交流阻抗参数的测量和功率因数的改善.docx

课程名称： 电路 实验名称： 交流阻抗参数的测量和功率因数的改善 交流阻抗参数的测量和功率因数的改善一、 实验目的1、 学习测量阻抗参数的基本方法，通过实验加深对阻抗概念的理解；2、 掌握电压表、电流表、功率表和单相自耦调节器等电工仪表的正确使用方法。二、 实验原理略三、 实验内容1、三电压表法测量电路如图1所示，Z1=10+L（114mH），Z2=100+C（10uF），按表1的内容测量和计算。 （a）测量电路 （b）相量图图1 三电压表法表1三电压表法Z测量参数计算参数U/VU1/VU2/VcosUr/VUx/Vr/L/ mHC/ uFZ1306.225.70.63116.21519.93726.154102.4/Z2308.728.50.0240.69328.4927.967/61.071分析： 可由处理公式 得到处理后的数据如表所示，通过数据计算我们发现电感，电容的大小及功率因数的大小与理论值相比有很大的误差，鉴于实际测量过程中小组多次检查电路连接与读数，因此可排除测量时的线路连接逻辑错误，下面推断产生此现象的错误原因：1）电容存放时间长，其参数值已经变化，偏离了原理论值；2）所连接的电感线圈实际值并没有达到所要求的114mH；2、三表法（电流表、电压表、功率表）按图2所示电路接线，将实验数据填入表2中。Z1=10+L（114mH），Z2=100+C（10uF），图2 三表法表2 三表法Z测量参数计算参数I/AU/VP/Wz/cosr/x/L/ mHC/ uFZ10.314.23.0547.330.71633.8933.05105/0.628.712.2347.830.71033.9733.67107/Z20.398.48.83328.000.29998.11312.98/63.900.6197.536.01329.170.304100.03313.60/63.78Z1+Z20.393.012.00310.000.430133.33279.86/0.6186.448.32310.670.432134.22280.18/Z1/Z20.315.03.6250.000.80440.2229.70/0.630.514.6050.830.79840.5630.65/分析： 根据三表法的原理知， 根据公式处理P，U，I,数据后得到上表，根据表中的数据分析如下：1）使用三表法测量的结果与三电压表法测得的电感、电容数值接近一致，因此验证实验一所做的推断是正确的，电容、电感理论值与实际值有较大的偏差。因此无法比较两种方法测量的结果哪种更加接近实际值。在这里只能做相对的分析：两者功率因数测量的相对误差分别为：接入电感时，； 接入电容时，2）两者从理论上分析都是准确测量阻抗值的方法，但是由于实际操作中各表的误差和电感，电容的误差使得测量结果产生偏差；3、 功率因数的改善仍按图2接线，并将电容（24F）并联在负载Z1两端。首先调节单相自耦调压器，使副方电压等于表2第二栏中测量出的电压值（负载为Z1时对应I=0.6A的电压值），然后测出I、P，计算cos，将实验数据填入表3中，并与不接电容前的负载功率因数相比较。表3并联电容测量参数计算参数I/mAU/VP/Wcos10 uF0.540028.712.240.79024 uF0.479428.712.280.893分析： Z参数测量计算参数I/AU/VP/Wz/cos r/x/L/HC/F10uF24uF0.540028.712.2453.150.79041.9832.60/0.479428.712.2859.870.89353.4327.00/由实验结果可分析，在并联电容24uF和10uF后，功率因数与原0.71相比，增大了；但是由于Z增大，相应的I便减小；四、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：串联和并联电容这两种方法均可以提高感性阻抗的功率因数，但是提高功率因数后的结果是不一样的：串联电容（左图）：由于，当由正逐渐较小时，功率因数不断增大，当其减为零时，功率因数达最大1；阻抗Z最小，由于此时电流最大，而加在电感，电容两端的电流均为此值，因此会在电感、电容两端产生很大的电压，可能会使电容击穿；并联电容（右图）：由于，功率因数改变时，加在电容两端的电压始终是电源电压，因此非常的安全；鉴于以上原因，提高感性阻抗的功率因数采用并联电容的方法； 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： 不是；下面我们对导纳Y分析；如图所示，1）当时，也即此时功率因数为零；2）当时，随着C的增大，功率因数增大；3）但是当时，随着C的增大，功率因数减小；所以题干所说的C越大越好是不正确的；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：加在V上的是稳定度27.8V电压，下面分析电容容量变化引起的电流表和功率表的变化：1） 当电容容量C较小时，随着电容容量的增大，导纳较小，阻抗增大，因此电流减小，也即电流表读数减小；由于加在电阻和电感支路的电压没有发生变化，因此电阻消耗的有功功率没有发生变化，故功率表读数不会改变；2） 当电容容量C满足时，功率因数为零，导纳最小，阻抗最大