實驗二、交流電路參數(shù)測量與功率因數(shù)的改善

圖1-8-2R-L串聯(lián)電路中電壓、電流相量圖由于空心線性電感的內(nèi)阻,U載并聯(lián)電容后的電流相量圖試驗二、單相溝通電路圖1-8-2R-L串聯(lián)電路中電壓、電流相量圖由于空心線性電感的內(nèi)阻,U載并聯(lián)電容后的電流相量圖試驗預(yù)習：一、試驗?zāi)康?、通過對RL串聯(lián)電路及其與。并聯(lián)的單相溝通電路的實際測定，查找出它們的電壓、電流及功率之間的關(guān)系。2、學習電路元件參數(shù)的測量方法（間接法測定八L、C等）。3、把握感性負載并聯(lián)電容提高功率因數(shù)的方法，并進一步理解其實質(zhì)。4、學習并把握功率表的使用。二、試驗原理1、R-L串聯(lián)電路圖1-8-1R-L串聯(lián)電路圖1-8-1表示了一個R-L串聯(lián)電路，其電感為空心線性電感。不行忽視，這里用內(nèi)阻r與抱負電感Xl串聯(lián)來代替空心電感,設(shè)其總阻抗為Zs。依據(jù)ZU=O，列出U=電感線圈上的正弦電壓Us將超前電流/一個9/角度，相量圖如圖1-8-2所示。由相量圖上的電壓三角形，依據(jù)余弦定理，得：Us2=U/+02_2uuRCos（pi從而求出夕/,而U（R+r）=UCos（pl式中U<…=Ur+U「又由于Ul=USincpi，這樣可求得：R=Ur/Ii；r=Ur/h;Xl=Ul/L；L=Xl/^=Xl/2Jif2、討論感性負載電路提高功率因數(shù)的方法。感性負載電路的功率因數(shù)一般比較低，為了提高電路的功率因數(shù)，常在感性負載電路的兩端并聯(lián)電容器，以提高電路的功率因數(shù)。并入電容后的電壓、電流相量圖如圖1-8-3所示。電容支路的電流/c在相位上超前電源電壓90。（以。為參考）。并聯(lián)電容后線路的總電流Xi=oi=L+ic由圖1-8-3的相量圖，依據(jù)余弦定理得：h2=1*+P.2iicCOS（90。+（P）：式中COS〈90。+（p）=-Sincpo這樣，只要測量出/、/八Ic，即可依據(jù)上式求得。角及COS（pi，由于角°v//,所以COS（p>COS⑵,功率因數(shù)得以提高。由此可以充分說明感性負載電路并聯(lián)電容后，能夠提高電路的功率因數(shù)，并入的電容容量由下式打算：c=（tg（p!-tg（p）P/^U2；式中e,e為并聯(lián)電容補償前和補償后的功率因數(shù)角。3、功率表的結(jié)構(gòu)、接線與使用。功率表（又稱瓦特表）是一種動圈式儀表，其電流線圈與負載串聯(lián)（兩個電流線圈可串聯(lián)或并聯(lián)，因而可得兩個電流量限），其電壓線圈與負載并聯(lián)，電壓線圈可以與電源并聯(lián)使用，也可與負載并聯(lián)使用，此即為并聯(lián)電壓線圈的前接法與后接法之分，后接法測量會使讀數(shù)產(chǎn)生較大的誤差，因并聯(lián)電壓線圈所消耗的功率也計入了功率表的讀數(shù)之中。圖1-8-4是功率表電壓線圈前接法的外部連接線路。*uOO0450VQQ*II0——5A圖1-8-4功率表外部連接電路三、預(yù)習要求與計算仿真1、本次試驗涉及到以下儀器：功率表、溝通電壓表、溝通電流表、自耦調(diào)壓器。關(guān)于這些設(shè)施的使用說明，詳見附錄，在正式試驗前應(yīng)予以預(yù)習。2、依據(jù)圖1-8-5中的電路參數(shù)，估算出待測量的電流、電壓值，記入表中，以便與試驗測量的數(shù)據(jù)比較，并關(guān)心正確選定測量儀表的量程。3、采用PSPICE仿真軟件，依據(jù)圖1-8-5,選擇合適參數(shù)，設(shè)計仿真電路，并試運行。（PSPICE仿真軟件的使用方法詳見附錄）四、留意事項1、本試驗用溝通市電100V,務(wù)必留意用電和人身平安。2、在接通電源前，應(yīng)先將自耦調(diào)壓器手柄置在零位上。調(diào)整時，使其輸出電壓從零開頭漸漸上升，每次改接試驗線路或試驗完畢，都必需先將其旋柄漸漸調(diào)回零位，再斷電源。必需嚴格遵守平安操作規(guī)程。3、功率表要正確接入電路，使用時留意試驗電流、電壓不超過功率表電壓和電流的量限，讀數(shù)時應(yīng)留意量程和標度尺的折算關(guān)系。五、思索題1、為什么電感性負載在并聯(lián)電容器后可以提高功率因數(shù)？是否并聯(lián)電容越大，功率因數(shù)越高？2、RL串聯(lián)電路在并聯(lián)電容后，電路的總功率P及RL支路中的電流怎樣變化？3、電感性負載串聯(lián)電容后線路的功率因數(shù)是否發(fā)生變化？4、為什么不用串聯(lián)電容的方法來提高線路的功率因數(shù)？試驗內(nèi)容：一、試驗線路試驗線路如圖1-8-5所示。（?為電流插座，用來串入電流表測量電流力，左）

圖1-8-5單相溝通電路功率因數(shù)改善的試驗電路二、試驗設(shè)施序號名稱規(guī)格型號數(shù)量1功率表D34-212溝通電流表D35-113溝通電壓表D36-114自耦調(diào)壓器5試驗線路板6線性電感1500匝3000匝17滑動變阻器330/21三、試驗步驟按圖1-8-5線路接線，取R=330C（試驗臺上滑線變阻器取1/3處），電感3000匝。調(diào)整自耦調(diào)壓器，使二次側(cè)輸出電壓為100V。1、3000匝電感線圈負載試驗R-L串聯(lián)電路試驗閉合開關(guān)S,斷開開關(guān)6，即為R-L電路。用功率表、電壓表、電流表量測并讀取U,Ur,Us,LIi，及尸等數(shù)據(jù)，記入表1-8-1中。（留意：此時，電容未并入電路，/二〃）R-L串聯(lián)電路并電容C試驗閉合開關(guān)S,逐步選擇并入的電容。的數(shù)值，并再次測量U,Ur,Us，I,h,Ic及P等數(shù)據(jù)，將不同的電容。值時對應(yīng)的上述數(shù)據(jù)值記入表1-8-1中。2、1500匝電感線圈負載試驗*將圖1-8-5中電感改為線性電感（1500匝，40mH）,重復(fù)1試驗步驟。四、表格與數(shù)據(jù)表1-8-1\數(shù)據(jù)測量值計算值UUrUsIhIcpRXlXc/Zs/rcos(p項目\VAWQ未投CC=1uF02.2uFC=3.2uFC=4.7uF05.7LiFC=6.9uFC=7.9uF五、試驗報告1、依據(jù)試驗所得數(shù)據(jù)，計算出電路中各元件參數(shù)值，填入表中。2、依據(jù)試驗時測量數(shù)據(jù)