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三相交流电与功率因素 浙江大学物理实验中心 正弦交流电在工农业生产 科研和日常生活中与我们息息相关 其性质与直流电有很大的不同 其电流 电压除了有幅值 一般以有效值表示 的关系外还存在着相位关系 一 实验目的 1 学习测量交流功率及功率因数的方法 2 学习使用各种交流电表 3 学习三相电源 掌握星形 三角形的供电方式 二 实验原理 1 功率因素图1是一个电阻R与电感L串联再与电容C并联的交流电路 各分段电压和总电压的关系 或并联支路的分电流和总电流的关系 都不能用代数和来处理 而必须用矢量和来处理 有如下关系式 如果用I1作为相位的参考方向 图2是它们之间的相位矢量图 由图可见I1与同相 而纯电感L上电压比I1超前 合成的是总电压的幅值 是I1落后的相位角 但在大多数电路中 常常使用交流异步电动机 电焊机以及日光灯等 都是电感性负载 这时COS 1 电流滞后于电压 角 它意味着电源除了向负载提供平均功率而转换为其他形式的能量 热能 机械能等 外 还有一部分无功功率要不断往返于电源与负载之间 为尽量减少电路中的无功功率 我们必须要适当提高电路功率因数 2 提高功率因数常用的方法 提高功率因数 常用的方法就是在靠近感性负载端并联电容器 其电路图如图1所示 由相量图3可知原感性负载电流滞后于电压 1 当并联电容以后 只要电容的大小选择得当 就可以使并联电容以后的总电流小于原来电感中的电流 使 2 1 使功率因数得到提高 三 实验仪器装置 四 实验内容 1 日光灯的组装日光灯是典型的感性负载电路 按线路完成连线 要求能点亮灯管即可 接线如下 三用表的连接过程演示 3 并联电容提高功率因数将电容并入日光灯电路 按图中虚线所示 观察三用表的指示 运用公式 3 解出并联电容后的功率因数 进行比较 实验的所有数据填入下表 4 三相交流电路 选做 三相交流电是目前使用广泛的供电方式 常见的是采用以三相相序A B C为顺序 相位互差1200的正弦交流电组合在一起进行供电 三相交流电的负载常用的有 星形 三角形 其示意图如下 由负载的不同又分成 对称负载 和 不对称负载 在星形负载中还有有中线与无中线的区分 由电工原理可知 对星形电路而言 A线电压是相电压的倍 线电流 相电流 B对称负载时星形电路中线电流为另 而不对称负载电路中线电流不为零 对三角形电路而言 线电压 相电压 线电流等于相电流的倍 1 测量星形电路三相四线制电源的相 线电压 电流 2 测量星形电路三相四线制电源对称负载电路 有中线和无中线时的各电量 3 测量三角
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