交流电路的功率和功率因数实验.ppt

实验8-15 交流电路的功率和功率因数 一、实验目的 1.测定RC串联电路的有功功率、无功功率、视在功率和功率因数。 2.测定RL串联电路的有功功率、无功功率、视在功率和功率因数。 3.测定RLC串联电路的有功功率、无功功率、视在功率和功率因数。 4.确定RL串联电路提高功率因数所需的电容。 二、实验器材 功率表 1个 交流信号源 1个 交流电压表 1个 交流电流表 1个 1H电感 1个 1uF、2000nF电容 各1个 500Ω、1KΩ 各1个 三、实验原理及实验步骤 工程上对交流电路常用电压表、电流表和功率表（或功率因数表）相配合测量电压U、电流I和有功功率P（或功率因数cosφ）值，Multisim软件提供的功率表既可以测量有功功率，也可以测量功率因数。 在RL、RC或RLC交流电路中只有电阻才能消耗有功功率P电感或电容是不消耗功率的。电感和电容中的功率为无功功率Q。 实图8-32所示为RL串联测量功率实验电路。 实图8-33所示为RC串联测量功率实验电路。 实图8-34所示为RLC串联测量功率实验电路。 图实8-35所示为无功功率因数校正实验电路。 RL或RLC串联电路的无功功率（单位：Var）等于动态元件两端的电压有效值Uc或UL乘以元件的电流有效值I。 电容器无功功率Q的算式为：Q=Uc x I 电感器无功功率Q的算式为：Q=UL x I RLC电路的无功功率Q等于总阻抗两端的电压有效值Ux乘以总阻抗的电流有效值I。总阻抗电压有效值等于电容电压Uc与电感电压UL之差，这是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： S=U I 功率因数为有功功率P与视在功率S之比为： cosφ=P/S=P/UI 式中，φ为U与I之间的相位差。当功率因数为正小数，表示负载为感性，电路中电流落后于电压；功率因数为负小数时，表示负载为容性，电流超前于电压；功率因数为1时表示为纯电阻性，电流与电压相同。交流电路的有功功率等于视在功率与功率因数的乘积，所以 P=SCOSφ 此大多数电动机属于电感性负载，为了提高电网运行的经济效益，应当对电路的功率因数进行调整，使有用功功率尽量接近视在功率S。图实8-35所示为调整功率因数实验电路，首先确定RL原电路的无功功率。方法是由有功功率P、视在功率S和功率因数角φ求出无功功率Q。原RL电路的无功功率Q一旦确定以后，调整功率因数所需要的容抗便可由下式求出： Xc=U2/Q 式中，U为RL电路两端的电压。 则调整功率因数所需要的电容为： C=1/2π?Xc 校正电容C选定后，可将C并联在RL负载的两端，这时功率因数接近1（电压U与电流I同向）。这样，便可以使有功功率接近视在功率。 四、实验步骤 1.建立图实8-32所示RL串联测试功率实验电路。 2.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 ，电感量端的电压有效值UL及RL网络两端的总电压有效值U。结果如下图所示： 测得结果： I=0.144A UL=45.137v U=84.853v 3.根据步骤2的读数，计算RL电路的有功功率P、无功功率Q及视在功率S。 电感的无功功率Q=ULI=45.137*0.144=6.499728Var 视在功率S=UI=84.853*0.144=12.218832VA 有功功率P=10.331W 4.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RL网络的功率因数cosφ。 cosφ=P/S=10.331/12.218832=0.845 观测记录功率表的有功功率和功率因 cosφ。并与步骤4的计算值进行比较。 观测结果功率因数为0.847 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