实验报告2：交流阻抗参数的测量和功率因数的改善

姓名 马诗琪 班 级 13教技 学号 14114

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. 掌握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． 实验原理：

1. 感性负载参数的测定：

用三表法（即交流电压表、交流电流表、功率表）测出上述电路的U、 、 、及电流I和功率P，就可按下列各公式求出电路的参数。

L、R串联电路的总功率因数 电路总阻抗

滑线电阻阻值

电路总电阻值 电感线圈电感

电感线圈电阻

2. 感性负载并联电容器提高功率因数意义：

在正弦交流电路中，电源发出的功率为 ， 提高了，对于降低电能损耗、提高发电设备的利用率和供电质量具有重要的经济意义。

3. 感性负载并联电容器提高功率的方法：

实验时，在不同的C值下，测量出电路的总电流I、负载端电压U及负载吸收的功率P，便可计算出相应的功率因数 ′。

另外，也可以利用交流电流表测量出电路总电流I及各支路的电流 的值 、 ，画出向量图，在根据余弦定理

( )，计算出不同的C值下的相

应的 值大小及 值大小。

三． 实验仪器和设备：

1.电工技术实验装置 2.万能多用表 四． 实验内容：

1. 用三表法测量交流电路的参数：按图1-4-2所示电路接线，闭合电源开关，调节试验台上的调压器，使其输出电压约为30V。调节电阻R（为了防止电流过大，在实验箱上采用两个串联），使感性负载之路电流

，将测得的电压、电流值记入表2-4-1内，据此计

算电路参数。

2. 设计最佳补偿电容的大小：根据计算的电路参数，若将电路的功率因数提高为 ，设计出最佳补偿电容的大小.

I*A*PR0~220VUs50HzVUZ =r+jX0Z1,2

（1） 设电感L为日光灯镇流器，画出提高功率因数的相量图。 （2） 根据所测得的电感量，设计最佳补偿电容的大小。 （3） 实验记录

测量参数 I/A 0.02 U/V 30 U1/V 10 U2/V 27 P/W 0.59 计算参数 cosθ cosθ |Z|/Ω R/Ω 0.85 0.98 1500 5000 RL/Ω 3725 XL/Ω 790 L/mH 2.516

3. 感性负载电路功率因数的提高：

在上述实验的基础上，将调压器输入电压调到30V左右，保持=30mA不变，如图2-4-2所示，选择适当的电容大小（建议投入的电容量为0.47F~10F）,相应地测量U、I、及P的数值，并计算出对应的、C记入自行设计的表格内。

（1） 自拟数据表格，用实验方法测出最佳补偿C的大小 （2） 与设计的最佳补偿C进行比较，并分析误差的原因。

I*A*PR0~220VUs50HzVUZ =r+jX0Z1,2

测量参数 I/A U/V IH/A 0.03 IC/A P/W cosθ 0.80 cosθ 0.98 R/Ω 5000 计算参数 RL/Ω 3725 Xc/Ω C/uF 16000 0.199 0.035 32 0.002 0.94

五． 思考题：

1.为了提高感性阻抗的功率因数，为什么采用的是并联电容而不是串联电容？

答：并联电容可以保持Z1两端的电压不变，从而不改变电路的性质以及Z1消耗的功率，而串联电容无法达到。

2.“并联电容”提高了感性阻抗的功率因数，试用矢量图来分析并联的电容容量是否越大越好？

答：并联电容并不是越大越好。功率三角形如图所示： S1：未并联电容时复功率 S2：并联电容时复功率 P：有功功率

Q2：并联电容时无功功率 QC：电容无功功率

QCCU2，QC随C的增大而增大，当C增大到一定程度时无功功

率又会由C产生，因此C并不是越大越好。

PS2S1QC

3.若改变并联电容的容量，试问功率表和电流表的读数应作如何变化？

答：由于电容是并联在Z1两端，加上去并不影响有功功率P，故功率表读数不变化。当C变大时，电流表读数变小，当C增大到一定程度时，电流表读数达到最小然后又开始变大。

5. 感性负载在并联电容后，电路的总功率P及电流IH，电路的功率因数COSψ是否发生变化，为什么？ 答：P及电流IH 不变 COSψ变化 6. 使用功率表时，应注意哪些问题？ 答：注意量程，注意精确度。

Q2