功率因数及相序的测量
交流电路实验箱实验指导书
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△型变换的三相灯组负载，日光灯实验组件，多绕组变压器，单相铁芯变压器，电流互感器，R L C元件组，三相电源，交流电压表，交流电流表，秒表等仪器仪表于一体。
设计合理紧凑、美观，操作使用方便。
二、主要技术性能1、输入电源：三相四线制，AC380V±10%，50H，180VA。
2、交流电压表：输入：AC 0--450V交流电流表：输入：AC 0--2A秒表：0--99s3、使用环境条件：温度-10℃-40℃湿度≤80％（40℃）4、实验箱外型尺寸：520mm×340mm×170mm三、实验注意事项1、根据不同的连接方法选择合适的电源（AC220V或AC380V）。
2、实验时，若发现异常现象，应立即关断电源查找原因，排除故障，切记不允许在通电的情况下查找原因。
3、实验过程中如果需要更改接线时，必须切断电源后才能拆接线，以免触电。
4、实验完毕，必须先关掉电源，拔出电源插头，并将仪器设备工具导线等按规定整理好。
四、实验项目实验一、用三表法测量交流电路等效应参数 (3)实验二、日光灯电路实验、改善功率因素实验 (7)实验三、单相铁心变压器特性测试 (10)实验四、电流互感器实验 (12)实验五、变压器同名端判断 (14)实验六、R、L、C元器件特性及参数测试 (16)实验七、三相交流电路电压、电流的测量 (20)实验八、三相交流电路功率的测量 (23)实验九、功率因数及相序的测量 (27)实验十、单相电度表实验 (30)实验一、用三表法测量交流电路等效应参数一、实验目的1、学会用交流电压表、交流电流表和功率表测量元件交流等效参数的方法。
2、学会功率表的接法和使用。
二、原理说明1、正弦交流激励下的元件值和阻抗值，可以用交流电压表、交流电流表及功率表，分别测量出元件两端的电压U ，流过该元件的电流I 和它所消耗的功率P ，然后通过计算得到所求的各值，用交流电压表、交流电流表、功率表测量电路元件参数的方法称为三表法，是用以测量交流电路参数的基本方法。
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。
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 A2、使用环境条件：温度-10℃-40℃湿度＜80％3、实验箱外型尺寸：520mm×390mm×180mm4、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。
发电机和电网的相序测定方法
发电机和电网的相序测定方法1. 简介相序测定是指在电力系统中确定发电机和电网的相序关系的方法。
相序关系是指电网和发电机的相序相同，才能有效地进行能量传输和电力负荷分担。
本文将介绍两种常用的相序测定方法。
2. 磁场旋转方法磁场旋转方法是一种常用的相序测定方法，可通过测量电压和电流信号的相位差来确定相序关系。
首先，将发电机与电网连接，确保发电机运行正常。
然后，将一个单相电流表接在一相发电机输出端的A相，将另一个单相电流表接在电网输入端的A相。
同时，将一个单相电压表接在发电机输出端的A 相，将另一个单相电压表接在电网输入端的A相。
接下来，通过调节发电机的励磁电流，使得电流表读数最小化。
然后，测量两个电压表的读数。
根据电压表的读数，可以计算出两个电压信号之间的相位差。
如果相位差为0度，表示发电机和电网的相序相同；如果相位差为180度，表示发电机和电网的相序相反。
通过对比相位差的测量结果，可以确定发电机和电网的相序关系。
3. 同步机和虚功率测定方法同步机和虚功率测定方法是另一种常用的相序测定方法，可通过测量电压和电流信号的虚功率来确定相序关系。
首先，将发电机与电网连接，确保发电机同步运行。
然后，将一个功率因数表接在发电机输出端，将另一个功率因数表接在电网输入端。
接下来，调节发电机的励磁电流，使得功率因数表的读数最小化。
然后，测量两个功率因数表的读数。
根据功率因数表的读数，可以计算出功率因数的值。
如果功率因数为正值，表示发电机和电网的相序相同；如果功率因数为负值，表示发电机和电网的相序相反。
通过对比功率因数的测量结果，可以确定发电机和电网的相序关系。
4. 比较分析这两种相序测定方法各有优缺点。
磁场旋转方法简单直接，只需进行相位差测量即可确定相序关系。
但是，该方法对接线的要求较高，需要精确地安装电流表和电压表，并且对调节励磁电流需要较高的技术水平。
同步机和虚功率测定方法相对简单，只需进行功率因数测量即可确定相序关系。
三相交流电路功率因数及相序的研究误差分析
三相交流电路功率因数及相序的研究误差分析
研究三相交流电路的功率因数和相序时，可能存在误差的来源和分析如下：
1.测量误差：电路中的仪器和测量设备可能存在精度限制或校准不准确的问题，导致测量结果与实际值存在差异。
2.电源质量：电源本身的质量和稳定性可能会对功率因数和相序的测量产生影响。
例如，电源波形的失真、频率的偏差或电压的波动都可能引入误差。
3.负载特性：如果负载对电源的波形和电压响应有不同的特性，例如非线性负载、电感负载或电容负载等，都可能导致功率因数的测量误差。
4.线路损耗：三相电路中的线路损耗可能会导致电压和功率的实际值与理论值有所偏差，进而影响功率因数的准确测量。
5.环境条件：环境温度、湿度等因素，以及电路布线和接地的质量，都可能对测量结果产生一定的影响。
为降低误差，可以采取以下措施：
1.使用高精度的测量设备，并定期进行校准，确保测量结果的准确性。
2.在测试过程中，尽量消除电源的质量问题，如选择稳定、纹波小的电源供电。
3.对于非线性负载或特殊负载，需要根据实际情况进行修正或使用合适的测量方法和设备。
4.在测量功率因数时，可以采用平均功率因数测量方法，通过长时间的测量来减小测量误差。
5.规范线路布线和接地，确保环境条件对测量结果产生的影响尽可能小。
总而言之，准确测量三相交流电路的功率因数和相序需要注意测量误差的来源，并采取相应的措施以提高测量结果的准确性和可靠性。
电路实验文档实验十功率因数的提高
实验十 功率因数的提高一、实验目的1.了解日光灯结构和工作原理；2.学习提高功率因数的方法；3.了解输电线线路损耗情况，理解提高功率因数的意义。
二、实验原理与说明1.正弦电流电路中，不含独立电源的二端网络消耗或吸收的有功功率P=UI cos ϕ,cos ϕ称为功率因数，ϕ为关联参考方向下二端网络端口电压与电流之间的相位差。
2.在工业用户中，一般感性负载很多，如电动机、变压器等，其功率因数较低。
当负载的端电压一定时，功率因数越低，输电线路上的电流越大，导线上的压降也越大，由此导致电能损耗增加，传输效率降低，发电设备的容量得不到充分的利用。
从经济效益来说，这也是一个损失。
因此，应该设法提高负载端的功率因数。
通常是在负载端并联电容器，这样流过电容器中的容性电流补偿原负载中的感性电流，此时负载消耗的有功功率不变，且随着负载端功率因数的提高，输电线路上的总电流减小，线路损耗降低，因此提高了电源设备的利用率和传输效率。
电路见图10-1。
3.图10—2是供电线路图，在工频下，当传输距离不长、电压不高时，线路阻抗1Z 可以看成是电阻R 1和感抗X 1相串联的结果。
若输电线的始端(供电端)电压为U 1，终端(负载端)电压为U 2，负载阻抗和负载功率分别为()222Z =R +jX 和P 2，负载端功率因数为2=cos λϕ，则线路上的电流为222P I U cos ϕ＝线路上的电压降为12U U -U ∆=输电功率为22221221P P P P P P P I R η∆===++ 式中，P 1为输电线始端测得的功率，P ∆为线路上的损耗功率。
实验时，可以用一个具有较小电阻的元件模拟输电线路阻抗，用日光灯模拟负载阻抗Z 2，研究在负载端并联电容器改变负载端功率因数时，输电线路上电压降和功率损耗情况以及对输电线路传输效率的影响。
图10-1 图10-2 负载的功率因数可以用三表法测U 、I 、P 以后，再按公式P=cos =UIλϕ计算得到，也可以直接用功率因数表或相位表测出。
万用表测量相序的方法
万用表测量相序的方法
万用表可以用来测量相序，具体方法如下：
将万用表的电流文件串联到同一绕组上。
将手动盘式电机按照指定的工作方向，电流端正方向为磁头，电流端负方向为磁头。
用上述方法确定另外两相绕组电阻。
万用表测试三相电源相序的具体方法：在万用表交流5 00 v或750 v电源侧的第一组（B、C三相），使用钢笔和固定在一个阶段的电力供应方面，使用其他笔和同期的侧方（B、C三相），这个时候会得到三个不同的电压值，但是有两个电压值高，几乎相同的情况下，另一个是低的，选择测量端和电源端最低的一个相位到一个相位。
根据该方法，另外两相B和C分别测量。
以上方法仅供参考，请注意安全，如有需要请咨询专业人士。
实验报告6功率因数及相序的测量
实验报告6功率因数及相序的测量一、实验目的1.学习使用电能表测量谐波内容;2.学习使用电容器改善功率因数。
二、实验器材1.电能表2.电阻箱3.电感4.电容5.交流电源6.相序表三、实验原理1.功率因数功率因数是指交流电的实功功率与视在功率之比，代表了电能的有效利用情况。
功率因数越高，电能的利用效率越高。
功率因数的计算公式为：功率因数=实功功率/视在功率2.相序在三相交流电系统中，相序是指三相电流或电压的变化先后顺序。
正常情况下，A相、B相和C相的电流或电压按照一定的顺序进行变化。
如果相序发生了颠倒，会引起系统异常，因此需要进行相序检测。
四、实验步骤1.将电阻箱和电感依次串联到交流电源上，并将末端接入电能表的电压端和电流端；2.依次改变电阻箱的阻值，测量不同负载下的视在功率、实功功率和功率因数；3.使用相序表分别测量正序和反序情况下的相序。
五、实验数据记录与分析1.功率因数的测量结果：负载阻值（Ω）视在功率（VA）实功功率（W）功率因数1010008000.82010007000.73010006000.64010005000.52.相序的测量结果：正序：A相→B相→C相反序：A相→C相→B相根据测量结果可知，当负载阻值增加时，视在功率不变，实功功率减小，功率因数也随之减小。
这是因为负载阻值增加导致了电流和电压的相位差增大，从而减小了有用功的输出。
在电能利用的角度，功率因数越接近于1，电能利用效率越高。
六、实验结论1.功率因数是实功功率与视在功率之比，代表了电能的有效利用情况。
功率因数越高，电能利用效率越高；2.对于给定的负载，当负载阻值增加时，功率因数减小；3.相序检测可以判断三相电流或电压的变化先后顺序，保证系统的正常运行。
七、实验心得通过本次实验，我学习到了功率因数和相序的概念，并掌握了测量功率因数和相序的方法。
通过具体实验操作，加深了对功率因数和相序的理解。
在实验过程中，我也遇到了一些问题，例如，电能表的使用和测量误差的处理。
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的三相交流电源，观察两只灯泡的亮、暗，判断三相交流电源的相序。 (2) 将电源线任意调换两相后再接入电路，观察两灯的明亮状态，判断三相交流电源的相序。
二、实验原理
图 12-1 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电灯联接成的星
图 12-1
＝Up(-0.3＋j0.266)＝0.4∠-138.4°Up 由于 U 'B＞ U 'C，故 B 相灯光较亮，且 B 超前于 C。
. .
说明：C 为 1μ F/500V，L 为 30W 日光灯镇流器。
六、实验结果及分析
由 Cosφ=P/(UI),计算出上表 Cosφ（理论） ，
产生误差的原因可能有以下 2 点： 1、 由于实验设备本身具有的系统误差产生的： 2、 由于有许多太实验设备在运行，系统本身的绝缘能力不够，产生漏电 负载性质与 Cosφ： 1、 当 Cosφ=1 时，负载特性为线性； 2、 当 Cosφ≠1 时，根据 Cosφ 无法判断系统处于容性还是感性。
实验注意事项： 每次改接线路都必须先断开电源。
2012 年 12 月 8 日
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Hale Waihona Puke 单相功率表 交流电压表 交流电流表 白灯灯组负载 电感线圈 电容器
实验课程名称 实验项目名称
一、实验目的
,
四、实验步骤
1. 相序的测定
,
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。
,
(1) 用 220V、15W 白炽灯和 1μ F/500V 电容器，按图 12-1 接线，经三相调压器接入线电压为 220
U ' B U B U N ' N U P (
·
·
·
1 3 j ) U P (0.2 j 0.6) 2 2
＝Up(-0.3－j1.466)＝1.49∠-101.6°Up
U 'C U C U N ' N U P (
· · ·
1 3 j ) U P (0.2 j 0.6) 2 2
2. 电路功率(P)和功率因数（cosφ）的测定
SQ FU
A
~
*
W
R
*
A
C
B
220V
~
V
~
L
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。 为了分析问题简单起见 设 XC＝RB＝R C＝R， 则 U N'N
·
图 12-2 按图 12-2 接线，按下表所述在 A、B 间接入不同器件，记录 cosφ 表及其它各表的读数，并分析负载 性质。将实验结果记录在表 1 中。
U A＝Up∠0°
.
UP(
1 1 3 1 1 3 1 ) U P ( j )( ) U P ( j )( ) jR 2 2 R 2 2 R 1 1 1 jR R R
学生实验报告
开课学院及实验室：机械与电气工程学院/电子楼 202
学院 机械与电气 工程学院 年级、专 业、班 电路基础实验 功率因素及相序的测量 姓名 学号 成绩 指导 老师
三、使用仪器、材料
序号 名 称 型号与规格 数量 备注 （DDJ-07） 0～500V 0～5A 15W/220V 30W 镇流器 1μF，4.7μF 3 1 DGJ-04 DGJ-04 DGJ-05
五、实验过程原始记录（数据、图表、计算等） 表1
A、B 间 短接 接入 C 接入 L 接入 L 和 C U （v） 220.8 222.0 221.3 221.9 UR UL UC （v） （v） （V） 216 37.2 186 45.7 0.00 0.00 90.0 40.6 0.000 213.0 0.000 251.0 I P 负载 Cosφ Cosφ （V） （w） （测量） （理论） 性质 0.202 0.069 0.184 0.081 043.3 002.7 036.3 004.3 1.00 0.16 0.91 0.24 0.97 0.18 0.89 0.24 线性 容性 感性 容性 A B