1、電路課程名稱:實驗名稱：父流阻抗參數的測量和功率因數的改善交流阻抗參數的測量和功率因數的改善實驗目的1、學習測量阻抗參數的基本方法，通過實驗加深對阻抗概念的理解；UsUU1R0卜 Z 1,2JZo =r+jX2、掌握電壓表、電流表、功率表和單相自耦調節器等電工儀表的正確 使用方法。、實驗原理三、實驗內容1、三電壓表法測量電路如圖1所示，乙=10 +L (114mH), Z2=100Q +C (10uF),按表1的內容測量和 計算。220V50Hz(b)相量圖圖1三電壓表法表1三電壓表法Z測量參數計算參數U/VUi/VU2/Vcos 0Ur/VUx/Vr/ QL/ mHC/ uFZi306.22

2、5.70.63116.21519.93726.154102.4/Z2308.728.50.0240.69328.4927.967/61.071分析：可由處理公式RU rr=-U,2 2U -U, -U2cos2U,U 2Ur 二U2CoskU X 二U2Sinr;L=c=RUxW U,U,WRU x得到處理后的數據如表所示，通過數據計算我們發現電感，電容的大小及功率因數的大小與理論值相比有很大的誤差，鑒于實際測量過程中小組多次檢查電路連接與讀數，因此可排除測量時的線路連接邏輯錯誤,下面推斷產生此現象的錯誤原因：1) 電容存放時間長，其參數值已經變化，偏離了原理論值；2) 所連接的電感線圈實際值

3、并沒有達到所要求的114mH;2、三表法（電流表、電壓表、功率表）按圖2所示電路接線，將實驗數據填入表2中。Zi=10Q +L（ 114mH），Z2=100Q +C （10uF）,表2三表法Z測量參數計算參數I/AU/VP/Wz/ QcosBr/ Qx/QL/ mHC/ uFZ10.314.23.0547.330.71633.8933.05105/0.628.712.2347.830.71033.9733.67107/Z20.398.48.83328.000.29998.11312.98/63.900.6197.536.01329.170.304100.03313.60/63.78Z1 +Z2

4、0.393.012.00310.000.430133.33279.86/0.6186.448.32310.670.432134.22280.18/Z1/Z 20.315.03.6250.000.80440.2229.70/0.630.514.6050.830.79840.5630.65/分析：根據三表法的1 勺原1理知，Uz= 一；IX=Jz2 -r2 =ZSin申cos®_ P ;LX LIUW，P r= P 二= zcos®；C1IXC * W根據公式處理P, U, I,數據后得到上表,根據表中的數據分析如下：1）使用三表法測量的結果與三電壓表法測得的電感、電容數值接近

5、一致，因此驗證實 驗一所做的推斷是正確的，電容、電感理論值與實際值有較大的偏差。因此無法比較兩種方法測量的結果哪種更加接近實際值。在這里只能做相對的分析：兩者功率因數測量的相對誤差分別為：W1 =接入電感時,Cos ；-Cos :C os ®2*100%0.71-0.63=11.3%0.71Cos®2-Cos 巴0.029 -0.024W2 =-*100% =17.2%接入電容時，Cos%0.0292）兩者從理論上分析都是準確測量阻抗值的方法，但是由于實際操作中各 表的誤差和電感，電容的誤差使得測量結果產生偏差；3、功率因數的改善仍按圖2接線，并將電容（24卩F）并聯在負載

6、Zi兩端。首先調節單相自耦調壓器，使 副方電壓等于表 2第二欄中測量出的電壓值（負載為Zi時對應l=0.6A的電壓值），然后測出I、P,計算cose，將實驗數據填入表 3中，并與不接電容前的負載功率因數相比較。表3并聯電容測量參數計算參數I/mAU/VP/Wcos e10 uF0.540028.712.240.79024 uF0.479428.712.280.893分析:Z參數測量計算參數I/AU/VP/Wz/Qcos Qr/flx/DL/HC/Pf10uF0.540028.712.2453.150.79041.9832.60/24uF0.479428.712.2859.870.89353.4

7、327.00/由實驗結果可分析，在并聯電容24uF和10uF后，功率因數與原 0.71相比，增大了;但是由于Z增大，相應的I便減小;四、思考題1、為了提高感性阻抗的功率因數，為什么采用的是并聯電容而不是串聯電 容？串聯和并聯電容這兩種方法均可以提高感性阻抗的功率因數，但是提高功率因數后的結 果是不一樣的:串聯電容（左圖）：由于Z = R jwL-j/wC，當jwL-j/wC 由正逐漸較小時，功率因數不斷增大，當其減為零時，功率因數達最大1；阻抗Z最小，由于此時電流最大，而加在電感，電容兩端的電流均為此值，因此會在電感、電容兩端產生很大的電壓，可能會使電容擊穿；Z=并聯電容（右圖）：由于(R j

8、wL)R jwL-j/wC*(-j/wC)，功率因數改變時，加在電容兩端的電壓始終是電源電壓，因此非常的安全;鑒于以上原因，提高感性阻抗的功率因數采用并聯電容的方法;2、“并聯電容”提高了感性阻抗的功率因數, 容量是否越大越好？試用矢量圖來分析并聯的電容答：不是；下面我們對導納 Y分析;1Y=-R jwL+jwCRwL2 2R -(wL)如圖所示,1) 當w LwC R2-(wL) 2時,Y=R2 2R -(wL)，也即此時功率因數為零;2) 當w Lw C<2 2R -(wL)時,隨著C的增大，功率因數增大;3)但是當w LwC> R -(wL)時,隨著C的增大，功率因數減小;所以題干所說的 C越大越好是不正確的;加在V上的是穩定度27.8V電壓，下面分析電容容量變化引起的電流表和功率表的變化：1Y=+jwCR jwL1) 當電容容量C較小時，隨著電容容量的增大，導納較小，阻抗增大，因此電流減小，也即電流表讀數減小；由于加在電阻和電感支路的電壓沒有發生變化，因此電阻消耗的有功功率沒有發生變化，故功率表讀數不會改變；w LwC= r 22) 當電容容量C滿足 R -(w