电路实验交流阻抗参数的测量和功率因数

1、东南大学电工电子实验中心实验报告课程名称:电路实验第1次实验实验名称:交流阻抗参数的测量和功率因数的改善院（系:专业:电类姓名:学号:实验室：103实验组别：同组人员实验时间2010年11月19 S评定成绩审阅教师：交流阻抗参数的测量和功率因数的改善、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1.三电压表法原理用电路的相量图法测量并计算交流阻抗参数:相对于电路串联部分的电流相量, 根据VCR确定串联部分有关电压相量与电流相量之间的夹角，再根据回路上的 KVL方程，用相量平移求和的法

2、则,得到回路上各电压相量所组成的多边形。这样 就可以用几何关系计算图中的几何参数得到与其相对应的电路参数。2.三表法原 理1电表的使用方法电压表电流表测量值为有效值;功率表测量值为平均功率。2被测参数之间的关系：2cos cos U z IPIUPr z i ee=sin lx z x L w C xwe3.功率因数的改善原理：1平均功率、有功功率的概念;2功率因数的概念及其含义；3通过对感性电路并联电容提高功率因数:电容的无功功率补偿电感吸收的部分无功功率,提高能量的利用率;4控制变量研究并联的电容大小与功率因数的关系。三、实验内容1、三电压表法测量电路如图1所示,Z l=10Q+L(114

3、niH , Z 2=100Q+C(10uF，按表1的内容测量和计算。50HzROZ =i+jXO1,2Z1UUI(a测量电路(b相量图图1三电压表法表1三电压表法分析:1误差计算：电感内阻I测量误差为2624.811100%4.57%26x =电感1测量误差为114107.03100%5.88% 114x =电容C测量误差为109.876100% 1.24% 10x =2误差分析：(1由误差分析知道:电感测量误差相对较大，而电容的测量较准确:因为测量过程中、电路发热增加、使得电感自身性质发生改变，导致测量值偏离理论值。(2自耦 变压器的旋钮十分敏感,电压表示数甚至会闪烁不定，因此记录数据时可能

4、带来一定 偏差；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。50Hz1,2Z图2三表法Z1+Z20393.011.92310.000.4272232.44280.2811360.6185.648.04309.330.4314133.44279.0711.41Z1/Z20.315.53.7551.750.807841.8130.5197.150.631.114.9951.820.803241.6330.8798.32hr分析:1当乙=乙1时，测得的包含了 10G的电阻和电感的内阻，用I=03A和0.6A时测 量值的平均值作为结果，则电感测得内阻为(39.5610

5、(39.531029.5452r +=Q,测量误差为29. 54526100%1363%26x=;电感测量值为误差为108.70109.01108.8552mH+=JIJ量误差为114108.855100%4.51%114可见,对电容的测量，用三表法测量误差仍然很大,原因同三电压表法中的误差 分析(1。2当Z=Z2时，电容测量值为10.1710.2010.1852证十=，测量误差为10.18510100%1.85%10，可见用三表法测量电容时误差仍然是很小的。综合两种测量电感和电容参数的方法，对电感的测量误差都很大，而对电容的测 量误差都非常小，可见这是由原件自身性质所决定的。电感在测量过程中

6、太容易受 温度变化等因素的影响，而电容是比较稳定的。3 当 Z=Z1 十Z2 时，121026100136282.5LCZZZjxjxj=+=+4=-Q可见电路呈现容性;4当Z=Z1/Z2 时,1212(1026(10046.2630.821026100(LCLCjxjxZZZjZZjxx +x-x =+G卄卄-可见此时电路呈现感性；3、功率因数的改善仍按图2接线并将电容（24pF并联在负载Z 1两端。首先调节单相自耦调压器,副方电压等于表2第二栏中测量出的电压值（负载为Z 1时对应I=0.6A的电压 值，然后测出I、p，计算cos e,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

7、较。Z1+Z20393.011.92310.000.4272132.44280.28110.6185.648.04309.330.4314133.44279.07114/Z20315.53.7551.750.807841.8130.5197.150.631.114.9951.820.803241.6330.879832表3分析:1与不并电容时测得的功率因数0.7085相比较，并联电容后功率因数提高了；2并联电容分别为10i】F和24i】F时，功率因数分别提高到了 0.799和0.906,即并 联 24uF比并联10i】F更能提高功率因数；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

8、并联电容而不是串联电容。 答加电容以提高功率因数的前提是不影响原电路的性能。并联电容可保证原点电 路的负载两端电压不变，保证原负载的功率不变，同时又可以通过电容的无功功率 补偿电感的无功功率使得总的无功功率减小，而有功功率不变，因此功率因数得以 提高，提高能量利用率;倘若用电容串联，极易改变原负载的状态，难以兼顾保持原 负载状态和提高功率因数的平衡。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:如图所示,CI为流经电容得电流，I为原负载的电流,I为总电流,U为原负载两端的电压，e为原负载的阻抗角、e为并联电容后的电压和总电流的相位差。U,联电容不断增大的结果，当电容还较小时，电路呈现感性,总电流I相位落后电压如图1所示。并且随着电容增加，UI榊-减小，功率因数增大；当电容增加到一定程度，UI榊=，电路呈现纯电阻的性质，功率因数为1,如图2;电容继续增加，此时U相位落后I，电路呈现容性，UI-为负,IIUI榊-增大，功率因数减小，如图3;可见.电容并非越大越好.增大到一定程度后功率因数会开始减小。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：因为功率表 的测量值为