实验一 电压源与电流源的等效变换 一、实验目的 1. 掌握电源外特性的测试方法。 2. 验证电压源与电流源等效变换的条件。 二、原理说明 1. 一个直流稳压电源在一定的电流范围内，具有很小的内阻。故在实用中，常将它视为一个理想的电压源，即其输出电压不随负载电流而变。其外特性曲线，即其伏安特性曲线U ＝f(I)是一条平行于I 轴的直线。 一个恒流源在实用中，在一定的电压范围内，可视为一个理想的电流源，即其输出电流不随负载两端的电压（亦即负载的电阻值）而变。 2. 一个实际的电压源（或电流源）， 其端电压（或输出电流）不可能不随负载而变，因它具有一定的内阻值。故在实验中，用一个小阻值的电阻（或大电阻）与稳压源（或恒流源）相串联（或并联）来摸拟一个实际的电压源（或电流源）。 3. 一个实际的电源，就其外部特性而言，既可以看成是一个电压源，又可以看成是一个电流源。若视为电压源，则可用一个理想的电压源Us 与一个电阻Ro 相串联的组合来表示；若视为电流源，则可用一个理想电流源Is 与一电导g o 相并联的给合来表示。如果有两个电源，他们能向同样大小的电阻供出同样大小的电流和端电压，则称这两个电源是等效的，即具有相同的外特性。 一个电压源与一个电流源等效变换的条件为： 电压源变换为电流源：I s ＝U s ／R o ，g o ＝1/R o 电流源变换为电压源：U s ＝I s R o ，R o ＝ 1/ g o 如图1-1所示。 图 1-1 L Is=U s /R 0 g 0=1/R 0 g 0 =1/R 0Is U s R 0.=L
1. 测定直流稳压电源（理想电压源）与实际电压源的外特性 (1) 利用HE-11上的元件和屏上的电流插座，按图1-2接线。Us 为＋12V 直流稳压电源。调节R 2，令其阻值由大至小变化，记录两表的读数。 图 1-2 图 1-3 (2) 按图1-3接线，虚线框可模拟为一个实际的电压源。调节R 2，令其2. 测定电流源的外特性 按图1-4接线，Is 为直流恒流源，调节其输出为10mA ，令R o 分别为1K Ω和∞（即接入和断开），调节电位器R L （从0至1K Ω），
目录 1、什么是功率因数？ (1) 2、为什么要实行功率因数调整电费？ (1) 3、功率因数调整电费的适用范围是什么？ (1) 4、功率因数执行标准是什么？ (1) 5、功率因数低有什么危害？ (1) 6、提高功率因数的基本方法？ (1) 7、实行功率因数调整电费的客户在什么情况下可降低功率因数标准值或不实行功率因数调整电费办法？ 8、功率因数调整电费金额的如何计算？ (2) 9、如何计算功率因数调整电费增减率？ (2) 1、什么是功率因数？ 答：电网中的电力负荷如电动机、变压器等，属于既有电阻又有电感的电感性负载。电感性负载的电压和电流的相量间存在着一个相位差，通常用相位角φ的余弦cosφ来表示。cosφ称为功率因数，又叫力率，其大小由电路负载中的电阻与阻抗的比值来决定。 功率因数是反映电力客户用电设备合理使用状况、电能利用程度和用电管理水平的一项重要指标。 2、为什么要实行功率因数调整电费？ 答：鉴于电力生产的特点，客户用电功率因数的高低，对发、供、用电设备的充分利用，节约电能和改善电压质量有着重要影响。为了提高客户的功率因数并保持其均衡，以提高供用电双方和社会的经济效益，达到改善电压质量、提高供电能力、节约用电的目的，故实行功率因数调整电费办法。 3、功率因数调整电费的适用范围是什么？ 答：（1）大工业用电用户； （2）受电容量在100kVA（kW）及以上的一般工商业及其他用电（临时用电除外）、农业用电。 4、功率因数执行标准是什么？ 答：根据“水电财字215号”《关于颁发<功率因数调整电费办法>的通知》和“华东电供字第204号”《关于〈功率因数调整电费办法〉的实施说明》，功率因数分为0.90、0.85、0.80三个执行标准，适用范围分别如下： 1、0.90：适用于160千伏安以上的高压供电的工业用户、装有带负荷调整电压装置的高压供电电力用户和3200千伏安及以上的高压供电电力排灌站； 2、0.85：适用于100千伏安（千瓦）及以上的其他工业用户、100千伏安（千瓦）及以上的商业和非工业用户、100千伏安（千瓦）及以上的电力排灌站； 3、0.80：适用于100千伏安（千瓦）及以上的农业用户和趸售用户。 5、功率因数低有什么危害？ 答：功率因数低会造成： （1）增加供电线路的电能损失，降低输电效率； （2）增加供电线路的电压损失，造成电压波动，影响供电质量； （3）降低发、供、用电设备的有效利用率； （4）供电企业为减少电能损失、提高电压质量而投入的投资成本加大； （5）功率因数低的企业要增加电费支出，加大了生产成本。
1) 最基本分析 拿设备作举例。例如：设备功率为100个单位，也就是说，有100个单位的功率输送到设备中。然而，因大部分电器系统存在固有的无功损耗，只能使用70个单位的功率。很不幸，虽然仅仅使用70个单位，却要付100个单位的费用。(使用了70个单位的有功功率，你付的就是70个单位的消耗)在这个例子中，功率因数是0.7 (如果大部分设备的功率因数小于0.9时，将被罚款)，这种无功损耗主要存在于电机设备中(如鼓风机、抽水机、压缩机等)，又叫感性负载。功率因数是马达效能的计量标准。 (2) 基本分析 每种电机系统均消耗两大功率，分别是真正的有用功(叫kw)及电抗性的无用功。功率因数是有用功与总功率间的比率。功率因数越高，有用功与总功率间的比率便越高，系统运行则更有效率。 (3) 高级分析 在感性负载电路中，电流波形峰值在电压波形峰值之后发生。两种波形峰值的分隔可用功率因数表示。功率因数越低，两个波形峰值则分隔越大。 对于功率因数改善 电网中的电力负荷如电动机、变压器、日光灯及电弧炉等，大多属于电感性负荷，这些电感性的设备在运行过程中不仅需要向电力系统吸收有功功率，还同时吸收无功功率。因此在电网中安装并联电容器无功补偿设备后，将可以提供补偿感性负荷所消耗的无功功率，减少
了电网电源侧向感性负荷提供及由线路输送的无功功率。由于减少了无功功率在电网中的流动，因此可以降低输配电线路中变压器及母线因输送无功功率造成的电能损耗，这就是无功补偿的效益。无功补偿的主要目的就是提升补偿系统的功率因数。因为供电局发出来的电是以KVA或者MVA来计算的，但是收费却是以KW，也就是实际所做的有用功来收费，两者之间有一个无效功率的差值，一般而言就是以KVAR为单位的无功功率。大部分的无效功都是电感性，也就是一般所谓的电动机、变压器、日光灯……，几乎所有的无效功都是电感性，电容性的非常少见。 三者关系 也就是因为这个电感性的存在，造成了系统里的一个KVAR值，三者之间是一个三角函数的关系：〖K_va〗^2=〖K_w〗^2+〖K_var〗^2 一种有源功率因数校正电路 简单来讲，在上面的公式中，如果今天的KVAR的值为零的话，KVA 就会与KW相等，那么供电局发出来的1KVA的电就等于用户1KW的消耗，此时成本效益最高，所以功率因数是供电局非常在意的一个系数。用户如果没有达到理想的功率因数，相对地就是在消耗供电局的资源，所以这也是为什么功率因数是一个法规的限制。目前就国内而言功率因数规定是必须介于电感性的0.9～1之间，低于0.9时需要接受处罚。 好处 供电局为了提高他们的成本效益要求用户提高功率因数，那提高功
无功功率和功率因数 无功功率 在交流电路中，由电源供给负载的电功率有两种；一种是有功功率，一种是无功功率。 有功功率是保持用电设备正常运行所需的电功率，也就是将电能转换为其他形式能量(机械能、光能、热能)的电功率。比如：5.5千瓦的电动机就是把5.5千瓦的电能转换为机械能，带动水泵抽水或脱粒机脱粒；各种照明设备将电能转换为光能，供人们生活和工作照明。有功功率的符号用P表示，单位有瓦(W)、千瓦(kW)、兆瓦(MW)。 无功功率比较抽象，它是用于电路内电场与磁场的交换，并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。它不对外作功，而是转变为其他形式的能量。凡是有电磁线圈的电气设备，要建立磁场，就要消耗无功功率。比如40瓦的日光灯，除需40多瓦有功功率(镇流器也需消耗一部分有功功率)来发光外，还需80乏左右的无功功率供镇流器的线圈建立交变磁场用。由于它不对外做功，才被称之为“无功”。无功功率的符号用Q表示，单位为乏(Var)或千乏(kVar)。 无功功率决不是无用功率，它的用处很大。电动机需要建立和维持旋转磁场，使转子转动，从而带动机械运动，电动机的转子磁场就是靠从电源取得无功功率建立的。变压器也同样需要无功功率，才能使变压器的一次线圈产生磁场，在二次线圈感应出电压。因此，没有无功功率，电动机就不会转动，变压器也不能变压，交流接触器不会吸合。为了形象地说明这个问题，现举一个例子：农村修水利需要开挖土方运土，运土时用竹筐装满土，挑走的土好比是有功功率，挑空竹筐就好比是无功功率，竹筐并不是没用，没有竹筐泥土怎么运到堤上呢? 在正常情况下，用电设备不但要从电源取得有功功率，同时还需要从电源取得无功功率。如果电网中的无功功率供不应求，用电设备就没有足够的无功功率来建立正常的电磁场，那么，这些用电设备就不能维持在额定情况下工作，用电设备的端电压就要下降，从而影响用电设备的正常运行。 无功功率对供、用电产生一定的不良影响，主要表现在： (1)降低发电机有功功率的输出。 (2)降低输、变电设备的供电能力。 (3)造成线路电压损失增大和电能损耗的增加。 (4)造成低功率因数运行和电压下降，使电气设备容量得不到充分发挥。 从发电机和高压输电线供给的无功功率，远远满足不了负荷的需要，所以在电网中要设置一些无功补偿装置来补充无功功率，以保证用户对无功功率的需要，这样用电设备才能在额定电压下工作。这就是电网需要装设无功补偿装置的道理。 2功率因数 电网中的电力负荷如电动机、变压器等，属于既有电阻又有电感的电感性负载。电感性
一、概述 交流电路实验箱是根据“电工基础”“电路原理”“电路分析”等课程所开发设计的强电类典型实验项目而设计的。版面设有Y型和△型变化法的三相灯组负载，日光灯实验组件，单相铁心变压器，电流互感器，R L C元件组，三相四线输入接线端子，三相电流插座，三相双掷开关及各种带绝缘护套的连接插头线，数字交流电压表、数字交流电流表、智能型多功能数字功率、功率因数表等。设计合理紧凑，操作方便。 二、技术性能指标 1、工作电源：三相四线AC380V±10％50Hz ＜180V A 2、使用环境条件：温度-10℃-40℃ 湿度＜80％ 3、实验箱外型尺寸：520mm×390mm×180mm 4、数字交流电压表： 三位半LED数码管显示，测量范围AC0～450V，精度0.5级。 5、数字交流电流表： 三位半LED数码管显示，测量范围AC0～2A，精度0.5级。 6、智能数字功率、功率因数表： 可测试：视在功率、有功功率、无功功率、电流、电压、频率、功率因数，精度0.5级。 6.1产品的主要性能特点： 本仪表可应用于交流功率或直流功率的测量与控制。 6.2、五位LED数码管显示，前四位显示测量参数，从0.01～99.99W到1～9999KW，六档量程自动转换，最小分辨力为0.01W（10mW），末位数码管显示测量参数的单号符号。 6.3、视在功率、有功功率、无功功率、电流、电压、频率、功率因数等参数通过按钮可轮换显示。 6.4、仪表具有上、下限报警控制功能，内置继电器及蜂鸣器；用户可根据需要自行选择设置视在功率、电流、电压报警。
三、操作方法及说明 1、将该仪器三相电源插头插入三相电源插座。插入前，要先检查电源应是三相四线380V。接入后面板上三相电源接线端子带电，方可引出使用。使用时要从保险管右边“U、V、W、N”引出。 2、打开仪表部分船形开关，仪表带电工作，方可使用，电压、电流表使用时正确接入即可；功率、功率因数使用说明如下。 仪表的面板上设有5个LED指示灯、3个设定控制按狃（分别为K4、K1、K2、K3）、1个蜂鸣器自锁开关K4。 High 指示灯亮：表示上限报警控制信号输出状态。 Low 指示灯亮：表示下限报警控制信号输出状态。 有功指示灯亮：表示仪表显示读数以KW（千瓦）为单位。 无功指示灯亮：表示仪表显示读数为无功功率。 K1键为在设定状态下为功能设定键及确认键。 K2键在设定状态下为左右移位键（←→）；在测量状态为视在功率、有功功率、无功功率显示功能选择键。 K3在设定状态下为数字设定键和功能转换键（↑↓）；在测量状态下为功率、电压、电流、频率、功率因数显示功能选择键。 显示部分： 末位数码管为被测参数符号指示管，“P”表示功率，“H”表示频率，“C”表示功率因数，“A”表示电流，“V”表示电压。 1、在功率测量状态下，如果功率值超过9999W，仪表的●KW指示灯亮，此时仪表显示读数以KW（千瓦）为单位。
水利电力部 文件 国家物价局 功率因数调整电费办法 （83）水电财字第215号文件1983年12月2日?鉴于电力生产的特点，用户用电功率因数的高低对发、供、用电设备的充 分利用、节约电能和改善电压质量有着重要影响。为了提高用户的功率因数并保持其均衡，以提高供电用双方和社会的经济效益，特制定本办法。 ?功率因数的标准值及其适用范围 ?功率因数标准0.90，适用于160千伏安以上的高压供电工业用户（包括社队工业用户）、装有带负荷调整电压装置的高压供电电力用户和3200 千伏安及以上的高压供电电力排灌站； ?功率因数标准0.85，适用于100千伏安（千瓦）及以上的其他工业用户（包括社队工业用户），100千伏安（千瓦）及以上的非工业用户和100 千伏安（千瓦）及以上的电力排灌站； ?功率因数标准0.80，适用于100千伏安（千瓦）及以上的农业用户和趸售用户，但大工业用户未划由电业直接管理的趸售用户，功率因数标准应为0.85。 ?功率因数的计算 ?凡实行功率因数调整电费的用户，应装设带有防倒装置的无功电度表，按用户每月实用有功电量和无功电量，计算月平均功率因数； ?凡装有无功补尝设备且有可能向电网倒送无功电量的用户，应随其负荷和电压变动及时投入或切除部分无功补尝设备，电业部门并应在计费计量点加装有防倒装置的反向无功电度表，按倒送的无功电量与实用无功电量两者的绝对值之和，计算月平均功率因数； ?根据电网需要，对大用户实行高峰功率因数考核，加装记录高峰时段内有功、无功电量的电度表，据以计算月平均高峰功率因数；对部分用户还可试行高峰、低谷两个时段分别计算功率因数，由试行的省、市、自治区电力局或电网管理局拟订办法，报水利电力部审批后执行。 ?电费的调整 根据计算的功率因数，高于或低于规定标准时，在按照规定的电价计算出其当月电费后，再按照“功率因数调整电费表”（表一、二、三、）所规定的百分数增减电费。如用户的功率因数在“功率因数调整电费表”所列两数之间，则以四舍五入计算。 五、根据电网的具体情况，对不需增设补尝设备，用电功率因数就能达到规定标准的用户，或离电源点较近，电压质量较好、勿需进一步提高用电功率因数的用户，可以降低功率因数标准或不实行功率因数调整电费办法，但须经省、市、自治区电力局批准备，并报电网管理局备案。降低功率因数标准的用户的实际
功率因数表的结构与工作原理及示波图法测量功率因数 摘要:本文主要描述测量功率因数的方法，介绍相关仪表的结构及其工作原理，在测量功率因数时产生误差的因素。现在常见的是采用单片机测量功率因数，说明它的工作原理。阐述通过示波图测量功率因数的方法。 关键字:功率因数机械式电子式 1.功率因数的定义 在交流电路中，电压(U)与电流(I)之间的相位差(Φ)的余弦叫做功率因数，用符号cosΦ表示，在数值上，功率因数是有功功率和视在功率的比值，即cos Φ=P/S。 在直流电路里，电压乘电流就是有功功率。但在交流电路里，电压乘电流是视在功率，而能起到作功的一部分功率（即有功功率）将小于视在功率。有功功率与视在功率之比叫做功率因数，以cosΦ表示，其实最简单的测量方式就是测量电压与电流之间的相位差，得出的结果就是功率因数。 功率因数也可以由电路中纯阻值与总阻抗的比值求得。在实际电路中由于有电机设备中(如鼓风机、抽水机、压缩机等)等感性负载,使功率因数降低即产生了无功功率.无功功率使得电能没有全部转化为人们所用（即有功功率），而有一部分损耗（即无功功率）。也就是因为感性负载的存在，造成了系统里的一个KVAR 值，视在功率、有功功率、无功功率三者是一个三角函数的关系：KVA2=KW2+KVAR2 功率因数一般用仪表测量，有机械式功率因数表，电子式功率因数表。也可以通过示波图测量，以下分别阐述他们的结构与工作原理。 2.机械式功率因数表的结构及工作原理 单项功率因数表一般用于单相交流电路或使用对称负载平衡的三相交流电路中。单相表在频率不同时会影响读数准确性。常见机械式功率因数表一般有电动式，铁磁电动式，电磁式和变换器式几种。 现在以单相功率因数表为例来介绍机械式功率因数表的原理：
实验十三三相电源相序的判别及负载功率因数的测定 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、实验原理 1. 相序指示器 相序指示器如图13-1所示，它是由一个电容器和两个瓦数相等的白炽灯联接成星型不对称电路，且无中线。它可用来指示三相电源的相序。 在图13-1电路中，设为三相对称电源相电压，中性点电压为: 设:
可见B相的白炽灯比C相的亮。 综上所述，用相序指示器指示三相电源相序的方法是：令连接电容器的一相为A相，那么，白炽灯较亮的一相是B相，较暗的一相是C相。 2. 负载的功率因数 在图13-2电路中，负载的有功功率P=UIcosφ其中cosφ为功率因数，功率 因数角φ=arctan(X L-X C/R。 (1 当 XL>XC，0 φ <1 （滞后），为感性负载； (2 当 X L C ， 0 φ <1 （超前），为容性负载； (3 当 X L =X C ， cos φ＝ 1 ，为电阻性负载。可见，功率因数的大小和 性质由负载参数的大小和性质决定。 三、实验设备 (1 交流电压表、电流表、功率表和功率因数表；
(2 40W 白炽灯 2 个，电容器 1 个，电感线圈 1 个； (3 三相调压器（输出可调三相交流电压）。 四、实验内容 (1 测定三相电源的相序 1 按图 13-1 接线，图中， C ＝ 2.5 μ F ， R A 、 R B 为两个 220V 、40W 的白炽灯，输出为电压 220V 的三相交流电压，测量电容器、白炽灯电压和中性点电压 U N ' N ，,观察灯光明亮状态，作好记录。设电容器一相为 A 相，试判断 B 、 C 相。 2 将电源线任意调换两相后，再接入电路，重复步骤 (1 ，并指出三相电源的 相序。 (2 负载功率因数的测定 按图13-2接线，阻抗Z用电阻（220V、40W白炽灯）、电感线圈（220V、40W 镇流器）和4.7μF电容串联，将测量数据记入表13-1中。 (3 按图13-2接线，将上述电阻、电感、电容并联，将调压器电压调至它们所能承受的额定电压值。测量表13-1所需数据，并记录之。 表13-1 测定负载功率因数数据 负载情况 U (V I (A P (W cosφ 负载 性质 计算 φsinφ cosφR、L、C串联
水利电力部文件 国家物价局功率因数调整电费办法 （1983）水电财字第215号文件1983年12月2日 一、鉴于电力生产的特点，用户用电功率因数的高低对发、供、用电设备的充分利用、节约电能和改善电压质量有着重要影响。为了提高用户的功率因数并保持其均衡，以提高供电用双方和社会的经济效益，特制定本办法。 二、功率因数的标准值及其适用范围 1、功率因数标准0.90，适用于160千伏安以上的高压供电工业用户（包括社队工业用户）、装有带负荷调整电压装置的高压供电电力用户和3200千伏安及以上的高压供电电力排灌站； 2、功率因数标准0.85，适用于100千伏安（千瓦）及以上的其他工业用户（包括社队工业用户），100千伏安（千瓦）及以上的非工业用户和100千伏安（千瓦）及以上的电力排灌站； 3、功率因数标准0.80，适用于100千伏安（千瓦）及以上的农业用户和趸售用户，但大工业用户未划由电业直接管理的趸售用户，功率因数标准应为0.85。 三、功率因数的计算 1、凡实行功率因数调整电费的用户，应装设带有防倒装置的无功电度表，按用户每月实用有功电量和无功电量，计算月平均功率因数； 2、凡装有无功补尝设备且有可能向电网倒送无功电量的用户，应随其负荷和电压变动及时投入或切除部分无功补尝设备，电业部门并应在计费计量点加装有防倒装置的反向无功电度表，按倒送的无功电量与实用无功电量两者的绝对值之和，计算月平均功率因数； 3、根据电网需要，对大用户实行高峰功率因数考核，加装记录高峰时段内有功、无功电量的电度表，据以计算月平均高峰功率因数；对部分用户还可试行高峰、低谷两个时段分别计算功率因数，由试行的省、市、自治区电力局或电网管理局拟订办法，报水利电力部审批后执行。 四、电费的调整 根据计算的功率因数，高于或低于规定标准时，在按照规定的电价计算出其当月电费后，再按照“功率因数调整电费表”（表一、二、三、）所规定的百分数增减电费。如用户的功率因数在“功率因数调整电费表”所列两数之间，则以四舍五入计算。 五、根据电网的具体情况，对不需增设补尝设备，用电功率因数就能达到规定标准的用户，或离电源点较近，电压质量较好、勿需进一步提高用电功率因数的用户，可以降低功率因数标准或不实行功率因数调整电费办法，但须经省、市、自治区电力局批准备，并报电网管理局备案。降低功率因数标准的用户的实际功率因数，高于降低后的功率因数标准时，不减收电费，但低于降低后的功率因数标准时，应增收电费。
在交流电路中，电压与电流之间的相位差(Φ)的余弦叫做功率因数，用符号cosΦ表示，在数值上，功率因数是有 功功率和视在功率的比值，即cosΦ=P/S 功率因数的大小与电路的负荷性质有关，如白炽灯泡、电阻炉等电阻负荷的功率因数为1，一般具有电感性负载 的电路功率因数都小于1。功率因数是电力系统的一个重要的技术数据。功率因数是衡量电气设备效率高低的一个系数。功率因数低，说明电路用于交变磁场转换的无功功率大，从而降低了设备的利用率，增加了线路供电损失。要求(1) 最基本分析拿设备作举例。例如：设备功率为100个单位，也就是说，有100个单位的功率输送到设备中。然而，因大部分电器系统存在固有的无功损耗，只能使用70个单位的功率。很不幸，虽然仅仅使用70个单位，却要付100个单位的费用。(使用了70个单位的有功功率，你付的就是70个单位的消耗)在这个例子中，功 率因数是0.7 (如果大部分设备的功率因数小于0.9时，将被罚款)，这种无功损耗主要存在于电机设备中(如鼓风机、抽水机、压缩机等)，又叫感性负载。功率因数是马达效能的计量标准。 (2) 基本分析每种电机系统均消耗两大功率，分别是真正的有用功(叫kw)及电抗性的无用功。功率因数是有 用功与总功率间的比率。功率因数越高，有用功与总功率间的比率便越高，系统运行则更有效率。 (3) 高级分析在感性负载电路中，电流波形峰值在电压波形峰值之后发生。两种波形峰值的分隔可用功率因数表示。功率因数越低，两个波形峰值则分隔越大。 对于功率因数改善 电网中的电力负荷如电动机、变压器、日光灯及电弧炉等，大多属于电感性负荷，这些电感性的设备在运行过程 中不仅需要向电力系统吸收有功功率，还同时吸收无功功率。因此在电网中安装并联电容器无功补偿设备后，将 可以提供补偿感性负荷所消耗的无功功率，减少了电网电源侧向感性负荷提供及由线路输送的无功功率。由于减 少了无功功率在电网中的流动，因此可以降低输配电线路中变压器及母线因输送无功功率造成的电能损耗，这就 是无功补偿的效益。无功补偿的主要目的就是提升补偿系统的功率因数。因为供电局发出来的电是以KVA或者MVA来计算的，但是收费却是以KW，也就是实际所做的有用功来收费，两者之间有一个无效功率的差值，一般 而言就是以KVAR为单位的无功功率。大部分的无效功都是电感性，也就是一般所谓的电动机、变压器、日光灯……，几乎所有的无效功都是电感性，电容性的非常少见，例如：变频器就是容性的，在变频器电源端加入电抗器可提高功率因数 供电部门为了提高成本效益要求用户提高功率因数，那提高功率因数对用户端有什么好处呢？ ①通过改善功率因数，减少了线路中总电流和供电系统中的电气元件，如变压器、电器设备、导线等的容量，因此不但减少了投资费用，而且降低了本身电能的损耗。 ②良好的功因数值的确保，从而减少供电系统中的电压损失，可以使负载电压更稳定，改善电能的质量。 ③可以增加系统的裕度，挖掘出了发供电设备的潜力。如果系统的功率因数低，那么在既有设备容量不变的 情况下，装设电容器后，可以提高功率因数，增加负载的容量。 举例而言，将1000KVA变压器之功率因数从0.8提高到0.98时： 补偿前：1000×0.8=800KW 补偿后：1000×0.98=980KW 同样一台1000KVA的变压器，功率因数改变后，它就可以多承担180KW的负载。 ④减少了用户的电费支出；透过上述各元件损失的减少及功率因数提高的电费优惠。 此外，有些电力电子设备如整流器、变频器、开关电源等；可饱和设备如变压器、电动机、发电机等；电弧 设备及电光源设备如电弧炉、日光灯等，这些设备均是主要的谐波源，运行时将产生大量的谐波。谐波对发动机、变压器、电动机、电容器等所有连接于电网的电器设备都有大小不等的危害，主要表现为产生谐波附加损耗，使 得设备过载过热以及谐波过电压加速设备的绝缘老化等。 并联到线路上进行无功补偿的电容器对谐波会有放大作用，使得系统电压及电流的畸变更加严重。另外，谐 波电流叠加在电容器的基波电流上，会使电容器的电流有效值增加，造成温度升高，减少电容器的使用寿命。 谐波电流使变压器的铜损耗增加，引起局部过热、振动、噪音增大、绕组附加发热等。
1.三相电路的功率因数的计算原理 三相电机的三路瞬时电压、瞬时电流分别为： sin()A a a U wt ?=+ sin()B b b U wt ?=+ sin()C c c U wt ?=+ sin()A a a I wt ?'=+ sin()B b b I wt ?'=+ sin()C c c I wt ?'= + a U 、 b U 、 c U 为三相电的电压有效值 a I 、b I 、c I 为三相电的电流有效值 三相电路的瞬时功率为 sin()*sin()[cos()cos(2)][cos cos(2)] A A A a a a a a a a a a a a a A a a P U I wt wt U I wt U I wt ?????????''''==++=--++=-++
sin()*sin()[cos()cos(2)][cos cos(2)] B B B b b b b b b b b b b b b B b b P U I wt wt U I wt U I wt ?????????''''==++=--++=-++ sin()*sin()[cos()cos(2)][cos cos(2)] C C C c c c c c c c c c c c c C c c P U I wt wt U I wt U I wt ?????????''''==++=--++=-++ 三相电的有功功率即是各相的平均功率 00 11 [cos cos(2)]cos A A T T a a a A a a a a A P P P dt U I wt dt U I T T ????'===-++=?? 00 11 [cos cos(2)]cos A A T T a a A a a a a A P P dt U I wt dt U I T T ????'==-++=?? 00 11 [cos cos(2)]cos b T T b B B b b B b b b B P P P dt U I wt dt U I T T ????'===-++=?? 00 11 [cos cos(2)]cos b T T B B b b B b b b B P P dt U I wt dt U I T T ????'==-++=??
考试时间：2014.12.27 （周六） 考核方式：操作、闭卷（45分钟） 试题类型：实验操作题（约60分） 简答题（约20分） 操作情况评分（20分） 实验正弦稳态交流电路相量的研究 2、在改善电路功率因数实验中，为什么采用并联电容的方式？能否改成串联电容的方式？为什么？根据实验数据，说说在日光灯中并联电容是否越大越好？ 答：1）采用并联电容补偿，是由线路与负载的连接方式决定的：在低压线路上（1KV以下），因为用电设备大多数是电机类的，都是感性负载，又是并联在线路上，线路需要补偿的是感性无功，所以要用电容器并联补偿。串联无法补偿。 2）电容器是无功元件，如果补偿过头，造成过补偿，线路中的容性无功功率过大，线路的功率因数一样会降低。所以补偿要恰到好处（适量），不是越大越好。 3、在日常生活中，当日光灯上缺少了启辉器时，人们常用一根导线将启辉器的两端短接一下，然后迅速断开，使日光灯点亮或用一只启辉器去点亮多只同类型的日光灯，这是为什么？ 答：启辉器是自动将两根连一下就立即断开,也就是启辉了日光灯,当然可以用人工代替. 启辉器是为了在瞬间使日光灯两边电压增高从而点亮日光灯在日光灯点亮后就失去作用了。 实验：网络的等效变换于电源的等效变换4、5、 4、电压源与电流源的外特性为什么呈下降变化趋势，稳压源和恒流源的输出在任何负载下是否保持恒值？ 答：1）因为电压源有一定内阻，随着负载的增大，内阻的压降也增大，因此外特性呈下降趋势；电流源实际也有一个内阻，是与理想恒流源并联的，当电压增加时，同样由于内阻的存在，输出的电流就会减少，因此，电流源的外特性也呈下降的趋势。 2）不是。当负载大于稳压源对电压稳定能力时，就不能再保持电压稳定了，若负载进一步增加，最终稳压源将烧坏。实际的恒流源的控制能力一般都有一定的范围，在这个范围内恒流源的恒流性能较好，可以基本保持恒流，但超出恒流源的恒流范围后，它同样不具有恒流能力了，进一步增加输出的功率，恒流源也将损坏 5、通常直流稳压电源的输出端不允许短路，直流恒流源的输出端不允许开路，为什么？ 答：如果电压源短路，相当于负载无限小，功率为无穷大，会把电源给烧
功率因数调整电费办法标准化文件发布号：（9312-EUATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-
功率因数调整电费办法 《电力系统和无功电力管理条例》中的『电力用户的功率因数及无功补偿设备的管理』第十二条规定：《用户在当地供电局规定的电网高峰负荷时的功率因数，应达到下列规定：高压供电的工业用户和高压供电装有带负荷调整电压装置的电力用户功率因数为及以上；其他100kVA及以上电力用户和大、中型电力排灌站功率因数为及以上；销售和农业用户功率因数为及以上。凡功率因数未达到上述规定的新用户，供电局可拒绝供电。第十四条规定：《为调动用户改善电压，管好无功设备的积极性，对电力负荷不满足第十二条规定的电力用户，按国家批准的《功率因数调整电费办法》的有关规定进行功率因数考核和电费调整。以为标准值的功率因数调整电费表如下： 以为标准值的功率因数调整电费表如下： 某用户变压器容量为S9-160kVA，采用低压计量，2004年5月份所消耗有功电量为25000kWH，无功电量为27000kVAH，试计算1、该用户当月的功率因素，及功率因互调整电费
2、如该用户有功用电不变的情况下，加装电容后，功率因素提高到，计算该用户的功率因素调整电费为多少 解：（一）、当月用户无功电量与有功电量的比值为(27000+无功变损3790)÷(25000+有功变损1036)=查表可知功率因素为,对照力率调整电费查对表得出调整百分数为+13%,即当月该用户的力率调整电费为电度电费总额乘以13%=25000××15%=元。 （二）、功率因素为时，查表得出调整百分数为－0。75，即该用户的力率调整电费为：25000××%= —元（即奖励电费）。 1）.功率因素的计算： 凡实行功率因素调整电费的用户，应装设无功电度表。按每月实用有功电量和无功电量，计算月平均功率因素。所谓功率因素就是有功功率与视在功率的比值，通俗地讲就是用电设备的实际出力与用电设备的容量的比值，又简称为力率。 一般用公式： COSφ是功率因素；P有功功率；S视在功率；Q为无功功率。视在功率用来表示提供给负载的总电功率（包括有用功和无用功） 额定功率是电器持续工作时可以消耗或提供的最大功率。所以一般来说，视在功率等于额定功率。电力变压器就用视在功率表示容量，单位为伏安(VA)。意思是不管有功功率与无功功率是多少，只能输出这么大的电压与电流。 在交流电路中电压和电流的相位有三种情况，当负载是纯电阻性质时，电压和电流相位相同；当负载是（或含有）电感性质时，电压相位超前电流；当负载是（或含有）容性负载时，电压相位滞后电流，或者说，电流相位超前电压，也就是说的“容性电流”。如：平常用的异步电机，就是感性负载，用来补偿电网功率因数的补偿电容就是容性负载。 发电机的电压和电流的相位关系有超前和滞后之比：当无功负荷为感性时电压超前于电流，当无功负荷为容性时电流超前于电压。最直接的方法是通过功率因数表检测：正数表示感性，负数表示容性。如果电能表有向量功能，也可以从电能表上检测。 在同一电路元件中，电流电压初相位不同，怎样判断电压和电流超前滞后问题 这个是相对的，假定电压角度为0度，电流角度为负三十度，那结果就是电压超前电流30度，电流滞后电压30度．方法为你设置一个参考点，顺时针角度为滞后，逆时针角度为超前，角度为它们的夹角． 超前是说你的电容补偿太多,本地用电设备用不了,剩余的就反馈到供电系统中,滞后就是你的本地无功负荷太大但是又没有电容补偿,这样一来供电系统就会给你补偿,但是无功电量供电局是不收你钱的相当于你的无功白白占用了电网的一部分通道,功率因数要控制在以内,要不供电局要罚你钱的 要说无功补到什么程度最好，当然是滞后。要从经济的角度讲，通常不低于就可以满足电力部门的要求。一般企业控制在月平均功率因数在之间最好。 指针式功率因数表在设计时，是取A、B相电压和C相电流并且功率因数等于1时，指针在中间（1）位置设计的。低压供电网络的功率因数基本都是滞后。极少是等于1。
单相电路参数测量及功率因数的提高 一实验目的 1．掌握单相功率表的使用。 2．了解日光灯电路的组成、工作原理和线路的连接。 3．研究日光灯电路中电压、电流相量之间的关系。 4．理解改善电路功率因数的意义并掌握其应用方法。 二实验原理 1．日光灯电路的组成 日光灯电路是一个RL串联电路，由灯管、镇流器、起辉器组成，如图3－1所示。由于有感抗元件，功率因数较低，提高电路功率因数实验可以用日光灯电路来验证。 I 图3－1日光灯的组成电路 灯管：内壁涂上一层荧光粉，灯管两端各有一个灯丝（由钨丝组成），用以发射电子，管内抽真空后充有一定的氩气与少量水银，当管内产生辉光放电时，发出可见光。 镇流器：是绕在硅钢片铁心上的电感线圈。它有两个作用，一是在起动过程中，起辉器突然断开时，其两端感应出一个足以击穿管中气体的高电压，使灯管中气体电离而放电。二是正常工作时，它相当于电感器，与日光灯管相串联产生一定的电压降，用以限制、稳定灯管的电流，故称为镇流器。实验时，可以认为镇流器是由一个等效电阻R L和一个电感L串联组成。 起辉器：是一个充有氖气的玻璃泡，内有一对触片，一个是固定的静触片，一个是用双金属片制成的U形动触片。动触片由两种热膨胀系数不同的金属制成，受热后，双金属片伸张与静触片接触，冷却时又分开。所以起辉器的作用是使电路接通和自动断开，起一个自动开关作用。 2．日光灯点亮过程 电源刚接通时，灯管内尚未产生辉光放电，起辉器的触片处在断开位置，此
时电源电压通过镇流器和灯管两端的灯丝全部加在起辉器的二个触片上，起辉器的两触片之间的气隙被击穿，发生辉光放电，使动触片受热伸张而与静触片构成通路，于是电流流过镇流器和灯管两端的灯丝，使灯丝通电预热而发射热电子。与此同时，由于起辉器中动、静触片接触后放电熄灭，双金属片因冷却复原而与静触片分离。在断开瞬间镇流器感应出很高的自感电动势，它和电源电压串联加到灯管的两端，使灯管内水银蒸气电离产生弧光放电，并发射紫外线到灯管内壁，激发荧光粉发光，日光灯就点亮了。 灯管点亮后，电路中的电流在镇流器上产生较大的电压降（有一半以上电压），灯管两端（也就是起辉器两端）的电压锐减，这个电压不足以引起起辉器氖管的辉光放电，因此它的两个触片保持断开状态。即日光灯点亮正常工作后，起辉器不起作用。 3．日光灯的功率因数 日光灯点亮后的等效电路如图2 所示。灯管相当于电阻负载R A ，镇流器用内阻R L 和电感L 等效代之。由于镇流器本身电感较大，故整个电路功率因数很低，整个电路所消耗的功率P 包括日光灯管消耗功率P A 和镇流器消耗的功率P L 。只要测出电路的功率P 、电流I 、总电压U 以及灯管电压U R ，就能算出灯管消耗的功率P A =I ×U R ， 镇流器消耗的功率P L =P ?P A ，UI P =?cos R A 图3－2日光灯工作时的等效电路 2．功率因数的提高 日光灯电路的功率因数较低，一般在0.5 以下，为了提高电路的功率因数，可以采用与电感性负载并联电容器的方法。此时总电流I 是日光灯电流 I L 和电容器电流 I C 的相量和：? ? ? +=C L I I I ，日光灯电路并联电容器后的相量图如图3 所示。由于电容支路的电流I C 超前于电压U 90°角。抵消了一部分日光灯支路电流中的无功分量，使电路的总电流I 减小，从而提高了电路的功率因数。电压与电流的相位差角由原来的 1?减小为?，故cos ?＞cos 1?。 当电容量增加到一定值时，电容电流C I 等于日光灯电流中的无功分量，?= 0。cos ?=1，此时总电流下降到最小值，整个电路呈电阻性。若继续增加电容量，
SG-501A电工电子实验装置 产品名称：电工电子实验装置 产品型号：SG-501A 产品价格：31800 元 产品信息： “SG-501A 电工电子实验装置” 是上海朔光公司在总结国内电工实验设备基础上采用成熟的技术推出的新型实验装置，综合了目前我国大学本科、专科、中专及职校“ 电路分析” 、“ 电工基础” 、“ 电工学”“电子学” 、“ 电机控
制” 、“ 继电接触控制” 及“ 电力拖动” 等课程实验大纲的要求而研制，特 别适用于高等院校现有实验设备的更新换代，及中专、职校等新建或扩建实验室，迅速开设实验课提供了理想的实验设备。 一、功能 1 、本装置可提供实验所需的交流电源、低压直流电源、可调恒流源、函数信 号发生器（含频率计）、受控源、交直流测量仪表（电压、电流、功率、功率 因数）、各实验挂箱及电机等。 2 、能完成“ 电工基础” 、“ 电工学” 中的叠加、戴维南、双口网络、谐振、选频及一、二阶电路等实验。 3 、能完成“ 电路分析” 、“ 电工学” 中的单相、三相、日光灯、变压器、 互感器及电度表等实验。 4 、能完成“ 电机控制” 、“ 继电接触控制” 及“ 电力拖动” 等课程实验。 5 、能完成“数字电路”、“模拟电路”等实验。 二、技术性能 1 、输入电源：三相四线 ( 或三相五线 ) 380V±10% 50Hz 2 、工作环境：温度 -10℃～ + 40℃相对湿度＜ 85%( 25℃ ) 海拔＜4000m 3 、外形尺寸： 167×73× 153cm 3 4 、装置容量：＜ 1.5KVA
三、装置的配备 装置主要由电源仪器控制屏、实验桌、实验挂箱及三相鼠笼电机等组成。( 一 )01 电源仪器控制屏 控制屏为铁质双层亚光密纹喷塑结构，铝质面板。为实验提供交流电源、直流电源、恒流源、受控源、数控信号源及各种测试仪表等。具体功能如下： 1 、主控功能板 1.1 三相 0 ～ 450V 及单相 0 ～ 250V 连续可调交流电源。配备一台三相同轴联动自耦调压器，规格为 1.5KVA/0 ～ 450V ，克服了三只单相调压器采用链条结构或齿轮结构组成的许多缺点。可调交流电源输出处设有过流保护技术，相间、线间过电流及直接短路均能自动保护，克服了调换保险丝带来的麻烦。配有三只指针式交流电压表，通过切换开关可分别指示三相电网电压和三相调压输出电压。 1.2 提供两路低压稳压直流 0.0 ～ 30V/ 1A 连续可调电源，配有数字式电压表指示输出电压，电压稳定度≤0.3% ，电流稳定度≤0.3% ，设有短路软截止保护和自动恢复功能。 1.3 提供一路 0 ～ 500mA 连续可调恒流源，分 2mA 、 20mA 、 500mA 三档，负载稳定度≤5×10 -4 ，额定变化率≤ ５ ×10 -4 ，配有数字式直流毫安表指示输出电流，具有输出开路、短路保护功能。 1.4 设有照明 220V/30W 日光灯一盏，供实验照明用；还设有 220V/30W
供电营业规则 第一章总则 第一条为加强供电营业管理，建立正常的供电营业秩序，保障供用双方的合法权益，根据《电力供应与使用条例》和国家有关规定，制定本规则。 第二条供电企业和用户在进行电业供应与使用活动中，应遵守本规则的规定。 第三条供电企业和用户应当遵守国家有关规定，服从电网统一调度，严格按指标供电和用电。 第四条本规则应放置在供电企业的用电营业场所，供用户查阅。 第二章供电方式 第五条供电企业供电的额定频率为交流５０赫兹。 第六条供电企业供电的额定电压： １、低压供电：单相为２２０伏，三相为３８０伏； ２、高压供电：为１０、３５（６３）、１１０、２２０千伏。 除发电厂直配电压可采用３千伏或６千伏外，其他等级的电压应逐步过渡到上列额定电压。 用户需要的电压等级不在上列范围时，应自行采取变压措施解决。 用户需要的电压等级在１１０千伏及以上时，其受电装置应作为终端变电站设计，方案需经省电网经营企业审批。 第七条供电企业对申请用电的用户提供的供电方式，应从供用电的安全、经济、合理和便于管理出发，依据国家的有关政策和规定、电网的规划、用电需求以及当地供电条件等因素，进行技术经济比较，与用户协商确定。 第八条用户单相用电设备总容量不足１０千瓦的可采用低压２２０伏供电。但有单台设备容量超过１千瓦的单相电焊机、换流设备时，用户必须采取有效的技术措施以消除对电能质量的影响，否则应改为其他方式供电。 第九条用户用电设备容量在１００千瓦及以下或需用变压器容量在５０千伏安及以下者，可采用低压三相四线制供电，特殊情况也可采用高压供电。 用电负荷密度较高的地区，经过技术经济比较，采用低压供电的技术经济性明显优于高压供电时，低压供电的容量界限可适当提高。具体容量界限由省电网经营企业作出规定。 第十条供电企业可以对距离发电厂较近的用户，采用发电厂直配供电方式，但不得以发电厂的厂用电源或变电站（所）的站用电源对用户供电。 第十一条用户需要备用、保安电源时，供电企业应按其负荷重要性、用电容量和供电的可能性，与用户协商确定。 用户重要负荷的保安电源，可由供电企业提供，也可由用户自备。遇有下列情况之一者，保安电源应由用户自备： １.在电力系统瓦解或不可抗力造成供电中断时，仍需保证供电的； ２.用户自备电源比从电力系统供给更为经济合理的。 供电企业向有重要负荷的用户提供的保安电源，应符合独立电源的条件。有重要负荷的用户在取得供电企业供给的保安电源的同时，还应有非电性质的应急措施，以满足安全的需要。 第十二条对基建工地、农田水利、市政建设等非永久性用电，可供给临时电源。临时用电期限除经供电企业准许外，一般不得超过六个月，逾期不办理延期或永久性正式用电手续的，供电企业应终止供电。 使用临时电源的用户不得向外转供电，也不得转让给其他用户，供电企业也不受理其变更用电事宜。如需改为正式用电，应按新装用电办理。 因抢险救灾需要紧急供电时，供电企业应迅速组织力量，架设临时电源供电。架设临时电源所需的工程费用和应付的电费，由地方人民政府有关部门负责从救灾经费中拨付。