功率因数表的使用及相序测量
三相数字功率计安全操作及保养规程
三相数字功率计安全操作及保养规程前言三相数字功率计是一种广泛应用于电力系统、工厂、实验室等场合的测试仪器。
因其可在实时测量电压、电流、频率等参数的同时，还可以计算功率、电能、功率因数等，所以在现代电力系统中扮演着重要的角色。
但是，为了确保三相数字功率计的使用安全和性能稳定，我们有必要认真了解和遵守一些安全操作和保养规程。
安全操作规程操作前准备1.仔细阅读产品说明书，了解仪器的使用范围、测量精度、测量限度、安全注意事项等。
2.根据测试对象和需求，选择合适的测量线路连接方式，电压、电流量程等。
3.确认仪器是否处于正常工作状态，并对需要测量的电路进行预处理。
仪器使用1.操作人员应具有一定的电气、仪表知识，严格按照产品说明书中的操作流程进行操作。
2.在进行实时测量时，应注意及时调整量程、相序和校正零位，确保测量数据的准确性。
3.避免在高压、多杂波干扰，危险环境下使用仪器。
4.仪器应放置在平整、干燥、无磁场干扰的场所，保持清洁、通风良好。
5.避免在光线强烈、水雾、震动等情况下使用仪器，以免影响测量精度。
测量后操作1.在测量结束后，应简单处理测量线路，关停对应电源和开关，避免意外触电或火灾等事故。
2.定期对仪器的外观、电源线、接口、插口等部件进行清理和检查，确保无损坏、松动、积尘等影响使用的情况。
3.长期不用仪器时，应拆去电池，或定期给电池充电，以防电池漏液腐蚀仪器内部电路。
保养规程内部保养1.如需进行内部检修时，应请专业维修人员进行维修，切勿自行拆卸和修理。
2.定期检查和维护仪器的内部电路、连接端口、电池等部件，确保无噪音、漏电、断电等情况。
3.定期向精确度高的标准源进行校准和校验，以保证仪器的测量精度和稳定性。
外部保养1.对仪器外壳进行清洁，应使用清洁剂或清水清洗干净，切忌使用有机溶剂等可能导致外壳腐蚀或变色的物质。
2.保管时，应将仪器放置在防尘、防震、防潮、防腐蚀的仪器箱内，并尽量避免长期存放在潮湿或温度过高的环境中。
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。
常用电工仪表及测量
无功功率表的原理与结构
总结词
无功功率表用于测量电路中的无功功率，其 原理基于相位角测量。
详细描述
无功功率表通过测量电压和电流之间的相位 角，计算无功功率。它通常由电压互感器、 电流互感器和相位表组成，能够测量不同频
率和不同相位的无功功率。
功率因数表的原理与结构
要点一
总结词
功率因数表用于测量电路中的功率因数，其原理基于有功 功率与视在功率的比值。
相位表是用来测量交流电信号的相位角的仪表，其原 理基于电磁感应定律和交流电的特性。当被测电流通 过相位表的测量线圈时，测量线圈中产生的感应电动 势与被测电流的相位角成正比，因此可以通过测量该 感应电动势的大小来计算出被测电流的相位角。
相位表的结构
相位表通常由测量线圈、整流器、测量机构和指示器等 部分组成。测量线圈用于产生感应电动势，整流器将感 应电动势整流成直流电压，测量机构将直流电压转换成 可测量的电信号，指示器则用于显示测量结果。
电工仪表的误差与准确度
误差来源
由于制造工艺、使用环境、仪器本身 特性等因素，导致测量结果与实际值 存在偏差。
准确度等级
电工仪表的准确度等级通常以精度等 级表示，如0.5级、1.0级等，数字越 小准确度越高。
电工仪表的选用与使用注意事项
选用原则
根据测量需求选择合适的电工仪表，如测量精度、量程、工 作电压等。
要点二
详细描述
功率因数表由电压表、电流表和相位表组成，通过测量电 压、电流的有效值和相位角，计算出有功功率和视在功率 ，从而得到功率因数。它能够指示电路中有功功率与视在 功率的比例，帮助用户了解设备的效率。
05 频率测量仪表
频率表的原理与结构
频率表的原理
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。
电路实验讲义
目录实验一：电阻元件伏安特性的测绘 (1)实验二：电位、电压的测定及电路电位图的绘制 (4)实验三：基尔霍夫定律的验证 (7)实验四：线性电路叠加性和齐次性的研究 (10)实验五：电压源、电流源及其电源等效变换的研究 (13)实验六：戴维南定理——有源二端网络等小参数的测定 (16)实验七：最大输出功率传输条件的研究 (20)实验八：受控源的研究 (23)实验九：直流双口网络的研究 (28)实验十：正弦稳态交流电路相量的研究 (32)实验十一：一阶电路暂态过程的研究 (35)实验十二：二阶电路暂态过程的研究 (39)实验十三：交流串联电路的研究 (42)实验十四：提高功率因数的研究 (45)实验十五：交流电路频率特性的测定 (48)实验十六：RC网络频率特性和选频特性的研究 (52)实验十七：RLC串联谐振电路的研究 (56)实验十八：三相电路电压、电流的测量 (59)实验十九：三相电路功率的测量 (62)实验二十：单相电度表的校验 (65)实验二十一：功率因数表的使用及相序测量 (68)实验二十二：负阻抗变换器 (70)实验二十三：回转器特性测试 (74)实验二十四：互感线圈电路的 (78)实验二十五：单相铁芯变压器特性的测试 (82)实验一 电阻元件伏安特性的测绘一．实验目的1．掌握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的逐点测试法； 2．学习恒压源、直流电压表、电流表的使用方法。
二．原理说明任一二端电阻元件的特性可用该元件上的端电压U 与通过该元件的电流I 之间的函数关系U ＝f(I )来表示，即用U －I 平面上的一条曲线来表征，这条曲线称为该电阻元件的伏安特性曲线。
根据伏安特性的不同，电阻元件分两大类：线性电阻和非线性电阻。
线性电阻元件的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线，如图1－1中(a)所示，该直线的斜率只由电阻元件的电阻值R 决定，其阻值为常数，与元件两端的电压U 和通过该元件的电流I 无关；非线性电阻元件的伏安特性是一条经过坐标原点的曲线，其阻值R 不是常数，即在不同的电压作用下，电阻值是不同的，常见的非线性电阻如白炽灯丝、普通二极管、稳压二极管等，它们的伏安特性如图1－1中（b ）、（c ）、（d ）。
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。
电路理论实验指导书
实验一基尔霍夫定律的验证一、实验目的1、验证基尔霍夫定律的正确性，加深对基尔霍夫定律的理解。
2、进一步掌握仪器、仪表的使用方法。
二、原理说明基尔霍夫定律是电路的基本定律。
测量某电路的各支路电流及多个元件两端的电压，应能分别满足基尔霍夫电流定律和电压定律。
即对电路中的任一个节点而言，应有ΣI=0；对任何一个闭合回路而言，应有ΣU=0。
运用上述定律时必须注意电流的正方向，此方向可预先任意设定。
三、实验设备1、RXDI-1电路原理实验箱 1台2、万用表 1台四、实验内容及步骤实验线路如图A所示图A1、实验前先任意设定三条支路的电流参考方向，如图中的I1、I2、I3所示。
2、分别将两路直流稳压电源（如：一路U2为+12V电源，另一路U1为0～24V可调直流稳压源）接入电路，令U1=6V、 U2=12V。
3、将电源分别接入三条支路中，记录电流值。
4、用电压表分别测量两路电源及电阻元件上的电压值，并记录。
五、实验报告1、根据实验数据，选定实验电路中的任一个节点，验证KCL的正确性。
2、根据实验数据，选定实验电路中的任一个闭合回路，验证KVL的正确性。
3、分析误差原因。
4、实验总结。
实验二戴维南定理—有源二端网络等效参数的测定—一、实验目的1、验证戴维南定理的正确性2、掌握测量有源二端网络等效参数的一般方法二、原理说明1、任何一个线性含源网络，如果仅研究其中一条支路的电压和电流，则可将电路的其余部分看作是一个有源二端网络（或称为含源二端口网络）。
戴维南定理指出：任何一个线性有源网络，总可以用一个等效电压源来代替，此电压源的电动势E S等于这个有源二端网络的开路电压U0C，其等效内阻R0等于该网络中所有独立源均置零（理想电压源视为短路，理想电流视为开路）时的等效电阻。
U0C和R0称为有源二端网络的等效参数。
2、有源二端网络等效参数的测量方法（1）开路电压、短路电流法在有源二端网络输出端开路时，用电压表直接测其输出端的开路电压U0C，然后将其输出端短路，用电流表测其短路电流I SC，则内阻为R0=U OC/I SC（2）伏安法用电压表、电流表测出有源二端网络的外特性如图A所示。
功率因数表原理
功率因数表原理
功率因数指有功功率和视在功率的比值，一般用符号λ表示，即：λ=P/S.在正弦交流电路中，功率因数等于电压与电流之间的相位差（ψ）的余弦值，用符号COSψ表示。
此时，COSψ=λ。
功率因数表是指单相交流电路或电压对称负载平衡的三相交流电路中测量功率因数的仪表。
常见的功率因数表有电动系、铁磁电动系、电磁系和变换器式等几种。
功率因数表原理
功率因数表又称相位表，按测量机构可分为电动系、铁磁电动系和电磁系三类。
根据测量相数又有单相和三相。
现以电动系功率因数表为例分析其工作原理，如图11-8所示。
图中A为电流线圈，与负载串联。
B1，B2为电压线圈与电源并联。
其中电压线圈B2串接一只高电阻R2，B1串联一电感线圈。
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A
C
B
R C
X B C
R N
N 'A
u B
u
C
u
+
-+
-+-N
u +-
B u '
+
-C
u '
+
-图 27-1
V
A
w
*
*
图 27-2
Z
R
R
L
C
(c)
(b)
(a )
220V
ϕ
cos (d)
R
功率因数表的使用及相序测量
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．实验原理
1．相序指示器
相序指示器如图27－1所示，它是由一个电容器和两个白炽灯按星型联接的电路，用来指示三相电源的相序。
在图27－1电路中，设A U 、B U 、C U 为三相
对称电源相电压，中点电压
C C C C
C R R X R U R U X U U 1
1j 1j -B B B
A N
+
+-++=
设C C
R R X ==B ，P P A 0U U U =︒∠= 代入上式得：P N
j0.6)2.0(U U +-= 则
P N B B j1.466)3.0(U U U U --=-=' P B 49.1U U ='
P N C C j0.266)3.0(U
U U U
+-=-='
P C
4.0U U ='
可见C B
U U '〉'，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：如果连接电容器的一相是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27－2(a)电路中，负载的有功功率ϕcos UI P =，其中ϕcos 为功率因数，功率因数角
R
X X C
L
-=arc ϕ
且
︒≤≥︒-9090ϕ。
当
0〉〉ϕC L X X ，ϕcos >0，感性负载；
当
0〈〈ϕC L X X ，ϕcos >0，容性负载； 当0==ϕC L
X
X ，ϕcos ＝1，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．EEL—17组件（含三相电路、3０Ｗ日光灯镇流器、4.7μF／400V电容、40W白炽灯）或EEL—52组件、EEL—55组件
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27－1(a)接线，图中，C ＝2.5μＦ，R A、R B为两个220V、40W的白炽灯，调节三相调压器，输出线电压为２２０Ｖ的三相交流电压，测量电容器、白炽灯和中点电压U 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27－2（ａ）接线，阻抗Z分别用电阻（220V、40W白炽灯）、感性负载（220V、40W白炽灯和镇流器串联）和容性负载（220V、40W白炽灯和4.7μＦ电容串联）代替，如图27－2（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）所示，将测量数据记入表27－1中。
表27－1 测定负载功率因数数据
负载情况U (V) I (A) P (W)
ϕ
cos负载性质
电阻
感性负载
容性负载
五．实验注意事项
1．每次改接线路都必须先断开电源；
2．功率表和功率因数表实验板内部已连在一起，实验中只连接功率表即可。
六．预习与思考题
1．在图27－1电路中，已知电源线电压为220V，试计算电容器和白炽灯的电压；2．什么是负载的功率因数？它的大小和性质由谁决定？
3．测量负载的功率因数有几种方法？如何测量？
七．实验报告要求
1．根据实验1的实验数据和现象，简述相序指示器的相序检测原理；
2．根据表27－1中电压、电流、功率三表测量的数据，计算出功率因数
ϕcos，并与
功率因数表的读数比较，分析误差原因；
3．根据表27－1的数据，分析负载性质对功率因数
ϕ
cos的影响。