基于MCS-51单片机的交流电功率因数测量

乔巨忠

【期刊名称】《工矿自动化》

【年(卷),期】2005(000)006

【摘要】文章阐述了基于MCS-51的功率因数检测和控制的实现,其中包括系统硬件和软件设计.实践表明该方法简单可靠、精度高.

【总页数】3页(87-89)

【关键词】交流电功率因数;测量;单片机;MCS-51

【作者】乔巨忠

【作者单位】同煤集团机电管理处,山西,大同,037003

【正文语种】中文

【中图分类】TM714

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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。

三相交流电基础知识

第四节三相交流电路工业上应用最多的交流电是三相交流电。单相交流电实际上也是三相交流电的一部分。三相交流电有很多优点：例如三相电机比同尺寸的单相电机输出功率大，性能好；三相交流电的输送比较经济；既节约了有色金属又降低电能损耗等。一、、三相交流三相交流三相交流电电的产生三相交流电一般由三相发电机产生。其原理可由图1-46说明。发电机定子上有U1-U2、V1-V2、W1-W2三组绕组，每组绕组称为一相，各相绕组匝数相等、结构一样，对称地排放在定子铁芯内侧的线槽里。在转子上有一对磁极的情况下，三相绕组在排放位置上互差120o 。转子转动时U1-U2、V1-V2、W1-W2绕组中分别都产生同样的正弦感应电动势。但当N极正对哪一相绕组时，该相感应电动势取得最大值。显然，V相比U相滞后120o ，W相比V相滞后120o ，U相比W滞后120o 。三相电动势随时间变化的曲线如图1-47所示。这种大小相等、频率相同、但在相位上互差120o 的电动势称为对称三相电动势。同样，最大值相等、频率相同、相位相差120o 的三相电压和电流分别称为对称三相电压和对称三相电流。图1-46 三相交流电发电机示意图图1-47 三相交流电波形三相交流电动势在时间上出现最大值的先后次序称为相序。相序一般分为正相序、负相序、零相序。最大值按U—V—W—U顺序循环出现的为正相序。最大值按U—W—V—U顺序循环出现的为负相序。如令三个相电压的参考极性都是起始端U1、V1、W1为正，尾端U2、V2、W2为负，又令U1—U2绕组中的电动势e u ，为参考正弦量，那么，三个相电压的函数表达式为：

中职《电工基础》三相交流电路练习与标准答案

第六章三相交流电路 §6-1 三相交流电源一、填空题 1．三相交流电源是三个大小相等、频率相同而相位互差120°的单相交流电源按一定方式的组合。 2．由三根相线和一根中性线所组成的供电线路，称为三相四线制电网。三相电动势到达最大值的先后次序称为相序。 3．三相四线制供电系统可输出两种电压供用户选择，即线电压和相电压。这两种电压的数 U 线超前U 相30°。 4．如果对称三相交流电源的U 相电动势e u =E m sin (314t+π6 )V ，那么其余两相电动势分别为ev= E m sin (314t-90°)V ，ew =E m sin (314t+150°) V 。二、判断题 1．一个三相四线制供电线路中，若相电压为220 V ，则电路线电压为311 V 。 ( × ) 2．三相负载越接近对称，中线电流就越小。 ( √ ) 3．两根相线之间的电压叫相电压。 ( × ) 4．三相交流电源是由频率、有效值、相位都相同的三个单个交流电源按一定方式组合起来的。 ( × ) 三、选择题 1．某三相对称电源电压为380 V ，则其线电压的最大值为( A )V 。 A ．380 2 B ．380 3 c ．380 6 D ．38023 2．已知在对称三相电压中，V 相电压为u v =220 2 sin(314t+π)V ，则U 相和W 相电压为(B )V 。 A. U u =220 2 sin (314t+π3) u w =220 2 sin (314t-π3 ) B ．u u =220 2 sin (314t-π3) u w =220 2 sin (314t+π3 ) C.u u =220 2 sin (314t+2π3) uw=220 2 sin (314t-2π3 ) 3．三相交流电相序U-V-W-U 属( A )。 A ．正序 B ．负序 C ．零序 4．在如图6-1所示三相四线制电源中，用电压表测量电源线的电压以确定零线，测量结果

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：

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

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

三相交流电路复习练习题(高考)答案

交流电高考复习题一、填空题 1. 三相对称电压就是三个频率相同、幅值相等、相位互差 120° 的三相交流电压。 2.三相电源的相序有正序和反序之分。 3. 三相电源相线与中性线之间的电压称为相电压。 4. 三相电源相线与相线之间的电压称为线电压。 5.有中线的三相供电方式称为三相四线制。 6.无中线的三相供电方式称为三相三线制。 7.在三相四线制的照明电路中，相电压是 220 V ，线电压是 380 V 。（220、380） 8.，相位比相电压超前30o 。 9.三相四线制电源中，线电流与相电流相等。 10. 三相对称负载三角形电路中，线电压与相电压相等。 11. 倍、线电流比相应的相电流滞后30o 。 12. 当三相负载越接近对称时，中线电流就越接近为 0 。 13.在三相对称负载三角形连接的电路中，线电压为220V ，每相电阻均为110Ω，则相电流I P =___ __2A___，线电流I L 。 14.对称三相电路Y 形连接，若相电压为() οω60sin 220-=t u A V ，则线电压 =AB u () ο -ω30t 380sin V 。 15.在对称三相电路中，已知电源线电压有效值为380V ，若负载作星形联接，负载相电压为__220V__；若负载作三角形联接，负载相电压为__380V__。 16. 对称三相电路的有功功率?cos 3l l I U P =，其中φ角为相电压与相电流的夹角。 17.负载的连接方法有星形连接和三角形连接两种。 18.中线的作用就在于使星形连接的不对称负载的相电压对称。 19.在三相四线制供电线路中，中线上不许接熔断器、开关。 20.三相电路星形连接，各相电阻性负载不对称，测得I A =2A,I B =4A,I C =4A ，则中线上的电流为 2A 。 21．在三相正序电源中，若A 相电压u A 初相角为45o，则线电压u AB 的初相角为 75o 。

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。

三相交流电的基本概念和三相负载的连接方式

课题：4-1三相交流电的基本概念4-2三相负载的连接方式班级：08级时间：3-4周课时：2节课型：新授教具:挂图及三角板教法：灵活授课法教学重点：了解三相交流电的产生,掌握三相负载的连接方法. 教学难点：掌握三相负载的连接方法及计算. 教学目的: 了解三相交流电的产生,掌握三相负载的连接及特点授课过程: 组织教学：清点人数整顿教学秩序（1分钟）复习相关内容;(5分钟) 三相发电机的绕组主要是星形接法,三相负载有星形连接和三角形连接法, 进行提问： 1.纯电感电路电压与电流的相位关系 2.纯电感电路电压与电流的相位关系本节授课内容（170 分钟）： 3-4三相交流电的基本概念

一、交流发电机简介发电机的基本组成部分是磁极和线圈(线圈匝数很多，嵌在硅钢片制成的铁心上，通常叫电枢)。电枢转动、而磁极不动的发电机，叫做旋转电枢式发电机。磁极转动、而电枢不动，线圈依然切割磁感线，电枢中同样会产生感应电动势，这种发电机叫做旋转磁极式发电机。不论哪种发电机，转动的部分都叫转子，不动的部分都叫定子。旋转电枢式发电机，转子产生的电流必须经过裸露着的滑环和电刷引到外电路，如果电压很高，就容易发生火花放电，有可能烧毁电机。这种发电机提供的电压一般不超过500 V。旋转磁极式发电机克服了上述缺点，能够提供几千伏到几十千伏的电压，输出功率可达几十万千瓦。所以，大型发电机都是旋转磁极式的。发电机的转子是由蒸汽机、水轮机或其它动力机带动的。动力机将机械能传递给发电机，发电机把机械能转化为电能传送给外电路。二.交流电的产生及正弦交流电的概念 1．对称三相电动势振幅相等、频率相同，在相位上彼此相差120?的三个电动势称为对称三相电动势。对称三相电动势瞬时值的数学表达式为第一相(U相)电动势：e1=E m sin(ωt)

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，

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

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 ＝ 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' =+=-∠=--=+--??? ? ??+-=-==+= -∠=--=+--??? ? ??--=-= 三、实验设备 R R jR R j U R j U jR U U P P P N N 11112321123211'++-??? ?????? ??+-+??? ?????? ??--+???? ??-=

中职《电工基础》三相交流电路练习与答案

第六章三相交流电路 §6-1 三相交流电源一、填空题 1．三相交流电源是三个大小相等、频率相同而相位互差120°的单相交流电源按一定方式的组合。 2．由三根相线和一根中性线所组成的供电线路，称为三相四线制电网。三相电动势到达最大值的先后次序称为相序。 3．三相四线制供电系统可输出两种电压供用户选择，即线电压和相电压。这两种电压的数值关系是U 线超前U 相30°。 4．如果对称三相交流电源的U 相电动势e u =E m sin (314t+π6 )V ，那么其余两相电动势分别为ev= E m sin (314t-90°)V ，ew =E m sin (314t+150°) V 。二、判断题 \ 1．一个三相四线制供电线路中，若相电压为220 V ，则电路线电压为311 V 。 ( × ) 2．三相负载越接近对称，中线电流就越小。 ( √ ) 3．两根相线之间的电压叫相电压。 ( × ) 4．三相交流电源是由频率、有效值、相位都相同的三个单个交流电源按一定方式组合起来的。 ( × ) 三、选择题 1．某三相对称电源电压为380 V ，则其线电压的最大值为( A )V 。 A ．380 2 B ．380 3 c ．380 6 D ．38023 2．已知在对称三相电压中，V 相电压为u v =220 2 sin(314t+π)V ，则U 相和W 相电压为(B )V 。 > A. U u =220 2 sin (314t+π3) u w =220 2 sin (314t-π3 ) B ．u u =220 2 sin (314t-π3) u w =220 2 sin (314t+π3 ) =220 2 sin (314t+2π3) uw=220 2 sin (314t-2π3 )

LED灯具的功率因数

【特约】茅于海：LED灯具的功率因数功率因数从来不是什么问题，过去国家有规定，要功率超过75瓦才有功率因数的要求(到现在为止，对于笔记本电脑还是规定75W以下无功率因数要求)。所以从来没有对灯具提出过什么功率因数的要求。就像日光灯吧，功率因数都是很差的，从来也没有人提出过意见，国家也没有提出什么要求。后来有了节能灯，国家虽然提出了一个要求，但是非常宽松，对15瓦以上才有要求，而节能灯大多数是小于15瓦的。所以等于没有提出要求。唯独出现LED 灯具以后反而严格要求起来了，只有在5瓦以下才不要求，5W以上必须要求功率因数>0.7。而LED灯具除了很小的MR16射灯是3瓦以外，绝大多数都是在5瓦以上。所以这个规定正好卡住了LED的脖子。那么，让我们仔细来了解一下有关功率因数的问题吧!

一. 什么是功率因数我们知道所有发电机都是旋转机械，产生的电压就是正弦波，这就是我们所谓的交流电。交流电有一个好处就是通过电磁感应可以用变压器来改变其电压，而且可以升高到几十万伏进行远距离传输以减小传输中的损耗，到目的地以后再降下来变成我们常用的市电。我们现在的市电就是220V，50Hz的交流电。而在电工学里交流电是可以用矢量来表示的。矢量可以表示电压也可以表示电流。对于纯电阻的负载，电压和电流是同相的，而对于纯电容负载或纯电感负载，电流和电压就不同相，而是有一个90度的相角，或者称为相位差。在纯电感负载时，其上的电压是领先电流90度，而纯电容负载时，其上的电压落后于电流90度。如果我们用波形表示时，通常把电压表现为余弦波，如果电流落后于电压，就是电感性负载，领先于电压就是电容性负载。图1. 电感性负载的交流电压和交流电流之间的关系

单相交流电路及功率因数的提高

单相交流电路及功率因数的提高工作资料 2008-11-23 16:25 阅读351 评论0 字号：大中小一、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 ΣI＝0和ΣU＝0 图12-1所示的RC串联电路，在正弦稳态信号U的激励下，电阻上的端电压与电路中的电流同相位，当R的阻值改变时，和的大小会随之改变，但相位差总是保持90°，的相量轨迹是一个半圆，电压、与三者之间形成一个直角三角形。即=+ 相位角φ＝acr tg (Uc / UR) 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 cosφ＝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(cosφ＜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cosφ＝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12-2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，但由于的出现，电路的总电流减小了，总电压与总电流之间的相位差φ减小，即功率因数cosφ得到提高。 3. 日光灯电路及功率因数的提高日光灯电路由灯管R、镇流器L和启辉器S组成，C是补偿电容器，用以改善电路的功率因数，如图12-3所示。其工作原理如下：当接通220V交流电源时，电源电压通过镇流器施加于启辉器两电极上，使极间气体导电，可动电极(双金属片)与固定电极接触。由于两电极接触不再产生热量，双金属片冷却复原使电路突然断开，此时镇流器产生一较高的自感电势经回路施加于灯管两端，而使灯管迅速起燃，电流经镇流器、灯管而流通。灯管起燃后，两端压降较低，起辉器不再动作，日光灯正常工作。三、实验设备序号名称型号与规格数量备注 1 自耦调压器 0～220V 1 控制屏 2 交流电流表 0～5A 1 RTT03- 1 3 交流电压表 0～300V 1 RTT03- 1 4 单相瓦特表 D34-W或其它 1 RTT04 5 白炽灯泡10W/220V 3 RTDG0 7 6 镇流器与30W灯管配用 1 RTDG0 8 7 启辉器 1 RTDG0 8 8 电容器1μF,2.2μF 4.7μF/400V RTDG0 8 9 日光灯灯30W 1 控制屏