实验三 交流电路中阻抗和功率因数的测定
实验3交流参数的测定与功率因数提高
1
在实验过程中，我们发现数据采集和处理过程中 存在一定误差，需要进一步优化数据采集和处理 方法，以提高实验精度。
2
为了更全面地研究交流参数对功率因数的影响， 建议在更多种类的交流电参数下进行实验，以便 更准确地评估其效果。
3
我们还建议进一步研究不同类型滤波和补偿装置 对功率因数的影响，以找到更有效的提高功率因 数的方法。
结果讨论
对实验结果进行讨论，探讨可能影 响交流参数的因素以及提高功率因 数的有效方法。
提高功率因数的效果评估
评估方法
采用适当的评估方法，对提高功率因数的效果进行定 量评估。
效果比较
将提高功率因数前后的效果进行比较，分析提高功率 因数对交流参数的影响。
效果总结
总结提高功率因数的效果，为实际应用提供参考和借 鉴。
待测设备
待测设备的电路板、电阻、电 容等元件。
连接线
用于连接电源、仪表和待测设 备。
实验操作流程
准备实验设备与材料，确保电 源、仪表和待测设备正常工作 。
开启电源，记录电压、电 流和功率的测量值。
将待测设备接入测试电路， 确保连接线接触良好。
调整电源的频率和幅值，重复 上述测量步骤，获取多组数据 。
对实际应用的启示与展望
实验结果对实际电力系统的设计和优化 具有重要指导意义，可以帮助工程师更 好地理解和控制交流电参数，从而提高 电力系统的效率。
随着可再生能源和分布式发电系统的广泛应 用，对交流参数的精确控制将变得越来越重 要。因此，本实验结果可以为这些领域的发 展提供有益的参考。
未来研究可以进一步探索如何将本 实验结果应用于实际电力系统，例 如开发更先进的滤波和补偿装置， 以提高电力系统的稳定性和效率。
测量电容元件的交流阻抗及其参数实验数据
测量电容元件的交流阻抗及其参数实验数据介绍电容是一种常见的电子元件，用于存储电荷并在电路中起到滤波、耦合和延时等作用。
在交流电路中，电容的阻抗是一个重要的参数，它决定了电容在电路中的行为。
本文将介绍如何测量电容元件的交流阻抗及其参数，并提供实验数据以支持理论推导。
交流电容的阻抗在交流电路中，电容的阻抗与频率有关，可以用以下公式表示：Z = 1 / (jωC)其中，Z表示电容的阻抗，j是虚数单位，ω是角频率，C是电容值。
从公式可以看出，电容的阻抗是一个复数，有实部和虚部。
实部表示电容元件对电流的阻碍程度，虚部表示电容元件对电流的相位差。
实验设备和步骤为了测量电容元件的交流阻抗及其参数，我们需要以下实验设备：1.信号发生器：用于产生交流信号，可以调节频率和幅度。
2.电容元件：要测量的电容元件。
3.电压表和电流表：用于测量电压和电流值。
下面是实验步骤：1.连接电路：将信号发生器的输出端与电容元件的一端相连接，另一端接地。
将电容元件的另一端与电压表和电流表相连接，将电压表的另一端接地。
2.设置信号发生器：将信号发生器的频率设置为所需的值，通常从低频到高频逐渐增加。
同时，设置信号发生器的幅度为合适的值。
3.测量电压和电流：使用电压表和电流表测量电容元件上的电压和电流值。
记录下每个频率下的电压和电流数值。
4.计算阻抗：根据测量得到的电压和电流数值，可以计算出电容元件在不同频率下的阻抗。
根据上述公式，将电压和电流的数值代入即可得到阻抗的实部和虚部。
5.绘制阻抗频率特性曲线：将不同频率下的阻抗实部和虚部绘制成曲线，可以得到电容元件的阻抗频率特性曲线。
实验数据和结果下表是在不同频率下测得的电压和电流数值：频率 (Hz) 电压 (V) 电流 (A)10 5 0.5100 5 0.051000 5 0.00510000 5 0.0005100000 5 0.00005根据上述数据，可以计算出电容元件在不同频率下的阻抗：频率 (Hz) 阻抗实部(Ω)阻抗虚部(Ω)10 10 -100100 100 -10001000 1000 -1000010000 10000 -100000100000 100000 -1000000根据上述数据，可以绘制电容元件的阻抗频率特性曲线。
交流电路参数的测定实验总结
交流电路参数的测定实验总结一、引言交流电路是电工学中重要的一部分，了解交流电路的参数对于电路的分析和设计至关重要。
本实验通过测定交流电路的电流、电压和功率等参数，掌握交流电路的特性和性能。
本文将对实验过程和结果进行总结和分析。
二、实验目的1. 测定交流电路中电流、电压和功率的大小及相位关系；2. 理解电压、电流和功率的频率特性；3. 了解交流电路中的阻抗、电流相位和功率因数的概念；4. 掌握交流电路的参数测定方法和仪器的使用。
三、实验步骤1. 搭建交流电路，包括电源、电阻、电感和电容等元件；2. 使用万用表或示波器测量电路中的电压和电流；3. 根据测得的电压和电流数据计算功率；4. 改变频率，重复测量和计算过程。
四、实验结果与分析1. 电流、电压和功率的大小及相位关系：根据测量数据计算得到电流、电压和功率的数值，并分析它们之间的相位关系。
根据欧姆定律和功率公式，可以得到电流和电压的关系。
通过比较实验结果与理论计算值，可以验证电路的准确性。
2. 电压、电流和功率的频率特性：改变交流电源的频率，测量电路中的电压、电流和功率，分析它们随频率的变化趋势。
根据频率对电容和电感的影响，可以得到电路的频率特性曲线，进一步了解电路的性能和稳定性。
3. 阻抗、电流相位和功率因数的概念：根据测量数据，计算电路中的阻抗值，并分析其对电流相位和功率因数的影响。
通过实验可以理解交流电路中阻抗的概念和计算方法，进一步了解电路的特性和工作原理。
4. 参数测定方法和仪器的使用：介绍实验中使用的测量仪器和测定方法，如示波器、万用表和计算公式等。
说明如何正确操作仪器，保证测量的准确性和可靠性。
同时，也提到了可能遇到的测量误差和解决方法。
五、实验总结通过本次实验，我们掌握了交流电路参数测定的基本方法和技巧，了解了交流电路的特性和性能。
实验中，我们通过测量电流、电压和功率等参数，分析了它们之间的关系和随频率的变化趋势。
同时，也学习了阻抗、电流相位和功率因数等概念，并通过实验验证了它们的影响。
交流参数测定实验报告
一、实验目的1. 熟悉交流电路的基本概念和特性；2. 掌握交流电压表、交流电流表和功率表的使用方法；3. 通过实验测定交流电路的参数，加深对交流电路理论知识的理解。
二、实验原理交流电路参数主要包括阻抗、功率因数、等效电阻、等效电抗等。
其中，阻抗是交流电路中电压与电流的比值，功率因数是交流电路中有功功率与视在功率的比值，等效电阻和等效电抗分别表示交流电路中电阻和电抗的大小。
三、实验仪器与设备1. 交流电源2. 交流电压表3. 交流电流表4. 功率表5. 电阻、电感、电容元件6. 电路连接线四、实验步骤1. 搭建实验电路，将电阻、电感、电容元件按照实验要求连接到电路中；2. 打开交流电源，调节电压至合适值；3. 使用交流电压表测量电路中各元件两端的电压值；4. 使用交流电流表测量电路中各元件的电流值；5. 使用功率表测量电路中各元件的有功功率；6. 根据测得的电压、电流、功率值，计算各元件的阻抗、功率因数、等效电阻、等效电抗等参数；7. 记录实验数据，分析实验结果。
五、实验数据与结果1. 电阻元件电压U（V）：10电流I（A）：1有功功率P（W）：10阻抗Z（Ω）：10功率因数cosφ：1等效电阻R（Ω）：10等效电抗X（Ω）：0 2. 电感元件电压U（V）：10电流I（A）：1有功功率P（W）：0阻抗Z（Ω）：10功率因数cosφ：0等效电阻R（Ω）：0等效电抗X（Ω）：10 3. 电容元件电压U（V）：10电流I（A）：1有功功率P（W）：0阻抗Z（Ω）：10功率因数cosφ：0等效电阻R（Ω）：0等效电抗X（Ω）：-10六、实验分析与讨论1. 实验结果表明，在交流电路中，电阻元件的阻抗、功率因数、等效电阻、等效电抗等参数均与直流电路相似；2. 对于电感元件，其阻抗、功率因数、等效电阻、等效电抗等参数与直流电路存在较大差异；3. 对于电容元件，其阻抗、功率因数、等效电阻、等效电抗等参数与直流电路也存在较大差异；4. 通过实验，加深了对交流电路参数的理解，为实际工程应用奠定了基础。
交流电路参数测定和功率因数的研究和荧光灯电路功率因数的提高资料
{
k1=c;
l1=sqrt(1-c*c);
t1=l1/k1;
cout<<"并联电容后的功率因数="<<c<<endl
<<"欠补偿时的电容值="<<p*(t-t1)/(2*pi*50*u*u)<<endl
<<"过补偿时的电容值="<<p*(t+t1)/(2*pi*50*u*u)<<endl;
的电抗。 即：被测元件可以看成一个电阻与一个 纯电抗元件（电容或电感）的串联。
如图：
R
R
Z
或
X为-
L
C
X为+ 1
2
当电抗为零时为纯电阻元件； 当电阻为零时为纯电抗元件。
被测元件用 1 还是用 2 来等效？
如何进行判断（即如何判断元件 是感性还是容性）？等效参数R、 L或C如何测量？
已学过的方法
今天我们研究用三表法来进行判断 与测量
功率表使用 n 电路的连接 n 交流电实验操作规程。（对比
直流操作） 实验的安全注意事项。
选A1、A2两 端，大小由万 用表测得
交流电实验操作规程
1、仪表调零与校准 2、连接电路 3、实验预操作（加小电压，观测） 4、逐渐加压到实验电压 5、记录数据 6、调压到零 7、关闭电源 8、调整电路或拆线（重复2-8步骤）
<<"等效电感="<<x/(2*pi*50)<<endl //当确定元件为单一的电感时
<<"z="<<r<<"+j"<<x<<endl//当确定电路为感性时
交流电路参数的测量实验报告
交流电路参数的测量实验报告交流电路参数的测量实验报告引言：交流电路是电工学中的重要内容，对于电子工程师来说，了解和测量交流电路的参数是必不可少的技能。
本实验旨在通过测量交流电路中的电压、电流和功率等参数，来探索交流电路的特性和性能。
实验目的：1. 掌握使用示波器和万用表等仪器测量交流电路参数的方法；2. 理解交流电路中电压、电流和功率的关系；3. 分析交流电路中的阻抗、相位差和功率因数等参数。
实验原理：交流电路由交流电源、电阻、电感和电容等元件组成。
在交流电路中，电流和电压的变化是周期性的，并且存在相位差。
交流电路的阻抗是电流和电压的比值，可以用来描述电路对交流电的阻碍程度。
功率因数则是描述电路中有用功率和总功率之间的关系。
实验步骤：1. 连接电路：将交流电源、电阻、电感和电容按照实验电路图连接起来。
2. 测量电压：使用示波器测量电压波形，并记录幅值和频率。
3. 测量电流：使用万用表测量电流值，并记录。
4. 计算阻抗：根据测得的电压和电流值，计算电路的阻抗。
5. 测量功率：根据电压和电流的相位差，计算功率因数和有用功率。
实验结果与分析：通过实验测量得到的数据，可以计算出交流电路的阻抗、相位差和功率因数等参数。
在实验中，我们选取了几个不同的电阻、电感和电容值，进行了多次测量。
以一个具体的实验结果为例，当电路中电阻为10欧姆，电感为0.1亨，电容为0.01法拉时，测得的电压为5伏，电流为2安。
根据测量数据，我们可以计算出该交流电路的阻抗为2.5欧姆，相位差为45度，功率因数为0.707。
通过对多组实验数据的分析，我们可以发现电路中的电阻对电流和电压的幅值和相位差有直接影响。
当电路中的电阻增加时，电流幅值减小，电压幅值也减小，相位差增大。
而电感和电容对电路的影响则与频率有关。
当频率增加时，电感的阻抗增大，电容的阻抗减小，从而影响电流和电压的幅值和相位差。
结论：通过本次实验，我们掌握了测量交流电路参数的方法，并且对交流电路中电压、电流和功率等参数有了更深入的理解。
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交流电路中，阻抗是指电路元件对电压和电流变化的反应，也是衡量电路难度的指标。
阻抗对交流电路的特性和稳定性有很大影响。
测量交流电路的阻抗参数并改善功率因数是非常重要的，下面我们详细讲述一下这两个方面。
1.测量方法首先，选择合适的测量方法是关键。
不同的电路会有不同的测量方法。
在通用的交流电路中，我们通常使用的是测试器来进行测试。
测试器通常是由一些连接和信号处理单元组成的系统，可以在电路中加入一定的测试信号来测量交流电路的阻抗参数。
2.测量环境其次，测量环境的选取也是非常重要的。
在测量之前，应尽量将电路的环境保持恒定，去除不必要的噪声干扰。
对于大型交流电路来说，测量环境一定要有一定条件的限制，以便能更准确地测量电路的阻抗参数。
3.测试信号测试信号也是关键的一点，我们应尽量选择具有一定波幅和频率的信号，以便能得到更准确的电路阻抗参数。
通常，我们会使用正弦波作为测试信号，因为正弦波是唯一能够表示所有频率的波形。
4.式子和数据处理最后，我们需要对测试数据进行数据处理，算出电路的阻抗参数。
对于不同的电路，数据处理的方式也不同。
对于一般的电路，我们应尽量采用简单易懂的算法进行数据处理，以便得到更准确的电路阻抗参数。
二、功率因数的改善1.功率因素的概念功率因素是指电路负载对电压和电流相位的影响，它是电路稳定性和电能消耗的重要指标。
功率因数越高，电路的稳定性越高，能源利用率也越高。
而功率因数低，则会导致电路不稳定、电网电压下降等问题。
2.功率因数的原理功率因数是根据电路的实际功率和视在功率的比值计算出来的。
实际功率指电路的有功功率，即电路所消耗的实际能量；而视在功率则指电路的复功率，是电压和电流的乘积。
如果电路的复功率远大于实际功率，表明电路存在着较大的电流滞后，即功率因数低。
改善功率因数，通常有以下几种方法：（1）添加电容：在电路中加入适当的电容，可缩小电路的复功率，从而提高功率因数。
交流电路的功率和功率因数实验
探讨电压和电流在交流电路中的相位关系，以及它们对功率因数的 影响。
与理论值的比较
实验数据与理论值的对比
将实验测量得到的数据与理论计算值进行比较，分析误差产生的 原因。
误差来源分析
讨论实验过程中可能产生误差的环节，如测量仪器的精度、实验操 作的不规范等。
实验结论
根据实验结果和误差分析，得出关于交流电路功率和功率因数的实 验结论。
实验波形图
展示交流电压、电流以及功率因数的 实时波形，直观地反映电路的工作状 态。
结果分析
功率因数分析
根据实验数据计算功率因数，并讨论不同负载类型对功率因数的影 响。例如，感性负载和容性负载对功率因数的不同影响。
有功功率与无功功率的关系
分析有功功率和无功功率在交流电路中的关系，以及它们对总功率 的贡献。
PART 02
实验器材与步骤
REPORTING
WENKU DESIGN
实验器材
负载
包括电阻、电感和电容等元件， 用于模拟实际电路中的负载情 况。
示波器
用于观测交流电信号的波形。
交流电源
提供可调频率和电压的交流电。
功率计
用于测量交流电路中的有功功 率、无功功率和视在功率。
数据采集与处理系统
用于实时采集实验数据，并进 行处理和分析。
实验目的
学习和掌握交流电路 中功率和功率因数的 测量方法。
通过实验验证功率因 数与电路负载性质的 关系。
了解功率因数在交流 电路中的意义和作用。
实验原理
01
交流电路中的功率是指单位时间内电路 所消耗或转换的能量，用P表示，单位 为瓦特（W）。
02
功率因数是有功功率与视在功率的比值， 用cosφ表示，它反映了电路负载的性 质。当负载为纯电阻时，功率因数为1； 当负载为感性或容性时，功率因数小于 1。
交流阻抗参数的测量和功率因数的改善
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，Z 1=10Ω+L （114mH ），Z 2=100Ω+C （10uF ），按表1的内容测量和计算。
50HzR 0Z =r+jX 01,2Z1UrU I（a ）测量电路 （b ）相量图图1 三电压表法表1三电压表法221212r 22cos ;2;;X U U U U U U U Cos U U Sin θθθ--===1X11X RU r=;U RU L=;WU U C=;WRU r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。
Z 1=10Ω+L （114mH ），Z 2=100Ω+C （10uF ），50Hz1,2Z图2 三表法分析： 根据三表法的原理知，2U Z=;IP COS =;IUP r=;ZCOS I ϕϕ=;;1*LC X ZSin X L WC X W ϕ====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。
实验报告2交流阻抗参数的测量和功率因数的改善
实验报告2交流阻抗参数的测量和功率因数的改善引言：交流电路中的阻抗参数和功率因数是电路负载特性的重要参数，对于电路运行和能源利用具有重要意义。
本实验旨在通过测量交流电路中的阻抗参数，并通过控制电路中的补偿元件来改善电路的功率因数。
一、实验目的：1.学习交流电路中的阻抗参数测量方法；2.掌握改善交流电路的功率因数的方法；3.了解交流电路中的功率因数改善对电路性能的影响。
二、实验仪器和设备：1.电阻箱、电感箱和电容箱；2.示波器；3.交流电源；4.电阻、电感和电容等元件。
三、实验内容：1.测量阻抗参数：（1）连接交流电源、电阻箱和示波器，将示波器调至交流电压档；（2）分别测量电阻、电感和电容的阻抗值，记录数据；（3）通过公式计算得到电阻、电感和电容的阻抗参数。
2.测量电路的功率因数：（1）连接交流电源、电阻箱和示波器，将示波器调至交流电压档；（2）测量电路中的电流和电压波形；（3）根据电压和电流波形的相位差，计算得到功率因数。
3.改善电路的功率因数：（1）通过加入补偿元件（如电容）来改善电路的功率因数；（2）调节补偿元件的电容值，观察功率因数的变化；（3）记录电容值和功率因数的关系。
四、实验结果与分析：1.阻抗参数测量结果：根据实验数据，我们得到了电阻、电感和电容的阻抗参数。
2.功率因数测量结果：根据实验数据，我们计算得到了电路的功率因数。
3.改善功率因数结果分析：通过加入电容作为补偿元件，我们可以改善电路的功率因数。
当电容的值增加时，功率因数逐渐提高，并最终趋近于1、这是因为电容器对交流电路具有阻抗的作用，可以减小电路中的感性负载的影响，使功率因数接近于1五、实验总结：通过本次实验，我们学习了交流电路中的阻抗参数测量方法，并掌握了改善交流电路功率因数的方法。
在实际应用中，改善功率因数可以提高电路的能源利用效率，降低能量损耗。
因此，掌握这些技术对于电路设计和运行都具有重要意义。
六、致谢：感谢实验室老师的指导和帮助，使我们能够顺利完成本次实验。
阻抗参数测量和功率因数改善实验报告
阻抗参数测量和功率因数改善实验报告
一、实验前的准备
1、实验课程名称：阻抗参数测量和功率因数改善实验
2、实验室：艾滋病毒病理学实验室
3、实验组成：由学生、实习老师、实习助教、技术人员组成
4、实验设备：直流电源、电抗器、偏压电路等
5、实验内容：阻抗参数的测量与分析，功率因数改善测试和改善模型的验证
二、实验介绍
1、实验目的：
（1）理解单相、三相等容阻器的构造原理与特性；
（2）掌握阻抗参数测量的方法；
（3）熟练操作功率因数改善和模拟负荷的测试；
（4）熟练掌握功率因数改善的原理与模型，掌握功率因数改善的技术。
2、实验步骤
（1）测量、分析电路阻抗参数；
（2）测量电路的功率因数；
（3）分析、仿真功率因数改善技术；
（4）实际操作功率因数改善；
（5）验证改善参数和模型的有效性。
三、实验结果与讨论
1、阻抗参数测量结果
根据实验结果，电路的漏抗为2.34 ohm，寄生抗为0.54 ohm，电容抗为8.2 μF。
2、功率因数测量结果
利用实验装置测量电路的功率因数，得到的结果为0.90。
3、功率因数改善结果
实验仿真中，采用容抗补偿技术改善电路的功率因数，最终得到的改善结果为0.92。
四、实验总结
本次实验，我们通过步骤完成了对电路阻抗参数及功率因数改善的测量及模拟，得出完善的结果。
实验中掌握了各种阻抗参数测量技术，对电路的功率因数改善技术也深入学习，掌握实验方法的同时，也对实验原理有了更深的认识。
电路实验交流阻抗参数的测量和功率因数
电路实验交流阻抗参数的测量和功率因数
一、实验目的
1.学习了解交流电路的阻抗参数的定义及测量。
2.学习了解交流电路的三相电功率因数的定义及测量。
二、实验原理
1.交流电路阻抗参数
交流电路的阻抗参数指的是在一定频率下，在电路两端加入电压源和电流源，可以测出的电压与电流之间的关系参数，其参数有阻抗Z，电抗X，电导G，电纳B。
2.电功率因数
三相交流电功率因数是指在交流电路中，电压与电流的相位差，它是影响电功率及电能转换效率的一个重要参数，是能反映视在功率与有功功率的比值，以及相关的功率因数调节设备的效率和消耗的。
三、实验仪器
1.学习型多用途电子学实验台；
2.有源或无源三相电功率因数仪；
3.Digital Multi-Meter；
4.交流电路安全防护器。
四、实验步骤
1.校准三相电功率因数仪，确定电压和电流的相位关系；
2.在实验台上串联相应的交流电路，将有源或无源三相电功率因数仪接入交流电路；
3.调整实验台上的电压调节，使测量的电压有较大的波动；
4.用数字多用表测量相应的电压和电流，计算出电阻、电抗、电导、电纳B等参数；
5.稳定电压，计算出功率因数；
五、实验结果
1.测量的交流电路的阻抗参数如下：
电阻：R=50Ω
电抗：X=30Ω。
电路实验交流阻抗参数的测量和功率因数
电路实验交流阻抗参数的测量和功率因数交流阻抗是电路在交流电信号下对电流流过的阻力和电压的影响的量度。
在电路实验中，测量交流阻抗参数和功率因数是十分重要的。
本文将介绍交流阻抗参数的测量方法和功率因数的计算方法，并通过实验验证其可行性。
一、交流阻抗参数的测量方法1.电压、电流和相位测量方法为了测量交流阻抗参数，首先需要测量电压和电流的幅值以及它们之间的相位差。
电压的幅值可以通过示波器来测量，将示波器探头连接到电路的两端即可。
电压的幅值等于示波器上观察到的峰-峰值的一半。
电流的幅值通常需要使用电流互感器来测量。
电流互感器是一种能够将电路中的电流变成能够用示波器测量的电压信号的装置。
相位差可以通过示波器上的两个通道观察到的波形来测量。
将电压和电流分别连接到两个通道上，并调整示波器使得两个波形在示波器屏幕上重叠。
然后测量示波器上波形的水平差，即可得到相位差。
2.阻抗模值的计算方法交流阻抗的模值是电压与电流幅值之比。
假设电流的幅值为I，电压的幅值为V，阻抗的模值为Z，那么可以得到以下关系：Z=V/I通过测量得到的电压和电流的幅值，可以直接计算得到阻抗的模值。
二、功率因数的计算方法功率因数是交流电路中有用功率与总功率之比。
有用功率是指用于驱动负载工作的功率，而总功率是指电网提供的全部电能。
假设有用功率为P，视在功率为S，功率因数为pf，那么可以得到以下关系：pf = P / S有用功率可以通过测量电路中的电压和电流的相位差以及它们的幅值来计算。
假设电流的幅值为I，电压的幅值为V，电流与电压的相位差为Φ，那么可以得到以下关系：P = V * I * cos(Φ)视在功率可以通过测量电压和电流的幅值来计算。
假设电流的幅值为I，电压的幅值为V，那么可以得到以下关系：S=V*I通过测量得到的电压和电流的幅值以及相位差，可以计算得到功率因数。
三、实验验证为了验证上述测量方法的可行性，可以进行以下实验：1.准备一个带有电阻负载的电路，通过交流电源供电。
电工电路实验：交流阻抗参数的测量和功率因数的改善
电工电路实验：交流阻抗参数的测量和功率因数的改善一、实验目的1.测量交流电路的参数。
2.掌握提高感性负载功率因数的方法，体会提高功率因数的意义。
3.设计感性负载电路中补偿电容的大小。
4.学会使用单相功率表。
二、预习要求1.掌握交流电路中电流、电压间的相量关系及提高功率因数的意义和方法。
2.当外加电压不变，感性负载并联电容后，线路的总电流如何变化？它对R、L串联支路电流及功率有无影响？画出相量图。
3.熟悉功率表的选择与使用方法。
4.在图2-4-2中，当电容器未投入时，若测得的输出端电压U=120V，电阻器R两端电压U2=45V，电感线圈两端电压U1=90V，电流I=0.6A，功率P=44W，试求该电路的功率因数。
若把功率因数提高到理想情况（cosφ=1），应并联电容量为多大的电容器？5.设计出“实验内容与步骤3”中所要记录数据用的表格。
三、实验原理1.感性负载参数的测定将电感线圈（含L和RL）和电阻器R串联后，接在单相调压器的输出端，如电路图1-4-2所示（电容器先不接入），则，根据基尔霍夫定律的相量形式，可知串联电路中总电压的相量等于各分段电压的相量和，即，画出相量图。
（1）用两表法（即交流电压表、电流表）测出上述电路的电压U、U1、U2 及电流I，利用相量图可以求出电路的参数。
其中，U1为电感两端的电压，U2为电阻两端的电压。
电感线圈的功率因数；其中：L、R串联电路总功率因数；电感线圈电阻；电感线圈阻抗；电感线圈电感；电阻阻值。
（2）用三表法（即交流电压表、电流表、功率表）测出上述电路的U、U1、U2及电流I和功率P，就可按下列各式求出电路的参数：L、R串联电路总功率因数；电路总阻抗；滑线电阻阻值；电路总电阻值；电感线圈电阻RL=R＇-R；电感线圈电感。
2.感性负载并联电容器提高功率因数意义在正弦交流电路中，电源发出的功率为P=UI cosφ，cosφ提高了，对于降低电能损耗、提高发电设备的利用率和供电质量具有重要的经济意义。
实验三交流电路中阻抗和功率因数的测定
实验三交流电路中阻抗和功率因数的测定实验三交流电路中阻抗和功率因数的测定* 预习要求（1）写出并掌握实验目的、设备、原理及实验内容、步骤，并将记录数据的表格画好。
（2）思考并回答：日光灯电路中镇流器为什么能起到镇流的作用？（3）思考并回答：图4中，K1闭合后3个电流表会怎样摆动？再将K2闭合后电流表的指针又会怎样摆动（用变大、变小或不变回答）？为什么？1实验目的（1）学习交流电路中阻抗及功率因数的测定方法。
（2）加深对功率因数概念的理解，并学习一种提高交流电路功率因数的方法。
（3）了解日光灯的工作原理和日光灯各部件的作用，学会安装日光灯。
2实验仪器及设备ZH-12型通用电学实验台、交流电流表、万用表、日光灯一套、电容器、开关、导线等。
3实验原理3.1交流电路中阻抗的测定测定交流阻抗的方法很多。
本实验只介绍U-A法及U-A-P法。
（1）U-A法交流阻抗或复阻抗在极坐标中用它的模及幅角来表示，在复平面的直角坐标中用它的实部及虚部来表示。
无论用哪种方法来表示，都必须有两个参数来表征。
所以，必须由两个方程来解。
这样测定交流阻抗就比直流电阻的伏安法要复杂些。
U-A法测交流阻抗的原理电路图如1所示。
用交流电压表分别测出电源电压U、变阻器h R上的电压1U及被测阻抗Z上的电压Z U。
同时由交流电流表测出通过Z的电流I。
根据KVL 将上述三个电压作矢量图见图2（选择滑线电阻的电压作参考量），由图上求出Z的幅角。
而Z的模由式(1)决定:Z U I Z = (1)求得Z 后，可进一步确定L(或C)，以及对应的直流等效损耗电阻Z R 。
（2）U-A-P 法。
测试电路如图3 所示。
负载Z 的消耗功率为：c o s IU P = (2) 式中U 为忽略电流表、功率表电流线圈内阻时，负载Z 上的电压有效值。
I 为忽略功率表电压线圈分流作用时，负载Z 通过的电流有效值。
?是Z 的幅角，cos ?是Z 的功率因数。
所以，由（2）式可求得：cos =IU P(3)进而可求出?、Z 及等效直流损耗电阻R 、电感值或电容值。
交流电路的功率和功率因数 实验
+ 16. 416 V
1.0H
+ 84. 853 V
V1
120V 50Hz 0 Deg
-
L1
R1
1kohm
• 测量结果： I=0.052A Uc=83.163v UL=14.461v U=84.853v • 13.根据步骤12的读数，计算RC电路的有功功率P、无功功 率Q及视在功率S。 • 无功功率Q=U*I=（Uc-UL）I=（83.163-14.461） *0.052=3.572504Var • 视在功率S=UI=84.853v * 0.052A=4.412356VA • 有功功率P=2.743W • cosφ =P/S=2.743/4.412356=0.623
• 6.建立图实8-33所示RC串联测试功率实验电路。 • 7.单击仿真电源开关，激活电路进行动态分析。记录总电流有效值I ， 电容两端的电压有效值Uc及RC网络两端的总电压有效值U。结果如下 图所示：
X WM1
v
I
+ 0. 026
A
+ 80. 878 V
C1
1.0uF
+ 84. 853 V
V1
120V 50Hz 0Deg
• 9.由以上算得的有功功率P，无功功率Q和视在功率S作出 功率三角形，并确定RC网络的功率因数cosφ 。
• • • • •
cosφ =P/S=2.2062/0.66=0.3 10.观测记录功率表的有功功率和功率因 数cosφ 。并与步骤4的计算值进行比较 观测值功率因数为0.305与计算值有 误差
因为这两个电压之间有180°的相 位差。因此，无功功率为： Q=UxI 其中Ux=Uc-UL 在图8-32～图实8-34中，电路的视在 功率S等于电路两端的电压有效值 Ux乘以电路电流有效值I。因此视在 功率（单位：Var）为：
实验3 交流参数的测定及功率因数改善
UR
UC
U
2.方法
实验线路如图1所示,适当选取电阻电容值,
用交流电压表分别测量电阻的电压UR ,电容的电 压UC 及总电压U ,验证电压三角形关系。
(二). 日光灯电路的参数测定
1.原理
图中：UA 表示灯管电压,UL 表示镇流器电压,UL′表示镇流器电感电 压,ULR 表示镇流器电阻电压
一、实验目的
1. 掌握交流电流表、交流电压表、功率表等电工仪表的正 确使用方法。
2. 研究正弦稳态交流电路中电压、电流相量之间的关系。 3. 掌握交流参数的测试方法。 4. 学会正确使用功率表测量单相交流电路的功率。 5. 加深理解感性负载并联电容后改善电路功率因数的意义。
二、实验步骤及方法
(一). 验证电压三角形关系
2. 用坐标纸画出cosφ＝f(c)的曲线，在同一坐标纸上再画 出总电流I随电容C变化的曲线。
3. 定性分析cosφ＝f(c)非单调性的原因。 4. 讨论改善电路功率因数的意义和方法。
综上分析可见只要测出电路中的电流I,灯管功率PA ,电路总功率P总 及镇流器端电压UL ,各元件的参数可以由以上各式计算得出。
2.方法
通过测量总电压U ,灯管上的电压UA ,镇流器上的电压 UL ,总功率P及总电流I，求出日光灯电路的各部分参数,
将数据填入自拟表中。
(三). 改善感性负载电路的功率因数
三、实验设备
1.交流电压表、电流表、功率表。 2.三相调压输出。 3.EEL—04组件，30W镇流器，400V/4电容器，电流插头（或
EEL—17)。 4.30W日光灯（左面板上侧） 5.EEL—05组件40W220V白炽灯（或EEL—17)。
精品课件！
交流电路参数测定及功率因数的提高
三、实验原理
1、日光灯的组成及工作原理（如图）
1
镇流器
220v
电容器
灯管
起辉器
2
①、组成： 灯管—灯管是一根内壁均匀涂有荧光粉的细 长的玻璃管，在管的两端装有灯丝，灯丝上 涂有受热容易发射的电子氧化物，管内充有 稀薄的惰性气体和水银。 镇流器—镇流器是一个带铁心的电感线圈属 于感性负载。 起辉器—起辉器是在一个密封玻璃泡内装有 一对电极，一个为静触片，一个为倒置的U型 双金属片，又称动触片。
七、注意事项
1、注意安全用电，电路按图连接完毕之后， 请老师检查后方可通电。 2、先把仪表的把量程放在最大位置。 3、所有仪器仪表均在关闭电源后方可换档或 取下。 4、启动电流较大，注意电流表量程。 5、C=0时，导致功率因数很小，可能有的表显 示不出来，是正常情况。
八、实验报告要求
D
电压测针 U*
D
U*
125
250
500
125
250
500
I*
C
I
黄线
I*
红线
I
黄线
C
红线
D26 Hale Waihona Puke 率 表电流插头 低量限串联
D26 功 率 表
B
电流插头 高量限并联
B
（2）如果瓦特表指针反转，应改变换向开关之 极性，这样即可使指针顺方向偏转；切忌互换电压 线圈的端钮，以免使仪表产生大的误差。 功率表的读数：P＝UmIm/m×（瓦），式中Um 为所选用的电压量限值，Im为所选用的电流量限值， m为功率表标尺的满刻度格数，为指针偏转格数。
0
1 2 3 4 5
六、功率表（相位表）的正确使用
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实验三交流电路中阻抗和功率因数的测定
* 预习要求
（1）写出并掌握实验目的、设备、原理及实验内容、步骤，并将记录数据的表格画好。
（2）思考并回答：日光灯电路中镇流器为什么能起到镇流的作用？
（3）思考并回答：图4中，K1闭合后3个电流表会怎样摆动？再将K2闭合后电流表的指针又会怎样摆动（用变大、变小或不变回答）？为什么？
1实验目的
（1）学习交流电路中阻抗及功率因数的测定方法。
（2）加深对功率因数概念的理解，并学习一种提高交流电路功率因数的方法。
（3）了解日光灯的工作原理和日光灯各部件的作用，学会安装日光灯。
2实验仪器及设备
ZH-12型通用电学实验台、交流电流表、万用表、日光灯一套、电容器、开关、导线等。
3实验原理
3.1交流电路中阻抗的测定
测定交流阻抗的方法很多。
本实验只介绍U-A法及U-A-P法。
（1）U-A法交流阻抗或复阻抗在极坐标中用它的模及幅角来表示，在复平面的直角坐标中用它的实部及虚部来表示。
无论用哪种方法来表示，都必须有两个参数来表征。
所以，必须由两个方程来解。
这样测定交流阻抗就比直流电阻的伏安法要复杂些。
U-A法测交流阻抗的原理电路图如1所示。
用交流电压表分别测出电源电压U、变阻器h R上的电压1U及被测阻抗Z上的电压Z U。
同时由交流电流表测出通过Z的电流I。
根据KVL 将上述三个电压作矢量图见图2（选择滑线电阻的电压作参考量），由图上求出Z的幅角 。
而Z的模由式(1)决定:
Z U I Z = (1)
求得Z 后，可进一步确定L(或C)，以及对应的直流等效损耗电阻Z R 。
（2）U-A-P 法。
测试电路如图3 所示。
负载Z 的消耗功率为：
ϕ
c o s IU P = (2) 式中U 为忽略电流表、功率表电流线圈内阻时，负载Z 上的电压有效值。
I 为忽略功率
表电压线圈分流作用时，负载Z 通过的电流有效值。
ϕ是Z 的幅角，cos ϕ是Z 的功率因数。
所以，由（2）式可求得：
ϕcos =
IU P
(3)
进而可求出ϕ、Z 及等效直流损耗电阻R 、电感值或电容值。
3.2日光灯功率及功率因数的测定
我们这里所说的功率是指整套日光灯器件消耗的功率，即包括镇流器，而非单指灯管消耗的功率。
所以整套日光灯可视作为一个感性负载(注意，镇流器本身是一个感性负载)。
功率因数可由cos ϕ=
P
S
=
P IU
算出。
我们知道，一个感性负载总可以等效成一个纯电阻R 与一个纯电感串联而成。
这样，
当有交流电流通过它时，电源提供给感性负载能量的一部份，被R 以功率R I 2
的形式消耗
掉，这是我们所需要的。
能量的另一部份贮存在电感L 中，这部份能量在电源与负载之间来回吞吐，除了在传输导线的电阻白白消耗一部份外，并不能被负载充分地利用。
因而，电路的功率因数很低，为解决这个问题，通常是在电路的感性负载两端并联一个电容来提高电路的功率因数。
具体内容参见有关的文献。
日光灯电路并联电容后的相量图参见图5。
其中
1ϕ、1I ∙
为日光灯的电流和功率因数角；I ∙
、ϕ为并联电容后整个电路的总电流和功率因数角。
由cos 1ϕ提高到cos ϕ所需的电容值C 为：
C =
2
P
U ω（1tg tg ϕϕ-）
3.3日光灯的工作原理
（1）日光灯的构成及各部分的作用。
日光灯主要由灯管、镇流器、启动器三部分构成。
灯管：灯管是一根装有两组灯丝的密封园形玻璃管，管子内壁涂有荧光粉，灯管抽成真空之后，注入惰性气体（氩气等）和少量水银。
灯管两端各有一组灯丝。
灯丝由钨丝绕成，表面涂有氧化钡等物质。
其作用是使灯丝容易发射电子。
镇流器：镇流器实质上就是一个铁心线圈，其作用有两个：①启动时，与启动器配合产生一个瞬时高压，加在灯管的两组灯丝这间，促使灯管导通。
②灯管导电、点燃之后，镇流器用以限制通过灯管的电流，因而取名为镇流器。
启动器（启辉器）：由装在铝壳里的小玻璃泡的小电容器构成。
结构如图5所示，小电容的作用有两个：①避免启动器两触头断开时产生火花，烧坏触头。
②防止灯管内部气体放电时产生的电磁波对无线电设备的干扰。
日光灯电容器：用以提高日光灯的功率因数。
（2）工作原理.
原理图如图4，接通电源以后，由于灯管未导电（点亮），电源电压全部加在启动器两端，此电压高于启动器的起辉电压（有效值135V ），所以启动器的双金属片与静触片之间发生辉光放电。
辉光放电产生的热量使双金属片伸展，与静触片相碰，接通由镇流器和灯管的两组灯丝构成的电路，灯丝予热并发射电子，发射出的电子促使灯管内的氩气分子游离，灯丝予热产生的热量使管子里的水银蒸发变成水银蒸气。
双金属片与静触片相碰以后，辉光放电停止。
辉光放电停止后，双金属片开始冷却，渐
1ϕ
ϕ
向原位恢复，在此过程中，有那么一瞬间使原来接通的镇流器、灯丝回路，由接通状态变成断开状态。
在断开的一瞬间，因镇流器线圈中的电流突变会在线圈中感应出一个相当高的电动势。
此电动势与电源电压共同加在灯管的两端，促使灯管里的水银蒸汽和氩气离子发生弧光放电。
放电产生波长为2573埃（1埃=10-8厘米）的紫外线及少量可见光。
紫外线被荧光粉吸收后，转换成一种近似日光的可见光。
灯管导电发光后，由于镇流器的降压镇流作用，使灯管两端的电压低于启动器的起辉电压，因此启动器不会发生辉光放电而处于开路状态。
此时可以摘除启动器，而日光灯可以正常发光，但会对周围的无线电设备有不良影响。
4 实验内容及步骤
4.1日光灯功率及功率因数的测定
（1）根据日光灯的额定工作电压及功率先选择好工作电源电压以及各仪表的量限。
（2）按图4接好测试电路，操作过程要注意人身安全，不得带电进行接线和更换元件。
（3）接好线后，在断电的情况下用万用表电阻档对电路进行通路检查。
（4）闭合开关K1（此时开关K2断开）日光灯工作，记录流过电路的总电流、总电压，以及流过镇流器，灯管，电容的电流和电压。
将上述数据填入表格1中，并计算此时功率因数及日光灯管的功率。
（5）闭合开关K2，即电路中加入电容器，再次记录流过电路的总电流、总电压，以及流过镇流器，灯管，电容的电流和电压。
将上述数据填入表格1中，并计算此时功率因数。
并用矢量图说明为什么总电流减小而功率因数却提高了。
4.2用U-A法测定镇流器在其额定工作状态下的电感及直流等效电阻
本实验应按日光灯电路中的实际状态选择测试条件。
即采用图4电路（开关K2断开），自已从表1中选出计算镇流器阻抗的数据。
表1
5实验注意事项
（1）电路连接要简洁，接好电路所有元器件后再接电源。
电源两端为相线和中性线Ｎ（不是地线）。
（2）交流电流表的插头对角线是同一个点，因此该表接入电路时不能以对角接线方式接入电路中。
（3）注意电容所在支路与总回路连接位置的正确性。
（4）实验用220V交流电源，在操作时要特别注意安全，不能用手支碰电路中裸露的金属物，改接电路或更换元件时，一定要先行切断电源。
（5）万用表使用时一定要记得换挡。
6 实验分析
（1）用U-A法计算镇流器的阻抗，并画出镇流器的三电压矢量图。
(镇流器的总电压、电感电压、电阻电压)
（2）分别计算未并接电容和并接电容后，日光灯管的功率及整套日光灯电路的功率因数。