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电感性负载电路及功率因数的提高
一．实验目的
1． 掌握正弦交流电路中电压、电流的相量关系。
2． 了解电感性负载并联电容器提高功率因数的原理，从而认识提高功率因数的意义。 3． 学习用实验方法求取线圈的参数。 4． 学习功率表的正确使用方法。
二．实验原理
1．电源设备的容量是视在功率S＝UI，而其输出的有功功率P为UIcos?,为了充分利用电源设备的容量，就要求提高电路的功率因数cos?；另外，当负载的有功功率P和电压U一定时，功率因数越高，输出电线路中的电流I＝P就越小，在输电线路电阻上消耗的
Ucos ?功率也就越小，因此提高功率因数对电力系统的运行十分重要，有很大的经济意义。
用电设备中，多数是电感性负载，例如工业中广泛应用中的三相异步电动机、照明用的日光灯等。本实验用变阻器R与带铁心线圈（r、L）相串联，模拟电感性负载，如图3.1（开关S未合上）所示。
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图3.1 电阻及电感串联电路 图3.2电感性负载并C后各电流的相量图
一般电感性负载功率因数较低，通常用并联适当的补偿电容器来提高电路的功率因数。
并联电容后，虽然电感性负载支路的电流不变，但这个感性电流与电容支路的容性电流相补偿，使电路总电流可以减小，功率因数可以提高。图4.3.2是由电感性负载并联电容后（图3.1中开关S己合上），各电流的相量图（以U?为参考相量）。 如果感性负载电路的功因率数从cos?提高到cos??则所需并联电容器的电容值可按
P下式计算：C?，P—(tan?-tan??) (F) 式中ω?2 π f(f?50Hz)，U—电源电压（V）
ωU2电路消耗的有功功率（W）。
本实验中电容器采用电容箱，其示意图3.3。为使用方便每个电容连接一个开关，几个电容并联后，其总电容为各电容值之和。
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???????????????????????????C1C2C3C4C5C6C7RF???????? 图3.3电容箱示意图
2．本实验测量电流时，借用辅助设备—电流插座和插头，如图4.3.4所示。三路电流插座是独立的，见图4.3.4（a），可分别接入被测电流支路，电流插头与一个电流表相接，见图4.3.4（b），当需测量某一支路电流时，可用电流插头插入电流插座的两接触铜片间，电流就流经电流表而测得所需支路电流。
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（a） （b）
图3.4 三路电流插座及电流插头
（a）电流插座 （b）电流插头
1－电流插座板 2－电流插座接触铜片 3－电流插头 4－插头引出线 5－绝缘材料
3．功率的测量，采用电动式单相功率表（其原理见有关教材），它是多量程的，一般有三档或四档电压量程，两档（串联或并联）电流量程。使用时应根据被测电路中电流及电压的大小，分别选用合适的电流、电压量程，不能根据功率大小来选择。
由于功率表是多量程的，所以它的标度尺上只标有分格数，当选用不同的电流和电压量程时，每一分格代表不同的瓦特数。为此，在使用功率表时，要注意被测量的实际值与指针示值之间的换算关系。假定测量时功率表指针读数为X（格），则被测实际功率的数值（单位为W）为：P＝CX
其中C为功率表的分格常数，单位是W／格
U?IC?mm
Xm式中Xm——功率表标度尺的满刻度格数
Um——所使用的电压线圈的额定值（此值常标注在电压线圈的接线端钮旁） Im——所使用的电流线圈的额定值（此值常标注在电表盒盖内） 功率表电流及电压端子上标有符号＊（或±）端是同名端（或称对应端），即为两个线圈的始端，接线时应联接在电源的同一端，其正确接法见4.3.5（a）、（b）；4.3.5（c）为错误接法，其中有一个线圈反接，指针将反向偏转。
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**?u*?iiL?负载*?iiLiu?uiu?负载?*iu?*iLiu负载???
?
（a） (b) (c)
图3.5 功率表电流和电压线圈同各端的接线方法
（a）功率表电压线圈前接 (b)功率表电压线圈后接 (c)错误接法
具体测量时，功率表的电压线圈两端接测试笔，电流线圈应串接入电流插头，如图4.3.6所示，并辨清那根引线为电流线圈的同名端，以保证电流线圈与电压线圈的“＊”端接在一起如图4.3.6。
电压测试笔电流插头*??????300V??*W???
图3.6功率表的具体使用方法
本实验的电感性负载支路由两个元件串联组成。当电流线圈插入该支路的插片中，而电压线圈的两根测试笔接于电感线圈两端时，功率表指针偏转值为电感线圈所消耗的功率PrL；当两测试笔跨接在电阻R两端时，功率表指示的读数，即为R消耗的功率PR。
用功率表测量功率时，相当于同时在电路中接入电压表和电流表，因此它们的内阻会影响测量的准确度。功率表的电压线圈一般要取用几十毫安的电流，为了减小测量误差，对高阻抗负载（本实验电容容抗XC较大），电压线圈支路分流影响大，所以，电压线圈应接在电流线圈之前，称前接，如图3.5（a），对于低阻抗负载，电流线圈上压降影响大，电压线圈应后接，如图3.5（b）。
三．实验仪器和设备
电感线圈（200～500mH）、电阻器（100Ω，2A）、电容器（0～32μF，250V）、交流电压表（0～250～500V）、交流电流表（1～2A）、单相功率表（0～75～150～300V，0.5～1A）、电流插座板（三相）、电流插头。 四．实验内容和步骤
1．测量电感性负载支路（断开电容箱上所有开关）的电流，电压和功率。 精品文档
电感性负载电路及功率因数的提高试验讲课讲稿
