感性负载的测量及功率因数
三相功率的测量
实验七三相功率的测量实验目的1.学习用三瓦特计法和二瓦特计法测量三相功率。
2.了解在三相电感性负载情况下，功率因数对二瓦特计读数的影响。
实验设备与器材多功能电路装置，异步电动机。
实验原理1.三相负载的总功率等于各相负载功率之和，因此测量三相总功率可以用三只瓦特计（即单相有功功率表）分别测出每一相的有功功率，然后三者相加。
如若负载是对称的，则可以用一只瓦特计测量其中一相的有功功率，然后乘3，就得到三相总的有功功率。
图1（a）是三瓦特计法功率表接法示意图。
图中功率表是简化画法，圆圈内竖线表示电压线圈，横线表示电流线圈。
从图中看出，这种方法适用于三相四线制电路。
图1 三瓦特计法和二瓦特计法功率表接法示意图2.在三相三线制电路中常用二瓦特计法来测量三相总功率。
图1（b）是二瓦特计法功表接法示意图。
由于三相瞬时功率p等于每一相瞬时功率之和，即p=p A+p B+p C=u A i A+u B i B+u C i C在三相三线制电路中i A+i B+i C=0,i C=−i A−i B故p=p A+p B+p C=u A i A+u B i B+u C(−i A−i B)=(u A−u C)i A+(u B−u C)i B=u AC i A+u BC i B瞬时功率p对时间积分，并取平均值，得平均功率P=P1+P2=U AC I A cosα+U BC I B cosβ式中，α为U AC和I A之间的相位差角，β为U BC和I B之间的相位差角。
当负载对称，相电压与相电流相位差为φ时，则α=-（30°-φ），β=（30°＋φ）。
有关对称负载星形接法时的相量图如图2所示。
图2 对称负载星形接法时的相量图若φ=0°，P1=P2，则三相功率P=P1＋P2=2P1若φ=60°，P1为正值，P2=0，则三相功率P=P1若φ<60°，P1、P2均为正值，则三相功率P=P1＋P2。
实验四 交流阻抗参数的测量和功率因数的改善
实验四交流阻抗参数的测量和功率因数的改善一、实验目的1．测量交流电路的参数。
2．验证提高感性负载功率因数的方法，体会提高功率因数的意义。
3．设计感性负载电路中补偿电容的大小。
4．学会使用单相功率表。
二、预习要求1．掌握交流电路中电流、电压间的相量关系及提高功率因数的意义和方法。
2．当外加电压不变，感性负载并联电容后，线路的总电流如何变化？它对R、L串联支路电流及功率有无影响？画出相量图。
3．熟悉功率表的选择与使用方法。
二、实验原理1、日光灯电路及其原理说明：（1）日光灯电路如图4-1所示，它由日光灯管，镇流器和启辉器主要部件组成。
A、灯管是一根玻璃管，其内壁涂有荧光粉，两端各有一个阳极和灯丝，前者为镍丝，后者为钨丝，二者焊在一起，管内充有惰性气体和水银蒸气。
B、启辉器由封在充有惰性气体的玻璃泡内的双金属片和静触片组成，双金属片和静触片都具有触头。
C、镇流器是一个带铁心的电感线圈。
图4-1（2）工作原理：当日光灯刚接通电源时，启辉器的两个触头是断开时，电路中没有电流，电源电压全加在起辉器的两个触头之间产生辉光放电，电流通过起辉器，灯丝和镇流器构成通路，对灯丝加热，灯丝发出大量电子。
起辉器放电时产生大量的热量，使双金属片受热膨胀至使触头闭合，导致放电结束。
双金属片冷却后两触头断开，通路被切断，在触头被切断的瞬间镇流器产生相当高的自感电动势与电源电压串联加在灯管的两端，启动管内的水银蒸气放电，这时辐射出的紫外线照到管内壁的荧光粉上发出白光。
灯管放电后，电源电压大部分加在镇流器上，灯管两端电压（既启辉器两触头之间的电压）较低，不能使起辉器光线光放电，因而其触头不能再接触。
在电网交流电的作用下，灯管两端的灯丝和阳极之间电位不断地发生变化，一端为正电位时另一端为负电位。
负电位端发射电子，正电位端吸收电子，从而形成为电流通路。
启辉过程：电源（220V）接通→氖气电离放电产生热→两电极通→灯丝热发射电子→辉光管极间电压为0，断开→镇流器产生感应电动势（>220V）→水银蒸汽游离放电→荧光灯发光2、功率因数的提高：（1）功率因数：对于一个无源二端网络，如下图4-2所示，它所吸收的功率P=UIcos φ，其中cosφ称为功率因数。
三相交流电功率因数提升实验
三相交流电功率因数提升实验
三相交流电功率因数提升实验，通常是为了提高电力系统的功率因数，减少无效功率的损失，提高电能利用率。
具体实验步骤如下：
实验器材：
1. 三相交流电源
2. 三相感性负载
3. 电容器
4. 电压表、电流表
实验步骤：
1. 连接三相交流电源和三相感性负载，测量电路的电压和电流值，记录下来。
2. 接入电容器，注意电容器的额定电压和容量要与负载匹配。
3. 测量电路的电压和电流值，记录下来。
4. 计算电路的功率因数，即功率因数=有功功率/视在功率，其中有功功率=电压×电流×功率因数，视在功率=电压×电流。
5. 比较加入电容器前后的功率因数变化，分析电容器对功率因数的影响。
注意事项：
1. 实验时要注意安全，避免触电等危险。
2. 电容器的接入要注意极性，不要接反。
3. 测量电压和电流时，要选择合适的测量范围，避免测量误差。
4. 实验结束后，要关闭电源和电容器开关，避免电容器长时间带电。
关于功率因数的详细解析
关于功率因数的详细解析功率因数（Power Factor）是衡量电气设备效率高低的一个系数。
它的大小与电路的负荷性质有关，如白炽灯泡、电阻炉等电阻负荷的功率因数为1，一般具有电感性负载的电路功率因数都小于1。
功率因数低，说明无功功率大，从而降低了设备的利用率，增加了线路供电损失。
关于功率因数的讨论网上也有不少文章，但很多人仍然对一些概念存有误解，这将为系统的设计带来诸多危害，有必要在此再加以澄清。
一、功率因数的由来和含义在电气领域的负载有三个基本品种：电阻、电容和电感。
电阻是消耗功率的器件，电容和电感是储存功率的器件。
日常所用的交流电在纯电阻负载上的电压和电流是同相位的，即相位差q = 0°，如图1(a)所示；交流电在纯电容负载上的电压和电流关系是电流超前电压90°(q =90°)，如图1(b)所示；交流电在纯电感负载上的电压和电流关系是电流滞后电压90°(q = -90°)，如图1(c)所示。
图1 不同性质负载上的电流电压关系功率因数的定义是： (1)在电阻负载上的有功功率就是视在功率，即二者相等，所以功率因数F=1。
而在纯电容和纯电感负载上的电流和电压相位差90°，所以所以功率因数F=cosq = cos90°=0，即在纯电容和纯电感负载上的有功功率为零。
从这里可以看出一个问题，同样是一个电源，对于不同性质的负载其输出的功率的大小和性质也不同，因此可以说负载的性质决定着电源的输出。
换言之，电源的输出不取决于电源的本身，就像一座水塔的供水水流取决于水龙头的开启程度。
从上面的讨论可以看出，功率因数是表征负载性质和大小的一个参数。
而且一般说一个负载只有一种性质，就像一个人只有一个身份证号码一样。
这种性质的确定是从负载的输入端看进去，称为负载的输入功率因数。
一个负载电路完成了，它的输入功率因数也就定了。
功率因数实验报告
功率因数实验报告功率因数实验报告一、引言功率因数是电力系统中一个重要的参数，它反映了电路中有用功与视在功之间的比例关系。
功率因数的大小直接影响电路的效率和能耗。
本实验旨在通过测量电路中的功率因数，探究不同电器对功率因数的影响，并分析其原因。
二、实验目的1. 了解功率因数的概念和计算方法；2. 掌握测量功率因数的实验方法；3. 分析不同电器对功率因数的影响因素。
三、实验仪器与材料1. 电源；2. 电流表；3. 电压表；4. 电阻箱；5. 电容器。
四、实验原理功率因数（Power Factor）是指电路中有用功与视在功之比，用来反映电路中有功电流和视在电流之间的相位差。
功率因数的计算公式如下：功率因数 = 有用功 / 视在功五、实验步骤1. 将电源接入电路，并接上电流表和电压表，测量电路中的电流和电压值；2. 通过计算得到电路中的有用功和视在功；3. 根据计算结果得到功率因数的数值；4. 更换不同电器，重复以上步骤，记录不同电器的功率因数。
六、实验结果与分析在实验中，我们分别测量了不同电器的功率因数，并进行了分析。
以下是实验结果的总结：1. 灯泡：功率因数为1灯泡是一种纯阻性负载，其功率因数为1，即有用功等于视在功。
这是因为灯泡是通过电阻来发光的，没有无功功率的产生。
2. 电风扇：功率因数为0.8电风扇是一种感性负载，其功率因数小于1。
感性负载的特点是在电压波形的正半周上，电流滞后于电压，产生一定的无功功率。
3. 电冰箱：功率因数为0.9电冰箱是一种容性负载，其功率因数接近1。
容性负载的特点是在电压波形的正半周上，电流超前于电压，产生较少的无功功率。
通过对不同电器功率因数的测量，我们可以得出以下结论：- 纯阻性负载的功率因数为1，无无功功率的产生；- 感性负载的功率因数小于1，有一定的无功功率的产生；- 容性负载的功率因数接近1，无功功率较少。
七、实验总结本实验通过测量不同电器的功率因数，探究了不同电器对功率因数的影响因素。
实验二、交流电路参数测量与功率因数的改善
实验二、单相交流电路实验预习：一、实验目的 1、通过对R-L 串联电路及其与C 并联的单相交流电路的实际测定，查找出它们的电压、电流及功率之间的关系。
2、学习电路元件参数的测量方法（间接法测定R 、r 、L 、C 等）。
3、掌握感性负载并联电容提高功率因数的方法，并进一步理解其实质。
4、学习并掌握功率表的使用。
二、实验原理 1、R-L 串联电路LXRrSZ图1-8-1 R-L 串联电路图1-8-1表示了一个R-L 串联电路，其电感为空心线性电感。
由于空心线性电感的内阻不可忽略，这里用内阻r 与理想电感X L 串联来代替空心电感，设其总阻抗为Z S 。
根据0=∑U ，列出Lr R S R U U U U U U ++=+= 电感线圈上的正弦电压U S 将超前电流I 一个ϕ1角度，相量图如图1-8-2所示。
由相量图上的电压三角形，根据余弦定理，得：U S 2 = U R 2 +U 2 -2 U U R Cos ϕ1从而求出ϕ1，而U （R + r ）=U Cos ϕ1式中U （R + r ）=U R + U r又因为U L =U Sin ϕ1 ，这样可求得： R =U R / I 1 ； r = U r / I 1；X L =U L /L ； L =X L /ω =X L / 2πf2、研究感性负载电路提高功率因数的方法。
感性负载电路的功率因数一般比较低，为了提高电路的功率因数，常在感性负载电路的两端并联电容器，以提高电路的功率因数。
并入电容后的电压、电流相量图如图1-8-3所示。
电容支路的电流I C 在相位上超前电源电压90º（以U 为参考）。
图1-8-2 R-L 串联电路中电压、电流相量图图1-8-3 感性负载并联电容后的电流相量图R并联电容后线路的总电流 0=∑I CI I I +=1 由图1-8-3的相量图，根据余弦定理得：I 12 = I C 2 +I 2 -2 I I C COS （90º + ϕ）：式中 COS （90º + ϕ）= -Sin ϕ 。
感性负载功率因数的提高实验报告
感性负载功率因数的提高实验报告感性负载功率因数的提高实验报告引言：功率因数是电力系统中一个重要的参数，它反映了电路中有功功率和视在功率的比值。
在实际应用中，低功率因数会导致电网负载的增加，降低电能的传输效率，增加线路的损耗。
因此，提高感性负载的功率因数对电力系统的稳定运行和能源利用具有重要意义。
实验目的：本实验旨在通过改变感性负载的电感值，研究电感对负载功率因数的影响，并探讨提高感性负载功率因数的方法。
实验装置：1. 交流电源：提供实验所需的交流电源。
2. 电感器：用于改变感性负载的电感值。
3. 电流表：用于测量电路中的电流。
4. 电压表：用于测量电路中的电压。
5. 功率因数表：用于测量负载的功率因数。
实验步骤：1. 将交流电源接入电路，并连接电感器、电流表和电压表。
2. 调节交流电源的电压，使其保持稳定。
3. 测量电路中的电流和电压，计算得到负载的功率因数。
4. 更换不同电感值的电感器，重复步骤3，记录不同电感值下的功率因数。
实验结果：通过实验测量和计算，得到了不同电感值下的负载功率因数。
结果显示，随着电感值的增加，负载的功率因数逐渐提高。
这是因为电感器的引入使得负载电流滞后于电压，从而减小了视在功率。
讨论：为了进一步提高感性负载的功率因数，我们可以采取以下措施：1. 并联电容器：通过并联适当容值的电容器，可以补偿感性负载的滞后功率，提高功率因数。
2. 调整电感值：通过调整电感器的电感值，可以使负载电流与电压的相位差减小，从而提高功率因数。
3. 优化电路设计：在电路设计阶段，可以合理选择电感值和电容值，以达到较高的功率因数。
结论：通过本实验，我们验证了电感对感性负载功率因数的影响，并探讨了提高功率因数的方法。
在实际应用中，合理选择电感值和电容值，优化电路设计，可以有效提高感性负载的功率因数，提高电能的传输效率，降低电网负载，实现能源的可持续利用。
总结：本实验通过实际测量和计算，研究了感性负载功率因数的提高方法。
5-2、感性电路功率因数的提高实验
实验5-2 感性电路功率因数的提高实验周佳朝201113050113实验目的：1． 掌握正弦交流电路中电压、电流的相量关系。
2． 了解电感性负载并联电容器提高功率因数的原理，从而认识提高功率因数的意义。
3． 学习用实验方法求取线圈的参数。
4． 学习功率表的正确使用方法。
5. 了解日光灯电路及其工作原理。
6. 学习用相量法分析交流电路。
7. 掌握并联电容法改善感性电路功率因数的方法。
实验假设：假设随着并联电容C 的增大功率因数也随之不断增大，但是小于1。
实验原理：（1）提高功率因数的意义。
电源设备的容量是视在功率S ＝UI ，而其输出的有功功率P 为UIcos,为了充分利用电源设备的容量，就要求提高电路的功率因数；另外，当负载的有功功率P 和电压U 一定时，功率因数越高，输出电线路中的电流就越小，在输电线路电阻上消耗的功率也就越小，因此提高功率因数对电力系统的运行十分重要，有很大的经济意义。
提高电网的功率因数，对于降低电能损耗、提高发电设备的利用率和供电质量有重要的经济意义。
（2）提高功率因数的方法。
、针对实际用电负载多为感性、功率因数较低的情况，点单而又易于是实现的提高功率因数的方法就是在负载两端并联电容器。
负载电流中含有感性武功电流分量，并联电容的目的就是取其容性无功电流分量补偿负载感性无功电流分量。
如图1 所示并联电容以后，电感性负载本身 电流和负载的功率因数均未改变，但是电源电压与线路电流之间的相位差减小了。
这里所说的功率因数的提高，指的是提高电源或电网的功率因数，而负载本事的功率因数不变。
改变电容器的电阻值可以实现不同程度的补偿，合理的选取电容值，便可以达到所要求的功率因数。
实验中以荧光灯作为研究对象，荧光灯电路属于感性负载，但镇流器有铁心，它与线性电感线圈有一定的差别，严格地说，荧光灯电路为非线性负载。
（3）荧光灯电路结构和工作原理。
荧光灯电路由灯管、启动器和镇流器组成。
如图2所示。
ϕϕcos ϕ Ucos P ＝I灯管。
感性负载功率因数的提高实验报告
感性负载功率因数的提高实验报告摘要：本实验通过在感性负载电路中加入电容并调节电容容值来提高功率因数。
实验结果表明，加入适当的电容可以有效地提高功率因数，达到降低损耗、提高效率的目的。
一、实验目的1. 掌握感性负载电路中电容改变功率因数的方法；2. 建立感性负载电路的等效电路模型；3. 分析电路中电容的作用原理及影响因素。
二、实验原理感性负载交流电路中，负载电感所带来的电动势会与电源电压之间产生相位差，而这种相位差会导致功率因数降低，能效下降。
而通过在电路中串联一个电容，可以弥补电感带来的相位差，进而提高功率因数。
所以设计实验的主要原理就是利用电容对电路中电感带来的相位差达到补偿的目的，从而达到提高功率因数的目的。
三、实验步骤及数据记录1. 按照实验原理的要求铺设电路；2. 测量负载电路的电压、电流及相位差，记录实验数据；3. 逐步调整加入电容的容值，重新测量电路参数及相位差，记录实验数据；4. 绘制电路参数与电容容值之间的关系图表。
四、实验结果及分析根据实验数据记录的结果，通过计算和曲线分析得出如下结论：1. 成功地实现了在感性负载电路中加入电容，并调节电容容值达到提高功率因数的目的；2. 实验数据表明，当电容容值为75μF时，电路的功率因数最大，电路的效率最高；3. 综合观察实验数据及分析结果，电容容值过小或过大均会导致电路功率因数下降，电路效率降低；电容容值适当，电路功率因数会稳定提高，而电路损耗则会相应降低。
五、实验结论本实验成功利用电容补偿感性负载交流电路的相位差，从而提高了电路的功率因数，达到了提高效率并降低损耗的目的。
实验结果表明，电容的容值大小及电路的等效电路模型都是影响电路功率因数的重要因素。
5-2、感性电路功率因数的提高实验
实验5-2 感性电路功率因数的提高实验周佳朝201113050113实验目的：1． 掌握正弦交流电路中电压、电流的相量关系。
2． 了解电感性负载并联电容器提高功率因数的原理，从而认识提高功率因数的意义。
3． 学习用实验方法求取线圈的参数。
4． 学习功率表的正确使用方法。
5. 了解日光灯电路及其工作原理。
6. 学习用相量法分析交流电路。
7. 掌握并联电容法改善感性电路功率因数的方法。
实验假设：假设随着并联电容C 的增大功率因数也随之不断增大，但是小于1。
实验原理：（1）提高功率因数的意义。
电源设备的容量是视在功率S ＝UI ，而其输出的有功功率P 为UIcos ,为了充分利用电源设备的容量，就要求提高电路的功率因数；另外，当负载的有功功率P 和电压U 一定时，功率因数越高，输出电线路中的电流就越小，在输电线路电阻上消耗的功率也就越小，因此提高功率因数对电力系统的运行十分重要，有很大的经济意义。
提高电网的功率因数，对于降低电能损耗、提高发电设备的利用率和供电质量有重要的经济意义。
（2）提高功率因数的方法。
、针对实际用电负载多为感性、功率因数较低的情况，点单而又易于是实现的提高功率因数的方法就是在负载两端并联电容器。
负载电流中含有感性武功电流分量，并联电容的目的就是取其容性无功电流分量补偿负载感性无功电流分量。
如图1 所示并联电容以后，电感性负载本身 电流和负载的功率因数均未改变，但是电源电压与线路电流之间的相位差减小了。
这里所说的功率因数的提高，指的是提高电源或电网的功率因数，而负载本事的功率因数不变。
改变电容器的电阻值可以实现不同程度的补偿，合理的选取电容值，便可以达到所要求的功率因数。
实验中以荧光灯作为研究对象，荧光灯电路属于感性负载，但镇流器有铁心，它与线性电感线圈有一定的差别，严格地说，荧光灯电路为非线性负载。
（3）荧光灯电路结构和工作原理。
荧光灯电路由灯管、启动器和镇流器组成。
如图2所示。
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1套 若干 若干
三、实验原理
AC220V
•
I• C
I• C IC
•
I•I •
•U
I
•
I RL
•
•
I
I RL
*
*
•
•
U
*
•
IC
U RL
镇流器
C
日光灯
•
UR
启动器
随着电容C的增大，功率因数 先是逐渐增大，然后由于出现过补 偿而开始减小。
四、电路器件及连接*来自AC220V*
* L
C
R 启动器
1. 电源、保险丝板
实验2.6 感性电路的测量及功率因数的提高
一、实验目的
1.进一步熟悉日光灯电路的工作原理。 2.进一步掌握交流电路中电压、电流的相量关系。 3.学习感性负载电路提高功率因数的方法。 4.学习交流电压表、电流表、功率表的使用。
二、实验器材
交流电压表
1台
交流电流表
1台
单相功率表
1台
日光灯电路板 电流插孔 电容器
2. 电容器、镇流器板
镇流器
电容
3. 单相电量仪表板接线
4.电流插口接线
*
•
AC220V
U
•
U RL
镇流器
日光灯
•
UR
启动器
*
5.电路接线方法 AC220V
*
* L
C
R 启动器
五、注意事项
1、操作中要严格遵守先接线，后通电；先断电， 后拆线的原则。 2、接好线路经检查无误后，方可通电实验。
3、注意电流表的正确使用方法。