功率因數及相序的測量

一、實驗目的
1. 掌握三相交流電路相序的測量方法。
2. 熟悉功率因數表的使用方法，了解負載性質對功率因數的影響。
3. 研究并聯于感性負載兩端的電容器對提高功率因數的作用。通過實驗進一步理解提高功率因數的意義。
二、原理說明
圖16-1 為相序指示器電路，用以測定三相電源的相序A、B、C（或U、V、W）。
它是由一個電容器和兩個電燈聯接成的星形不對稱三相負載電路。如果電容器所接的是A 相，則燈光較亮的是B 相，較暗的是C 相。相序是相對的，任何一相均可作為A 相。但A 相確定后，B 相和C 相也就確定了。為了分析問題簡單起見

電力系統中的大多數負載如電動機、日光燈等都是感性負載，功率因數都比較低，對電力系統的運行是不利的。一是使電源的容量得不到充分利用，二是降低了輸電效率。也就是說負載有功功率一定時，功率因數低，則線路電流大、，輸電線上的功率損耗就大。因此，從電力系統運行的角度考慮，總希望負載運行在功率因數高的情況，為此可以在感性負載兩端并聯適當的電容以提高功率因數。
本實驗用日光燈作為負載，整個日光燈電路有燈管、鎮流器和啟動器組成，鎮流器是
一帶鐵芯的線圈，因此日光燈是一個感性負載，其功率因數在0.5 以下。
三、實驗設備

序號 名 稱 型號與規格 數量備注
1 單相功率表
2 交流電壓表 0～500V
3 交流電流表 0～5A
4 白燈燈組負載 15W/220V 3
5 電感線圈 30W鎮流器 1
6 電容器 1μF，4.7μF

四、實驗內容
1. 相序的測定
(1) 用 220V、15W 白熾燈和1μF/500V 電容器，按圖16-1 接線，經三相調 圖16-1壓器接入線電壓為220V 的三相交流電源，觀察兩只燈泡的亮、暗，判斷三相交流電源的相序。
(2) 將電源線任意調換兩相后再接入電路，觀察兩燈的明亮狀態，判斷三相交流電源的相序。
2. 電路功率(P)和功率因數（cosφ）的測定按圖16-2 接線，按下表所述在A、B 間接入不同器件，記錄cosφ 表及其它各表的讀數，并分析負載性質。

說明：C 為4.7μF/500V，L 為30W 日光燈鎮流器。
3. 功率因數的提高
（1）按圖接好實驗電路和儀表。

（3）加并聯電容，找到總電流I 最小的一點，可近似看成諧振點。測量此時的數據。
（4）當C 小于諧振電容時，重復步驟3，測兩組數。
（5）當C 大于諧振電容時，重復步驟3，測兩組數。
每次應在U=220V 時測量，將結果記入表16-3 中。
表16-3（上面）
五、實驗注意事項
每次改接線路都必須先斷開電源。
六、預習思考題
根據電路理論，分析圖16-1 檢測相序的原理。
七、實驗報告
1. 簡述實驗線路的相序檢測原理。
2. 根據U、I、P 三表測定的數據，計算出cosφ，并與cosφ 表的讀數比較，分析誤差
原因。
3. 分析負載性質與cosφ 的關系。
4. 心得體會及其他。