大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)：交流電路功率因素與三相交流電

三相交流電與功率因素,浙江大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中心,正弦交流電在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、 科研和日常生活中與我們息息 相關(guān)，其性質(zhì)與直流電有很大 的不同。其電流、電壓除了有 幅值（一般以有效值表示）的 關(guān)系外還存在著相位關(guān)系。,一、實(shí) 驗(yàn) 目 的,1、學(xué)習(xí)測(cè)量交流功率及功率因數(shù) 的方法。 2、學(xué)習(xí)使用各種交流電表。 3、學(xué)習(xí)三相電源，掌握星形，三角 形的供電方式 。,二、實(shí) 驗(yàn) 原 理,1、功率因素 圖1是一個(gè)電阻R與電感L 串聯(lián)再與電容C并聯(lián)的交流電 路，各分段電壓和總電壓的關(guān) 系，或并聯(lián)支路的分電流和總 電流的關(guān)系，都不能用代數(shù)和 來(lái)處理，而必須用矢量和來(lái)處 理，有如下關(guān)系式：,如果用I1 作為相位的參考 方向，圖2是它們之間的相 位矢量圖，由圖可見(jiàn)I1與 同相。而純電感L上電壓 比I1 超前 ，合成的 是 總電壓的幅值，是I1 落后 的相位角 。,但在大多數(shù)電路中，常常使用交流異步電動(dòng) 機(jī)、電焊機(jī)以及日光燈等，都是電感性負(fù)載。這 時(shí)COS<1，電流滯后于電壓角。它意味著電 源除了向負(fù)載提供平均功率而轉(zhuǎn)換為其他形式的 能量（熱能、機(jī)械能等）外，還有一部分無(wú)功功 率要不斷往返于電源與負(fù)載之間。為盡量減少電 路中的無(wú)功功率，我們必須要適當(dāng)提高電路功率 因數(shù) 。,2、提高功率因數(shù)常用的方法： 提高功率因數(shù)，常用的方 法就是在靠近感性負(fù)載端并聯(lián)電 容器，其電路圖如圖1所示，由 相量圖3 可知原感性負(fù)載電流 滯后于電壓1，當(dāng)并聯(lián)電容以 后，只要電容的大小選擇得當(dāng)， 就可以使并聯(lián)電容以后的總電流 小于原來(lái)電感中的電流，使2 1，使功率因數(shù)得到提高。,三、實(shí) 驗(yàn) 儀 器 裝 置,四、實(shí) 驗(yàn) 內(nèi) 容,1、日光燈的組裝 日光燈是典型的感性負(fù)載電路，按線路完成連線，要求能點(diǎn)亮燈管即可。接線如下。,三用表的連接過(guò)程演示,3、并聯(lián)電容提高功率因數(shù) 將電容并入日光燈電路（按圖中虛線所示），觀察三用表的指示，運(yùn)用公式（3），解出并聯(lián)電容后的功率因數(shù)，進(jìn)行比較。實(shí)驗(yàn)的所有數(shù)據(jù)填入下表。,4、三相交流電路（選做） 三相交流電是目前使用 廣泛的供電方式，常見(jiàn)的是采用以三相相序A，B，C為順序，相位互差1200的正弦交流電組合在一起進(jìn)行供電。 三相交流電的負(fù)載常用的有“星形”，“三角形”，其示意圖如下：由負(fù)載的不同又分成“對(duì)稱負(fù)載”和“不對(duì)稱負(fù)載”，（在星形負(fù)載中還有有中線與無(wú)中線的區(qū)分），由電工原理可知：,對(duì)星形電路而言： A 線電壓是相電壓的 倍； 線電流 = 相電流； B 對(duì)稱負(fù)載時(shí)星形電路中線電流為另，而不對(duì) 稱負(fù)載電路中線電流不為零。 對(duì)三角形電路而言： 線電壓 = 相電壓，線電流等于相電流的 倍,（1）、測(cè)量星形電路三相四線制電源的相、線電壓，電流,（2）測(cè)量星形電路三相四線制電源對(duì)稱負(fù)載電路，有 中線和無(wú)中線時(shí)的各電量； （3）測(cè)量三角形電路 。,五、 注 意 事 項(xiàng),警告 因?yàn)樵搶?shí)驗(yàn)是強(qiáng)電，因此實(shí)驗(yàn)中必須謹(jǐn)慎小心。接線務(wù)必仔細(xì)檢查，必要時(shí)請(qǐng)教師檢查后方可通電。,