大学物理实验：交流电路功率因素与三相交流电课件

三相交流电与功率因素¿电磁学系列13

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：

(1)(2)II1I2RLC图1UI1图2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，θ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COSθ<1，电流滞后于电压θ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θ1，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θ2＜θ1，使功率因数得到提高。12图3三、实验仪器装置2、

三用表（电压，功率，电流）的使用常识(1):使用时仪表应放置水平位置，尽可能远离强电流导线和强磁性场，以免仪表增加误差。(2):仪表指针如不在另位时，可利用表盖上调节器调整之。(3)：根据所需测量范围将仪表接入电路，在通电前，必须对线路中的电流，电压有所估计，避免超载。(4)：当仪表使用于直流电路内时，应将接线柱接线互换，取二次读数之平均值作为正确指示值，以消除剩磁误差。AvwA(5):D26—w功率表测量时如遇仪表指针反向偏转时，应改变换向开关之极性。即可使指针顺方向偏转，切忌互换电压接线，以免使仪表产生误差。(6):D26—w功率表之指示值可按下式计算：

P=Cα(瓦特)

式中：P为功率指示值C为仪表常数，亦即每格刻度所代表之瓦特，列表于下α为指针偏转后指示格数3、三用表的接线132黄线将同铭端‘*’都联接起来红线是电压联线蓝线是电流联线VWA1、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。s电容c镇流器日光灯开关220v火线零线起辉器1322、各种交流电表的使用

在上图箭头处断开电路，将所组合的三用表按对应数字接入电路，进行电流，电压及功率的测量，用公式：解出没有并联电容时的功率因数。

（3）s电容c镇流器日光灯开关220v火线零线起辉器132三用表的连接过程演示点击观察过程实验现象观察AABB0CC星形电路三角形电路图64、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（2）测量星形电路三相四线制电源对称负载电路，