交流电路的功率和功率因数实验

《交流电路的功率和功率因数实验》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、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

2、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8-32RL串联测量功率实验电路图实8-33RC串联测量功率实验电路实图8-34RLC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：

3、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=UcxI电感器无功功率Q的算式为：Q=ULxIRLC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=UI功率因数为有功功率P与视在功率

4、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

5、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=1/2πƒXc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=0.144AUL=45

6、.137vU=84.853v3.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=10.331W4.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0.8476.建

7、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：测量结果：I=0.026AUc=80.878vU=84.853v根据步骤7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。电容的无功功率Q=UcI=80.878*0.026=2.1028Var视在功率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，无功功率Q和视在功率S作出功率三角形，并

8、确定RC网络的功率因数cosφ。cosφ=P/S=2.2062/0.66=0.310.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11.建立图实8-34所示RLC串联测试功率实验电路。12.单击仿真电源开关，激