实验十四功率因数及相序的测量
执笔人：
实验成员：
班级：自动化二班
实验十四功率因数及相序的测量
一、实验目的
1.掌握三相交流电路相序的测量方法。
2.熟悉功率因数表的使用方法，了解负载性质对功率因数的影响。
二、原理说明
图14-1为相序指示器电路，用以测定三相电源的相序A、B、C （或U、V、W）。它是由一个电容器和两个瓦数相同的白炽灯联接成的星形不对称三相负载电路。如果电容器所接的是A相，则灯光较亮的是B相，较暗的是C相。（相序是相对的，任何一相均可作为A相，但A相确定后，B相和C相也就确定了）。
图14-1
为了分析问题简单起见
设
X C ＝R B ＝R C ＝R ； U A ＝
0∠U P ＝U P ，则
()()()()()()()()相灯光较亮。
，故由于B U U U UP Uc U j U j U j U U Uc Uc U U U U j U j U j
U U U U C B P P P P N N P B P P P P N N B B ''P
0.4266.03.0'4.1384.0266.03.06.02.02321'' 1.49466.13.0'6.10149.1466.13.06.02.02321'22P
22' =+=-∠=--=+--???
?
??+-=-==+=
-∠=--=+--???
?
??--=-=
三、实验设备
R
R jR R j U R j U jR U U P P P N
N 11112321123211'++-???
?????? ??+-+??? ?????? ??--+???? ??-=
6 白炽灯灯组负载15W/220
~
V 3 DGJ-04
7 镇流器30W日光灯管配用 1 DGJ-04
8 电容器 4.7ìf/450V DGJ-04
四、实验容
1.相序的测定
(1) 按图1 接线，取15W/220~V白炽灯两只，4.7μf/450V 电容器一只，经三相调压器接入线电压为~
100V
的三相交流电源，观察两只灯泡明亮状态，判断三相交流电源的相序。
答：接通电源后，观察发现两个灯泡中
B
R比C R更亮，说明当把A U
作为A相时，
B
R所接的电源B U为B相，C R所接的电源C U为C相。
(2) 将电源线任意调换两相后再接入电路，观察两灯的明亮状态，判断三相交流电源的相序。
答：在原电路的基础上调换
A
U、B U或A U、C U或B U、C U的电源
线，发现
B
R都会比C R更暗，说明电源线任意调换两相后再接入电路
会改变
B
R和C R所接电源的相序，使B R滞后于C R。
2. 电路功率(P)和功率因数（cosφ）的测定
按图2接线，接通电源，将调压器输出电压调到220~V，按下表
所述开关合闸，记录cos φ表及其它各表的读数，并分析负载性质。
图14-2
五、实验注意事项
每次改接线路都必须先断开电源。
六、预习思考题
根据电路理论、分析图14-1检测相序的原理。
答：因为图14-1所示电路为星形不对称三相负载电路，因而由
于负载不对称造成负载两端的电压不同。再通过计算得出在假设电容器所接为A相的情况下，B相负载的电压大于C相负载的电压。如此便可以通过接入如图14-1所示的电路，通过观察两白炽灯的相对亮度判断所接三端的相序。
七、实验报告
1.简述实验线路的相序检测原理。
答：在三相交流电路中，相序是相对的，任何一相均可作为A 相，但A相确定后，B相和C相也就确定了。在图14-1中我们假定电容器所接的电源为A相，这样B相和C相的负载便是同瓦数的白炽灯。通过计算在这种情况下两白炽灯两端的电压可以发现接在B相的电压比接在C相的电压大，也即接在B相的白炽灯比接在C相的白炽灯亮。这样一来我们便可以利用上述电路检测相序，把电容器所接的电源设为A相，则两白炽灯亮的那一个是B相，暗的那一个为C 相。如此便得到了所测电路的相序关系。
2.根据V、I、P三表测定的数据，计算出cosφ，并与cosφ的读数比较，分析误差原因。
答：计算出的cosφ与测量的cosφ相比更大。原因如下：如图14-2所接电路功率表为前接，测得的功率包括了功率表部电流表的功率，因此测得的功率比负载真实的功率更大，造成计算出来的功率因数P/(UI)比测量值更大。误差还有可能是因为功率表测得的电压和电流与电压表和电流表测得的电压和电流有差异，或者是仪器本身不精确造成的。
3.分析负载性质对cosφ的影响。
答：当负载为纯电阻的时候，cosφ=1。当负载不是纯电阻的时候，若负载是容性则φ<0，若负载是感性则φ>0，但cosφ都为正且小于1。