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《交流電路的功率和功率因數(shù)實驗》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、實驗8-15交流電路的功率和功率因數(shù)一、實驗?zāi)康?.測定RC串聯(lián)電路的有功功率、無功功率、視在功率和功率因數(shù)。2.測定RL串聯(lián)電路的有功功率、無功功率、視在功率和功率因數(shù)。3.測定RLC串聯(lián)電路的有功功率、無功功率、視在功率和功率因數(shù)。4.確定RL串聯(lián)電路提高功率因數(shù)所需的電容。二、實驗器材功率表1個交流信號源1個交流電壓表1個交流電流表1個1H電感1個1uF、2000nF電容各1個500Ω、1KΩ各1個三、實驗原理及實驗步驟工程上對交流電路常用電壓表、電流表和功率表（或功率因數(shù)表）相配合測量電壓U、電流I和有功功率P（或功率
2、因數(shù)cosφ）值，Multisim軟件提供的功率表既可以測量有功功率，也可以測量功率因數(shù)。在RL、RC或RLC交流電路中只有電阻才能消耗有功功率P電感或電容是不消耗功率的。電感和電容中的功率為無功功率Q。實圖8-32所示為RL串聯(lián)測量功率實驗電路。實圖8-33所示為RC串聯(lián)測量功率實驗電路。實圖8-34所示為RLC串聯(lián)測量功率實驗電路。圖實8-32RL串聯(lián)測量功率實驗電路圖實8-33RC串聯(lián)測量功率實驗電路實圖8-34RLC串聯(lián)測量功率實驗電路。圖實8-35所示為無功功率因數(shù)校正實驗電路。RL或RLC串聯(lián)電路的無功功率（單位：
3、Var）等于動態(tài)元件兩端的電壓有效值Uc或UL乘以元件的電流有效值I。電容器無功功率Q的算式為：Q=UcxI電感器無功功率Q的算式為：Q=ULxIRLC電路的無功功率Q等于總阻抗兩端的電壓有效值Ux乘以總阻抗的電流有效值I。總阻抗電壓有效值等于電容電壓Uc與電感電壓UL之差，這是因為這兩個電壓之間有180°的相位差。因此，無功功率為：Q=UxI其中Ux=Uc-UL在圖8-32～圖實8-34中，電路的視在功率S等于電路兩端的電壓有效值Ux乘以電路電流有效值I。因此視在功率（單位：Var）為：S=UI功率因數(shù)為有功功率P與視在功率
4、S之比為：cosφ=P/S=P/UI式中，φ為U與I之間的相位差。當(dāng)功率因數(shù)為正小數(shù)，表示負(fù)載為感性，電路中電流落后于電壓；功率因數(shù)為負(fù)小數(shù)時，表示負(fù)載為容性，電流超前于電壓；功率因數(shù)為1時表示為純電阻性，電流與電壓相同。交流電路的有功功率等于視在功率與功率因數(shù)的乘積，所以P=SCOSφ此大多數(shù)電動機(jī)屬于電感性負(fù)載，為了提高電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)當(dāng)對電路的功率因數(shù)進(jìn)行調(diào)整，使有用功功率盡量接近視在功率S。圖實8-35所示為調(diào)整功率因數(shù)實驗電路，首先確定RL原電路的無功功率。方法是由有功功率P、視在功率S和功率因數(shù)角φ求出無功功
5、率Q。原RL電路的無功功率Q一旦確定以后，調(diào)整功率因數(shù)所需要的容抗便可由下式求出：Xc=U2/Q式中，U為RL電路兩端的電壓。則調(diào)整功率因數(shù)所需要的電容為：C=1/2π?Xc校正電容C選定后，可將C并聯(lián)在RL負(fù)載的兩端，這時功率因數(shù)接近1（電壓U與電流I同向）。這樣，便可以使有功功率接近視在功率。四、實驗步驟1.建立圖實8-32所示RL串聯(lián)測試功率實驗電路。2.單擊仿真電源開關(guān)，激活電路進(jìn)行動態(tài)分析。記錄總電流有效值I，電感量端的電壓有效值UL及RL網(wǎng)絡(luò)兩端的總電壓有效值U。結(jié)果如下圖所示：測得結(jié)果：I=0.144AUL=45
6、.137vU=84.853v3.根據(jù)步驟2的讀數(shù)，計算RL電路的有功功率P、無功功率Q及視在功率S。電感的無功功率Q=ULI=45.137*0.144=6.499728Var視在功率S=UI=84.853*0.144=12.218832VA有功功率P=10.331W4.由以上算得的有功功率P，無功功率Q和視在功率S作出功率三角形，并確定RL網(wǎng)絡(luò)的功率因數(shù)cosφ。cosφ=P/S=10.331/12.218832=0.845觀測記錄功率表的有功功率和功率因cosφ。并與步驟4的計算值進(jìn)行比較。觀測結(jié)果功率因數(shù)為0.8476.建
7、立圖實8-33所示RC串聯(lián)測試功率實驗電路。7.單擊仿真電源開關(guān)，激活電路進(jìn)行動態(tài)分析。記錄總電流有效值I，電容兩端的電壓有效值Uc及RC網(wǎng)絡(luò)兩端的總電壓有效值U。結(jié)果如下圖所示：測量結(jié)果：I=0.026AUc=80.878vU=84.853v根據(jù)步驟7的讀數(shù)，計算RC電路的有功功率P、無功功率Q及視在功率S。電容的無功功率Q=UcI=80.878*0.026=2.1028Var視在功率S=UI=84.853*0.026=2.2062VA有功功率P=0.66W9.由以上算得的有功功率P，無功功率Q和視在功率S作出功率三角形，并
8、確定RC網(wǎng)絡(luò)的功率因數(shù)cosφ。cosφ=P/S=2.2062/0.66=0.310.觀測記錄功率表的有功功率和功率因數(shù)cosφ。并與步驟4的計算值進(jìn)行比較觀測值功率因數(shù)為0.305與計算值有誤差11.建立圖實8-34所示RLC串聯(lián)測試功率實驗電路。12.單擊仿真電源開關(guān)，激
