称为三相电路。三相电路实际上是一种复杂交流电路。 顺便指出，三相制的概念可以推广。在理论上可以制造出任意相数的发电机，产生二相、三相、四相……电压，统称为多相电源。由多相电源供电的体系称为多相制。对称相正弦电压中包含个振幅相等，频率相同的正弦电压，在相位上相邻的两个电压间具有 的相位差。例如对称六相电压中，相邻两电压的相位差为。二相制是一种例外，二相电压中两个相电压的振幅相等，但其相角差不是而是，其实可以把它看成是对称四相制的一半，可称之为“半四相制”。除三相制以外的多相制只在某些特殊场合才会遇到。例如自动控制系统和电气测量仪表中有时用到二相制；在某些整流设备中要应用六相或十二相正弦电源。 7.1.2 三相电源的连接法 在三相电路中，一般有两种接法：形（星形）和形（三角形）。 1.星形连接（形） 将三相绕组的末端XYZ联在一起，用N表示，成为中点，再将始端ABC引出与负载相 连，成为端线（俗称火线），这样的连接称为星型连接，如图7.1.3所示。此时若将负载也接成星型，中点用N′表示。电源和负载中点的连线称为中线（俗称地线），这种三相电路称为三相四线制，这种电路相当于三个单相电路，中线为三个单相电路的公共回线。 端线与中线间的电压为相电压、、，简写为、、；端线与端线之间的电压称为线电压，如、、。

单相功率因数检测电路设计

仪器科学与电气工程学院 本科毕业论文（设计）开题报告 题目：单相功率因数检测电路设计 学生姓名：学号： 专业：电气工程及其自动化 指导教师： 2013年12月20日

1. 选题依据 1.1 选题背景 功率因数是指电力网中线路的视在功率供给有功功率的消耗所占百分数。在电力网的运行中功率因数越大则电路中的视在功率供给有功功率就越大，无功功率的消耗就越少。用户功率因数的高低对电力系统发、供、用电设备的充分利用有着显著的影响。无功补偿可以降低电能损耗、挖掘发供电设备潜力、改善供电电压质量。 对运行中的发电设备来讲，负载的功率因数越低，则由电源输出并被负载所吸收的有功功率也越小，这说明发电设备的容量仅有一小部分被有效利用，其余部分只是在电源与负载之间进行无用的功率交换。这样实质上等于发电设备的潜力未能得到充分的发挥。为了提高发电设备的利用率，所以必须提高负载的功率因数。 近年来，随着我国国民经济GDP（国民生产总值）的不断增长，我国的电力工业也有了长足的发展，同时电力网中的无功问题也逐渐引起人们的广泛关注，这是由于随着电力电子技术的飞速发展，各种电力电子装置的电力系统、工业、交通及家庭中的应用日益广泛。而大多数电力电子的装置的功率因数很低，它们所消耗的无功功率在电力系统所输送的电量中占有很大的比例。无功功率增加会导致电流的增大，设备及线路的损耗增加，导致大量有功电能损耗。同时使功率因数偏低、系统电压下降。无功功率如果不能就地补偿，用户负荷所需要的无功功率全靠发、配电设备长距离提供，就会使配电、输电和发电设备不能充分发挥作用，降低发、输电的能力，使电网的供电质量恶化，严重时可能会使系统电压崩溃，造成大面积停电事故，这对我们日常生活造成了很大影响。 然而,我国和世界上的发达国家(美国、日本)相比,无论从电网功率因

SG-501A电工电子实验装置

SG-501A电工电子实验装置 产品名称：电工电子实验装置 产品型号：SG-501A 产品价格：31800 元 产品信息： “SG-501A 电工电子实验装置” 是上海朔光公司在总结国内电工实验设备基础上采用成熟的技术推出的新型实验装置，综合了目前我国大学本科、专科、中专及职校“ 电路分析” 、“ 电工基础” 、“ 电工学”“电子学” 、“ 电机控

制” 、“ 继电接触控制” 及“ 电力拖动” 等课程实验大纲的要求而研制，特 别适用于高等院校现有实验设备的更新换代，及中专、职校等新建或扩建实验室，迅速开设实验课提供了理想的实验设备。 一、功能 1 、本装置可提供实验所需的交流电源、低压直流电源、可调恒流源、函数信 号发生器（含频率计）、受控源、交直流测量仪表（电压、电流、功率、功率 因数）、各实验挂箱及电机等。 2 、能完成“ 电工基础” 、“ 电工学” 中的叠加、戴维南、双口网络、谐振、选频及一、二阶电路等实验。 3 、能完成“ 电路分析” 、“ 电工学” 中的单相、三相、日光灯、变压器、 互感器及电度表等实验。 4 、能完成“ 电机控制” 、“ 继电接触控制” 及“ 电力拖动” 等课程实验。 5 、能完成“数字电路”、“模拟电路”等实验。 二、技术性能 1 、输入电源：三相四线 ( 或三相五线 ) 380V±10% 50Hz 2 、工作环境：温度 -10℃～ + 40℃相对湿度＜ 85%( 25℃ ) 海拔＜4000m 3 、外形尺寸： 167×73× 153cm 3 4 、装置容量：＜ 1.5KVA

三、装置的配备 装置主要由电源仪器控制屏、实验桌、实验挂箱及三相鼠笼电机等组成。( 一 )01 电源仪器控制屏 控制屏为铁质双层亚光密纹喷塑结构，铝质面板。为实验提供交流电源、直流电源、恒流源、受控源、数控信号源及各种测试仪表等。具体功能如下： 1 、主控功能板 1.1 三相 0 ～ 450V 及单相 0 ～ 250V 连续可调交流电源。配备一台三相同轴联动自耦调压器，规格为 1.5KVA/0 ～ 450V ，克服了三只单相调压器采用链条结构或齿轮结构组成的许多缺点。可调交流电源输出处设有过流保护技术，相间、线间过电流及直接短路均能自动保护，克服了调换保险丝带来的麻烦。配有三只指针式交流电压表，通过切换开关可分别指示三相电网电压和三相调压输出电压。 1.2 提供两路低压稳压直流 0.0 ～ 30V/ 1A 连续可调电源，配有数字式电压表指示输出电压，电压稳定度≤0.3% ，电流稳定度≤0.3% ，设有短路软截止保护和自动恢复功能。 1.3 提供一路 0 ～ 500mA 连续可调恒流源，分 2mA 、 20mA 、 500mA 三档，负载稳定度≤5×10 -4 ，额定变化率≤ ５ ×10 -4 ，配有数字式直流毫安表指示输出电流，具有输出开路、短路保护功能。 1.4 设有照明 220V/30W 日光灯一盏，供实验照明用；还设有 220V/30W

三相电路电压、电流及相序的测量

4.9 三相交流电路电压、电流和相序的测量 4.9.1 实验目的 1. 识别三相负载星形连接、三角形连接的方法以及线电压、相电压、线电流、相电流、中线电压、中线电流的表示关系。 2. 验证上述两种连接方式线电压与相电压、线电流与相电流之间的关系。 3. 用实验的方法研究三相四线制电路中的中线作用。 4. 掌握三相交流电路相序判定的测量方法。 4.9.2 实验预习要求 1. 预习三相交流电路的基本原理。 2. 熟悉实验步骤。 3. 掌握相序测量的计算方法。 4.9.3 基本原理 1. 三相交流电的输出： 如图4.9-1所示，三相交流发电机发出按正幅值（或相应零值）A →B →C 顺序输出电压，其幅值相等、频率相同、彼此相位差也相等。电动势及端电压表示如下： 2. 电压相量图： 线电压与相电压之间的关系如图4.9-2所示。 3. 负载连接方式 （1）星形连接（Y 连接—三相三线制及Y 0—三相四线制）（如图4.9-3所示） （2）三角形接法（?接法—三相三线制），（如图4.9-4所示）。 （3）线电压、相电压、线电流、相电流等表示法。(如表4.9-1所示)。 sin sin(120)sin(240) sin(120) A B C U t U t U t t ωωωω???==-=-= +303030AB A B A BC B C B CA C A C U U U U U U U U U ???? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ? =-=∠=-=∠=-=∠图4.9-2 图4.9-1 sin sin(120)sin(240) sin(120) A B C m m m m E t E t E t E t e e e ωωωω???==-=-= +

电路基础实验实验十四_功率因数及相序的测量

实验十四功率因数及相序的测量 执笔人： 实验成员： 班级：自动化二班

实验十四功率因数及相序的测量 一、实验目的 1.掌握三相交流电路相序的测量方法。 2.熟悉功率因数表的使用方法，了解负载性质对功率因数的影响。 二、原理说明 图14-1为相序指示器电路，用以测定三相电源的相序A、B、C （或U、V、W）。它是由一个电容器和两个瓦数相同的白炽灯联接成的星形不对称三相负载电路。如果电容器所接的是A相，则灯光较亮的是B相，较暗的是C相。（相序是相对的，任何一相均可作为A相，但A相确定后，B相和C相也就确定了）。 图14-1 为了分析问题简单起见

设 X C ＝R B ＝R C ＝R ； U A ＝ο 0∠U P ＝U P ，则 ()()()()()()()()相灯光较亮。，故由于B U U U UP Uc U j U j U j U U Uc Uc U U U U j U j U j U U U U C B P P P P N N P B P P P P N N B B ''P 0.4266.03.0'4.1384.0266.03.06.02.02321'' 1.49466.13.0'6.10149.1466.13.06.02.02321'22P 22'φοο=+= -∠=--=+--??? ? ??+-=-==+= -∠=--=+--??? ? ??--=-= 三、实验设备 R R jR R j U R j U jR U U P P P N N 11112321123211'++-??? ?????? ??+-+??? ?????? ??--+???? ??-=

三相电路电压电流及相序的测量

三相电路电压电流及相 序的测量 GE GROUP system office room 【GEIHUA16H-GEIHUA GEIHUA8Q8-

4.9 三相交流电路电压、电流和相序的测量 4.9.1 实验目的 1. 识别三相负载星形连接、三角形连接的方法以及线电压、相电压、线电流、相电流、中线电压、中线电流的表示关系。 2. 验证上述两种连接方式线电压与相电压、线电流与相电流之间的关系。 3. 用实验的方法研究三相四线制电路中的中线作用。 4. 掌握三相交流电路相序判定的测量方法。 4.9.2 实验预习要求 1. 预习三相交流电路的基本原理。 2. 熟悉实验步骤。 3. 掌握相序测量的计算方法。 4.9.3 基本原理 1. 三相交流电的输出： 如图4.9-1所示，三相交流发电机发出按正幅值（或相应零值）A →B →C 顺序输出电压，其幅值相等、频率相同、彼此相位差也相等。电动势及端电压表示如下： 2. 电压相量图： 线电压与相电压之间的关系如图4.9-2所示。 3. 负载连接方式 2sin 2sin(120)2sin(240) 2sin(120) A B C U U t U U t U U t U t ωωωω?? ?==-=-= +330330330AB A B A BC B C B CA C A C U U U U U U U U U U U U ???? ? ???? ? ?????=-=∠=-=∠=-=∠图4.9- 图4.9-1 sin sin(120)sin(240) sin(120) A B C m m m m E t E t E t E t e e e ωωωω?? ?==-=-=+