大学物理实验：交流电路功率因素与三相交流电

三相交流电与功率因素,浙江大学物理实验中心,正弦交流电在工农业生产、 科研和日常生活中与我们息息 相关，其性质与直流电有很大 的不同。其电流、电压除了有 幅值（一般以有效值表示）的 关系外还存在着相位关系。,一、实 验 目 的,1、学习测量交流功率及功率因数 的方法。 2、学习使用各种交流电表。 3、学习三相电源，掌握星形，三角 形的供电方式 。,二、实 验 原 理,1、功率因素 图1是一个电阻R与电感L 串联再与电容C并联的交流电 路，各分段电压和总电压的关 系，或并联支路的分电流和总 电流的关系，都不能用代数和 来处理，而必须用矢量和来处 理，有如下关系式：,如果用I1 作为相位的参考 方向，图2是它们之间的相 位矢量图，由图可见I1与 同相。而纯电感L上电压 比I1 超前 ，合成的 是 总电压的幅值，是I1 落后 的相位角 。,但在大多数电路中，常常使用交流异步电动 机、电焊机以及日光灯等，都是电感性负载。这 时COS1，电流滞后于电压角。它意味着电 源除了向负载提供平均功率而转换为其他形式的 能量（热能、机械能等）外，还有一部分无功功 率要不断往返于电源与负载之间。为尽量减少电 路中的无功功率，我们必须要适当提高电路功率 因数 。,2、提高功率因数常用的方法： 提高功率因数，常用的方 法就是在靠近感性负载端并联电 容器，其电路图如图1所示，由 相量图3 可知原感性负载电流 滞后于电压1，当并联电容以 后，只要电容的大小选择得当， 就可以使并联电容以后的总电流 小于原来电感中的电流，使2 1，使功率因数得到提高。,三、实 验 仪 器 装 置,四、实 验 内 容,1、日光灯的组装 日光灯是典型的感性负载电路，按线路完成连线，要求能点亮灯管即可。接线如下。,三用表的连接过程演示,3、并联电容提高功率因数 将电容并入日光灯电路（按图中虚线所示），观察三用表的指示，运用公式（3），解出并联电容后的功率因数，进行比较。实验的所有数据填入下表。,4、三相交流电路（选做） 三相交流电是目前使用 广泛的供电方式，常见的是采用以三相相序A，B，C为顺序，相位互差1200的正弦交流电组合在一起进行供电。 三相交流电的负载常用的有“星形”，“三角形”，其示意图如下：由负载的不同又分成“对称负载”和“不对称负载”，（在星形负载中还有有中线与无中线的区分），由电工原理可知：,对星形电路而言： A 线电压是相电压的 倍； 线电流 = 相电流； B 对称负载时星形电路中线电流为另，而不对 称负载电路中线电流不为零。 对三角形电路而言： 线电压 = 相电压，线电流等于相电流的 倍,（1）、测量星形电路三相四线制电源的相、线电压，电流,（2）测量星形电路三相四线制电源对称负载电路，有 中线和无中线时的各电量； （3）测量三角形电路 。,五、 注 意 事 项,警告 因为该实验是强电，因此实验中必须谨慎小心。接线务必仔细检查，必要时请教师检查后方可通电。,