交流阻抗参数的测量和功率因数的改善东南大学
实验四 交流阻抗参数的测量和功率因数的改善
实验四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．验证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。
二、实验原理1、日光灯电路及其原理说明：（1）日光灯电路如图4-1所示，它由日光灯管，镇流器和启辉器主要部件组成。
A、灯管是一根玻璃管，其内壁涂有荧光粉，两端各有一个阳极和灯丝，前者为镍丝，后者为钨丝，二者焊在一起，管内充有惰性气体和水银蒸气。
B、启辉器由封在充有惰性气体的玻璃泡内的双金属片和静触片组成，双金属片和静触片都具有触头。
C、镇流器是一个带铁心的电感线圈。
图4-1（2）工作原理：当日光灯刚接通电源时，启辉器的两个触头是断开时，电路中没有电流，电源电压全加在起辉器的两个触头之间产生辉光放电，电流通过起辉器，灯丝和镇流器构成通路，对灯丝加热，灯丝发出大量电子。
起辉器放电时产生大量的热量，使双金属片受热膨胀至使触头闭合，导致放电结束。
双金属片冷却后两触头断开，通路被切断，在触头被切断的瞬间镇流器产生相当高的自感电动势与电源电压串联加在灯管的两端，启动管内的水银蒸气放电，这时辐射出的紫外线照到管内壁的荧光粉上发出白光。
灯管放电后，电源电压大部分加在镇流器上，灯管两端电压（既启辉器两触头之间的电压）较低，不能使起辉器光线光放电，因而其触头不能再接触。
在电网交流电的作用下，灯管两端的灯丝和阳极之间电位不断地发生变化，一端为正电位时另一端为负电位。
负电位端发射电子，正电位端吸收电子，从而形成为电流通路。
启辉过程：电源（220V）接通→氖气电离放电产生热→两电极通→灯丝热发射电子→辉光管极间电压为0，断开→镇流器产生感应电动势（>220V）→水银蒸汽游离放电→荧光灯发光2、功率因数的提高：（1）功率因数：对于一个无源二端网络，如下图4-2所示，它所吸收的功率P=UIcos φ，其中cosφ称为功率因数。
实验五 阻抗参数测量和功率因数改善
W
*
*
I总
IG
I3 I2= IGR UA A S I1 I
IGL+Ic3
IC
220V C
~
IGL+Ic2
IGL Ic1 Ic2 Ic3
(a) 图 1-5-4
(b)
注意： ① U L 为“镇流器”两端的电压； ② U A 为“镇流器”左端与电源负端之间的电压； ③电源电压调到 180V 左右时才开始有电流； ④做实验之前“电源回零” ， 做实验后“电源回零” ，尤其是“单相交流可调电源” ； ⑤千万不可将电流表插线插入电路，用两只手抓住插线的两个头，容易触电； ⑥“三电压表法” 、 “ 三表法” 中各仪表量程，交流电压表 50V、交流电流表—200mA、功 率表—50V-0.4A； “日光灯功率因数提高”中各仪表量程，交流电压表—250V、交流电流表—1A、功率表— 500V-0.4A； ⑦验收日光灯：(i)接“启辉器” ，打到“内接” ，看日光灯亮不亮； (ii) 日光灯亮后再打到“外接” ； ⑧做实验前“电容箱”放电； ⑨做完实验，验收函数发生器。
六、思考题 1、为了提高感性阻抗的功率因数，为什么采用的是并联电容而不是串联电容？
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？
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？
100Ω 正弦波 大功率 函数电源 U1 f=200Hz U=15V V r U2 互感线 圈原边
~
100mH
（a）电感负载
100Ω 正弦波 大功率 函数电源 U1 f=200Hz U=15V V R 50Ω U2 C 3.47uF
~
（b）电容负载 图 1-5-5
交流电路参数测定与功率因数提高(实验讲稿)
I ， cos ↘ C ↘， I C ↗， ↗， (-)容性↗
荧光灯支路的所有量（I、U、P）保持不变 I， cos 1
ULR ULr IC
UL I
I
cos
ILR C* C
LR
UR
Ur
荧光灯电路参数的计算方法
cos LR
PLR U LR I LR
或
或
cos LR
Rr
R r 2 2fL2
ULR ULr UL
R
PR 2 I LR
R
UR I LR
1 2f
r
Pr 2 I LR
L 有三种求法：
（1） Z Lr
LR
L
2 Z Lr r2
U Lr I LR
UR
Ur
ILR
（2） LR arccos
PLR U LR I LR
2 r 2 Lr
P A P B P C 总 P
U* I*
二瓦 图 11-4 三相交流电路实验接线图
2
QL PLR tan LR
Pr I LR
2
L
QL 2fI LR
（3） U
2 L
U
2 Lr
U U
L
XL 1 UL 2f 2f I LR
1
三相交流电路
(a)Y 形联接 图 11-1
(b) 形联接 三相负载的联接方式
图 11-2 三瓦计法 三相四线制电路： 通常采用三瓦计法，特殊也 可以用二瓦计法（三相星形对 称）
交流电路参数测定与功率因数提高
*U
ILR
I* ~220V
W
A
IC
实验二、交流电路参数测量与功率因数的改善
实验二、单相交流电路实验预习：一、实验目的 1、通过对R-L 串联电路及其与C 并联的单相交流电路的实际测定，查找出它们的电压、电流及功率之间的关系。
2、学习电路元件参数的测量方法（间接法测定R 、r 、L 、C 等）。
3、掌握感性负载并联电容提高功率因数的方法，并进一步理解其实质。
4、学习并掌握功率表的使用。
二、实验原理 1、R-L 串联电路LXRrSZ图1-8-1 R-L 串联电路图1-8-1表示了一个R-L 串联电路，其电感为空心线性电感。
由于空心线性电感的内阻不可忽略，这里用内阻r 与理想电感X L 串联来代替空心电感，设其总阻抗为Z S 。
根据0=∑U ，列出Lr R S R U U U U U U ++=+= 电感线圈上的正弦电压U S 将超前电流I 一个ϕ1角度，相量图如图1-8-2所示。
由相量图上的电压三角形，根据余弦定理，得：U S 2 = U R 2 +U 2 -2 U U R Cos ϕ1从而求出ϕ1，而U （R + r ）=U Cos ϕ1式中U （R + r ）=U R + U r又因为U L =U Sin ϕ1 ，这样可求得： R =U R / I 1 ； r = U r / I 1；X L =U L /L ； L =X L /ω =X L / 2πf2、研究感性负载电路提高功率因数的方法。
感性负载电路的功率因数一般比较低，为了提高电路的功率因数，常在感性负载电路的两端并联电容器，以提高电路的功率因数。
并入电容后的电压、电流相量图如图1-8-3所示。
电容支路的电流I C 在相位上超前电源电压90º（以U 为参考）。
图1-8-2 R-L 串联电路中电压、电流相量图图1-8-3 感性负载并联电容后的电流相量图R并联电容后线路的总电流 0=∑I CI I I +=1 由图1-8-3的相量图，根据余弦定理得：I 12 = I C 2 +I 2 -2 I I C COS （90º + ϕ）：式中 COS （90º + ϕ）= -Sin ϕ 。
实验五 交流电路阻抗参数及功率因数的测量和提高的测量实验
实验五 功率因数的测量和提高
一. 实验目的
1. 学会用功率表法测量元件的交流等效参数的方法。
2. 学会功率表的接法和使用。
3. 学习感性负载电路提高功率因数的方法
二. 实验内容
1. 电感阻抗参数的测量，按图5-1接线。
分别测量40W 白炽灯(R)，电感线圈(L) 的等效参数。
图5-1
2. 电感阻抗两端并联电容，接线如图5-2。
逐渐加大电容量，每改变一次电容量，都要
测量端电压U ，总电流I ，电感阻抗电流I RL ，电容电流I C 以及总功率P 之值，记录于表5-2。
图5-2
Z
3．渐加大电容容量过程中，注意观察并联谐振现象，并找到谐振点。
三.注意事项
1. 本实验直接用市电220V交流电源供电，实验中要特别注意人身安全，不可用手直接触
摸通电线路的裸露部分，以免触电，进实验室应穿绝缘鞋。
2. 自耦调压器在接通电源前，应将其手柄置在零位上，调节时，使其输出电压从零开始
逐渐升高。
每次改接实验线路及实验完毕，都必须先将其旋柄慢慢调回零位，再断电源。
必须严格遵守这一安全操作规程。
四.实验设备
1.数字万用表 1台
2.电量仪 1台
3.白炽灯 1只40W /220V
4.电感线圈 1只
5.电容器 2只1μF，4.7μF/500V
五.分析和讨论
1．根据实验数据，分别绘出电压、电流相量图，验证相量形式的基尔霍夫定律。
2．讨论改善电路功率因数的意义和方法。
实验3交流参数的测定与功率因数提高
Z1：线路阻抗
+•
I
•
_U1
+
Z2：感性负载阻抗
•
U2
_
Z 2 R2 jX 2
共同特点：功率因数较 低、
供电线路图
负载功率因数为 cos2
负载功率P2
PUIcos 线路上的电流：I P2
2
2
2
U2 cos2
U2一定c， os，输电线 I， 路输 上电线路上损
输电效率： P P总 2 P2P 2PP2PI22R1
六、实验报告要求
1、〔见报告处理要求之1〕；
2、〔见报告处理要求之2〕；
实验三 三表法测量交流参数
关于实验报告要求之2
Z=ZA+ZB =(RA+jXA)+(RB+jXB) ZA =(RA+RB)+j(XA+XB)
由测得的A、B参数
XA
作出A、B串联的阻 抗三角形
RA
由A、B串联后测得的 参数作出的阻抗三角形
实验三 交流参数的测定与功率因数的提高
一、实验目的
1、学习用交流电压表、电流表和功率表测量负载的等效参数； 2、学习功率表和单相调压器的使用。 3、掌握功率因数提高的意义与方法。
二、实验原理
1、二端电路的阻抗及等效电路
+.
.
I
U
正弦 稳态
N0
. U. =Uu
I =Ii
Z=
U• I•
=
U I
(u–i)
5、将A和B并联接入被测负载处，调节调压器输出电压， 使电压表读数U=U1 ，记录U、I、P,将测量结果记入表一。
6、改变电容大小时，保持变压器输出电压U=U1恒定，测 量UL、UR、I、总功率P，将测量结果记入表二。 7、利用示波器判断负载串联和并联后的性质。
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。
电路实验 交流阻抗参数的测量和功率因数
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日评定成绩：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 IP IU Pr z Iϕϕ====sin 1x z xL wC xw ϕ==== 3． 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 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1三电压表法分析：1）误差计算：电感内阻r测量误差为2624.811100% 4.57% 26-⨯=电感L测量误差为114107.03100% 5.88% 114-⨯=电容C测量误差为109.876100% 1.24% 10-⨯=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。
东南大学,第六次实验三相交流电路及其功率测量,实验报告
东南大学,第六次实验三相交流电路及其功率测量,实验报告
一、实验目的
主要是研究三相交流电路及其功率测量。
二、实验内容
本次实验共分为三部分：
（1）电路热模拟：
我们首先利用多媒体实验系统，对相对应的三相交流电路进行热模拟，以熟悉其基本构成电路和特性。
通过观察各个阻抗的变化情况，以及电流、电压和功率的变化，结合其电路图，分析出三相交流电路的特性。
（2）实验测量：
利用数字多用表，接通三相交流电路图，对实际电路进行测量，观察α短路负载电压与β短路负载电压之比，并测量三相交流各相电压、电流、有功功率、总功率、有功功率因数与无功功率等参数，以及三相交流电路各相功率角。
（3）比较分析：
通过比较实验前后的热模拟及实验测量结果，对其有功功率因数的变化情况，进行合理的分析，以便加深对三相交流电路的认识。
三、实验结果
通过实验，我们获得了以下结果：
1. α短路负载电压与β短路负载电压之比为1∶0.5
2. 三相交流各相电压为U1=350V，U2=-175V，U3=-175V
3. 三相交流各相电流为I1=2A，I2=-1A，I3=-1A
4. 有功功率为P=840W，有功功率因数为0.909，总功率为Q=0W，无功功率为
S=840VA
5. 三相交流各相功率角分别为β1=-90°，β2=-27.3°，β3=-162.7°。
四、实验结论
通过本次实验，我们明确了三相交流电路的基本特性以及有关各参数的测量及分析，从而深入理解三相交流电路的本质及其工作机制，并且认识到功率因数对交流电路运行状态的影响。
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。
三相交流电路认识实验报告(gxt).doc
三相交流电路认识实验报告(gxt)..东南大学电工电子实验中心实验报告课程名称：电路实验第二次实验实验名称：交流阻抗参数的测量和功率因数的改善院（系）：吴健雄学院专业：电类强化班姓名：学号：61013219 实验室: XXXX年11 月28日评定成绩：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1．正弦交流电路中的电阻、电感和电容元件。
电感元件中电压与电流是同频率的正弦量，但在相位上电压超前电流90度；电容元件中电压与电流是同频率的正弦量，但在相位上电流超前电压90度。
它们不断与外电路进行能量交换用无功功率Q表示。
把电路的电压和电流的有效值乘积称为视在功率S表示。
2. 三电压表法。
先将一已知电阻R与被测元件Z串联，如实验内容图一（a）所示。
当通过已知频率的正弦交流信号时，用电压表分别测出电压U、U1和U2，然后根据这三个电压向量构成的三角形矢量图和U2分解的直角三角形矢量图，从中可求出元件阻抗参数，如图一（b）所示。
这种方法称为三电压表法。
（a）测量电路（b）相量图图1 三电压表法由矢量图可得：3. 三表法：如图二所示：图 2 三表法首先用交流电压表，交流电流表和功率表分别测出元件Z两端电压U、电流I和消耗的有功功率P，并且根据电源角频率w,然后通过计算公式间接求得阻抗参数。
这种测量方法称为三表法，它是测量交流阻抗参数的基本方法。
被测元件阻抗参数（r、L、C）可由下列公式确定：4.功率因数的改善原理：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；三、实验内容1、单相、三相交流电路的接线操作，按照强电实验操作规范接线、通电、操作：包括开关、熔断器、接触器、继电器、自耦变压器等电器设备结构原理的理解和使用方法。
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。
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！
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。
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实验报告交流阻抗参数的测量和功率因数的改善姓名马诗琪班级 13教技学号131034 14114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．实验原理：1.感性负载参数的测定：用三表法（即交流电压表、交流电流表、功率表）测出上述电路的U、U1、U2、及电流I和功率P，就可按下列各公式求出电路的参数。
L、R串联电路的总功率因数cosφ=PUI电路总阻抗|Z|=UI 滑线电阻阻值R=U2I电路总电阻值R′=|Z|cosφ电感线圈电阻R L=R′−R电感线圈电感L=X Lω=|Z|sinφ2πf2.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。
3.感性负载并联电容器提高功率的方法：实验时，在不同的C值下，测量出电路的总电流I、负载端电压U及负载吸收的功率P，便可计算出相应的功率因数cosφ′。
另外，也可以利用交流电流表测量出电路总电流I及各支路的电流的值I H、I C，画出向量图，在根据余弦定理(I H2=I2+I C2−2II c cos(90°−φ′))，计算出不同的C值下的相应的φ′值大小及cosφ′值大小。
三．实验仪器和设备：1.电工技术实验装置2.万能多用表四．实验内容：1.用三表法测量交流电路的参数：按图1-4-2所示电路接线，闭合电源开关，调节试验台上的调压器，使其输出电压约为30V。
调节电阻R（为了防止电流过大，在实验箱上采用两个串联），使感性负载之路电流I H=30mA，将测得的电压、电流值记入表2-4-1内，据此计算电路参数。
2. 设计最佳补偿电容的大小：根据计算的电路参数，若将电路的功率因数提高为cos φ=1，设计出最佳补偿电容的大小.VA**Us~220V50HzUIPR 0Z =r+jX 01,2Z（1） 设电感L 为日光灯镇流器，画出提高功率因数的相量图。
实验五阻抗参数测量和功率因素的改善1
50?
100mH
100?
3.47 ? F
实验内容
3、日光灯功率因数提高
W*
I总
*
220~V
IG
IC
C
UL L
UA A
S
书P20 表1-5-4
日光灯实验 连接图 :：
500V,0.4 A
注意事项： ①使用“电流表插线”时一定要先将两个插头插入电流 表，然后再将其串入电路中。尤其不能先将“电流表插 线” 串入电路中，用手拿住插头的金属部分，很容易 触电! ②做实验前将电容箱放电。
函
数 电
VZ
源
2
电压测量线圈（测负载电压）
*
电流测量线圈（测负载电流）
*
2
3
1 同名端相连
实验器件和接线---日光灯实验
开关打外接
功率表的使用
1
实验内容
1、三电压表法
100Ω
正弦波
大功率
f=200Hz
V~
函数电源 U=9V
H
正弦波
大功率
f=200Hz
V
~
函数电源 U=9V
路电流也随之增大， 因导前电压U90o，可 以抵消电流IGL的一部 分无功分量，结果总 电流I逐渐减小，但如 果电容器C增加过多
（过补偿），总电流 又将增大。
电路实验接线----三电压表法
A
函
f=200Hz
数 电
V
L=100mH
50
U=9V 源
6uF
电路实验接线----三表法 * *W A
f=200Hz
Cos = P / UI R = P / I2 = Z COS
东南大学_电子线路实践_集成运放参数测量 模拟运算参数
实验注意事项
电源电压应预先调到所需的电压值后再接入 到实验电路中，同时注意正负电源的接法
直流稳压电源的地、示波器的“地”、函数 信号 发生器、交流毫伏表的“地”都必须和电路 的 “地”连接在一起。
第10周 模拟运算（一）实验任务
反相比例放大器，要求：|AV|=10， Ri>10KΩ 。
电路满足运算关系VO= -2Vi1 + 3Vi2 同相比例放大器，要求：|AV|=11，
进行原点校准。
选择示波器显示方式，按下“Display”按钮，在菜单
输入信号频率过高
项中选择X-Y。
输入信号幅度太小
13
示波器X-Y方式直接观察
原点校准方法 1. CH1 CH2 输入正弦波。 2. CH1通道耦合接地，显示一条竖线，
调节位移旋钮，与Y轴重合，然后将 CH1改成直流耦合。 3.CH2接地，显示一条水平线，位移旋 钮，与X轴重合，再改成直流耦合。
集成运放对信号变化速度的适应能力，衡量运放在 大幅值信号工作时工作速度的参数。
2.测量转换速率SR
交流耦合观 察Vi 、Vo
3.测量共模抑制比KCMR
4.测量运放增益-带宽积GBP
测量方法：
Vi 取正弦波0.1Vrms 1) R2=10K 时测电路的带宽BW1 2) R2=100K 时测电路的带宽BW2 3）比较结果
电压传输特性曲线
示波器X-Y方式直接观察
示波器
CH1 CH2
函数 发生器 Vi
待测 电路
Vo
注意：Vi幅度、频率
12
示波器X-Y方式直接观察
选择合理的输入信号的电压。
选择合理的输入信号频率。一般取50～500Hz即可。
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东南大学电工电子实验中心
实验报告
课程名称：电路实验
第三次实验
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：
姓名：学号：
实验室: 103 实验组别：
同组人员：实验时间：2011/11/22
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
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
对于交流电路中的元件阻抗值（r 、L 、C ），可以用交流阻抗电桥直接测量，也可以用下面两种方法来进行测量。
1． 三电压表法
先将一已知电阻R 与被测元件Z 串联，如实验内容图一（a ）所示。
当通过一已知频率的正弦交流信号时，用电压表分别测出电压U 、U1和U2，然后根据这三个电压向量构成的三角形矢量图和U2分解的直角三角形矢量图，从中可求出元件阻抗参数，如图一（b ）所示。
这种方法称为三电压表法。
由矢量图可得：
222
12
12
22cos 2cos sin r x U U U U U U U U U θθ
θ
--=
== 111r x x
RU r U RU L wU U C wRU =
=
=
2.三表法
图如图二所示：
首先用交流电压表，交流电流表和功率表分别测出元件Z 两端电压U 、电流I 和消耗的有功功率P ，并且根据电源角频率w,然后通过计算公式间接求得阻抗参数。
这种测量方法称为三表法，它是测量交流阻抗参数的基本方法。
被测元件阻抗参数（r 、L 、C ）可由下列公式确定：
2cos cos U
z I
P
IU
P
r z I
ϕϕ
=
=
==
sin 1x z x L w C xw ϕ
====
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。
50Hz
R 0
Z =r+jX 0
1,2
Z
1
U
r
U I
（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） 实验中L 用变压器的初级线圈，其电感量约为114mH ，内阻为26Ω，实际测得r ≈24.03，
误差为
2624.03
*100%7.58%26
-=
2） 电感L 的测量误差=
11499.36
*100%12.84%114-= 3） 电容C 的测量误差=
109.83
*100% 1.7%10
-= 可知电容测得较准确，而电感测量误差比较大。
实际上，实验所采用的线圈，其给出的参考值本身就不是很准确，加之电感在实验中受实验时间影响比较大（发烫），所以其实际参数并不是准确等于给定值的。
三表法测量还是很准确的，这一点可以从电容的测量误差看出。
除此之外，实验的误差还来自实验过程中对电压表的读数和调节。
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 ），
50Hz
1,2
Z
图2 三表法
36100*114*1035.81
11
318.31
100*10*10L C x wL x wC ππ--==≈==≈ 当Z1+Z2时，
121026100136()0
L C L C L C Z Z Z Jx Jx J x x X x x =+=+++-=+-=-<
∴电路呈容性
当Z1//Z2时，(36)*(100)
1*212136()
L C L C Jx Jx Z Z Z Z Z J x x +-==
++- 算得最终X>0
∴电路呈感性
3、 功率因数的改善
仍按图2接线，并将电容（24μF ）并联在负载Z 1两端。
首先调节单相自耦调压器，使副方电压等于表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 θ，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较。
表3
分析：
从表中数据可看出：1）并接电容后，cos θ都变大，功率因数提高。
2）并接24uF 的电容比并接10uF 的电容提高的功率因数更显著。
四、思考题
1、为了提高感性阻抗的功率因数，为什么采用的是并联电容而不是串联电容？
答：1）提高功率因数的原则：必须保证原负载的工作状态不变。
即：加至负载上的电压和负载的有功功率不变。
2）并联电容，只要保持负载两端电压不变，即可保证有功功率P 不变，即不会改变原负载的工作状态，而利用电容发出的无功功率，部分（或全部）补偿感性负载所吸收的无功功率，从而减轻了电源和传输系统的无功功率的负担。
3）串联电容，则'()L C z R J x x =+-,而没并电容之前，L z R Jx =+, |'|z 可能变大，也可能变小，或不变，因此总电流就不能确定,功率因数cos P
IU
ϕ=也就不能确定是否提高。
所以在感性负载两端适当并接电容来提高功率因数。
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？
(a) (b)
答：感性负载并联电容提高功率因数的电路如图（a ）所示；以电压为参考相量作出如图（b ）的相量图。
其中1ϕ为原感性负载的阻抗角，ϕ 为并C 后线路总电流U I 。
与间
的相位差。
从矢量图上根据平行四边形法则可知，若C 值增大，Xc 减小，I C 将增大，I 将进一
步减小，从而ϕ更小，功率因数更高。
但并不是C 越大、I 越小。
再增大C ，I 将领先于U。
，成为容性。
一般将补偿为另一种性质的情况称作过补偿，补偿后仍为同样性质的情况叫欠补偿，而
恰好补偿为阻性（I U 。
同相位）的情况称作完全补偿。
所以并联的电容并非越大越好。
4、 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：由2）中结论，对电容变大、补偿后仍为感性的情况：
1）负载电流取决于所加的电压，电压没变，负载电流也没变。
2）负载是与电容并联的，负载的电流还是原来的电流，而总线的电流则是负载的电流与电容的电流之和，由于是感性的，负载电流与电容电流是反相的（电容电流超前于电压，负载电流落后于电压），所以总的电流会减小，电流表读数减小。
（因为P=UI*Cosφ，P ，U 不变，当Cosφ增大，则I 变小。
） 3）负载有功功率不变，即功率表读数不变。