阻抗并联及复联电路、功率因数的提高
一、实验目的
1. 观察阻抗复联电路中各电流及各电压有效值的情况，加深理解相量形式的KCL 和KVL 2. 观察改变与感性负载并联的电容值对电路电流及功率因数的影响，并了解提高功率因数的意义
3. 观察复联电路中，负载端电压可能出现电压升高的现象 4. 巩固单相功率表的使用 二、实验原理与说明
工业及生活用电中，大部分都是感性负载，要提高感性负载的功率因数，可以用并联电容的方法，使流过电容器中的无功电流与感性负载中的无功电流互相补偿，减小电压与电流之间的相位差，从而提高功率因数，电路图，相量图如下：
图9-1 并联电容前后电路图和相量图
由图9-1知，并联电容前 I = I 1=I 1∠-ϕ，并联电容后 I = I 1+ I C =I ∠-ϕ'，显然
ϕ'cos ϕ。
可知 I 不断减小，当ϕ'=0时 I 最小，若所加电容越来越大，根据 I C =j ωC U I C 越大
=J ωCU （I ＝J ωCU ）cos ϕ'=1最大，由相量图可知，实际上并联电容C 越大，则I C C C C
越大（因为U 是一定的）所以测得数据观察其现象是：I C 逐渐增大，I 先减小后增大，I 1不变，U 不变，而P=I 12R 也是不变的。
功率因数提高可以充分利用发电设备的容量，可减少线路和发电机绕组的功率损失，因此意义十分重大。
三、实验内容
1. 了解日光灯的基本数据 （1）按下图9-2接线
图9-2 功率因数的提高
（2）本实验先不接入电容，实验箱上虚线表示未接入
（3）灯管要接入电容中，且打到实验状态通路后灯管要亮，表示进入正常工作状态。 （3）观察日光灯的启动情况，调节调压器的输出电压（三相中的一相）为210V ，观察启辉器及日光灯的启动过程。
（4）测量镇流器的电压和灯管的电压
镇流器的电压为 V ，灯管的电压为 V 。 2. 感性负载与电容器并联 （1）按上图9-2接线 （2）调节负载端电压至210V
（3）分别在负载端不并电容，并2μF 电容，并4μF 电容，并8μF 电容的四种情况下，测量电路总电流I 1，负载电流I L ，电容电流I C ，负载的功率P 2及电路的功率P 1, 将测量数据记入表一中。并根据测量结果计算电路的功率因数cos ϕ。
注：电容在电容箱上（GDS-09），若没有该数值电容直接表示，则该电容可由若干电容已有数值电容并联，电容并联，总电容等于各电容之和。 （4）单相功率表接法
图9-3 功率表的接法
如测量电路的功率P 1，在图9-3电路中，电流表笔插在插孔a 上，引出导线接在电路的B 端位置。
如测量负载的功率P 2，在图9-3电路中，电流表笔插在插孔c 上，引出导线接在电路的B 端位置。
表一、感性负载与电容器并联
3. 感性负载与电容器并联后再与线路阻抗串联
（1）在图9-2电路中端钮a 与b 之间串入一只空心线圈（即用空心线圈来代替线路阻抗），其它接线如图9-2所示。
（2）调节调压器的输出电压使得负载端电压U 2为210V 。
（3）分别在负载端不并电容，并2μF 电容，并5μF 电容，并9μF 电容的四种情况下，测量调压器的输出电压U 1, 串联空心线圈的电压U L , 总电流I 1，电源端总功率P 1，负载端（并联部分）的功率P 2，将测量数据记入表二中，并根据测量结果计算电路的功率因数cos ϕ。 注：（1）电容在电容箱上（GDS-09），若没有该数值电容直接表示，则该电容可由若干电容
已有数值电容并联，电容并联，总电容等于各电容之和。 （2）单相功率表接法同实验内容2
表二、感性负载与电容并联后再与线路阻抗串联
注意：实验内容二和三中，每改变一次电容，就必须调节调压器的输出电压，使负载电压U 2保持210V 。 四、实验设备
五、注意事项
1. 本实验中用的单相功率表。接入电路是利用电流表笔插入相应插座（相当于串联一个电流表）测电流，用交流电压表测其两端电压（相当于并联一个电压表）。
2. 交流电压由电源控制屏的三相调压器给出，要注意调准调压器的输出电压，使负载端电压保持210V ，考虑到灯管的承受电压，该电压源调压不宜超过220V 。电源是三相，其中一相接入一根火线（U 、V 、W 相中任意一相，另一根是零线），不允许两个火线同时接入电路。 3. 日光灯发光后，测量时要避免频繁通断。
4. 避免交流220V 直接加在灯管两端，原因同1，考虑灯管承受电压不宜过大，否则易使灯管报废。 六、实验报告
1. 列出所有测量数据的表格
2. 分析并联电容对电路功率因数的影响 3. 由实验内容2测得的数据作相量图
4. 由实验内容3测得的数据作相量图，并分析负载电压U 2在什么情况下可能高于端电压
U 1
阻抗并联及复联电路、功率因数的提高
一、实验目的
1. 观察阻抗复联电路中各电流及各电压有效值的情况，加深理解相量形式的KCL 和KVL 2. 观察改变与感性负载并联的电容值对电路电流及功率因数的影响，并了解提高功率因数的意义
3. 观察复联电路中，负载端电压可能出现电压升高的现象 4. 巩固单相功率表的使用 二、实验原理与说明
工业及生活用电中，大部分都是感性负载，要提高感性负载的功率因数，可以用并联电容的方法，使流过电容器中的无功电流与感性负载中的无功电流互相补偿，减小电压与电流之间的相位差，从而提高功率因数，电路图，相量图如下：
图9-1 并联电容前后电路图和相量图
由图9-1知，并联电容前 I = I 1=I 1∠-ϕ，并联电容后 I = I 1+ I C =I ∠-ϕ'，显然
ϕ'cos ϕ。
可知 I 不断减小，当ϕ'=0时 I 最小，若所加电容越来越大，根据 I C =j ωC U I C 越大
=J ωCU （I ＝J ωCU ）cos ϕ'=1最大，由相量图可知，实际上并联电容C 越大，则I C C C C
越大（因为U 是一定的）所以测得数据观察其现象是：I C 逐渐增大，I 先减小后增大，I 1不变，U 不变，而P=I 12R 也是不变的。
功率因数提高可以充分利用发电设备的容量，可减少线路和发电机绕组的功率损失，因此意义十分重大。
三、实验内容
1. 了解日光灯的基本数据 （1）按下图9-2接线
图9-2 功率因数的提高
（2）本实验先不接入电容，实验箱上虚线表示未接入
（3）灯管要接入电容中，且打到实验状态通路后灯管要亮，表示进入正常工作状态。 （3）观察日光灯的启动情况，调节调压器的输出电压（三相中的一相）为210V ，观察启辉器及日光灯的启动过程。
（4）测量镇流器的电压和灯管的电压
镇流器的电压为 V ，灯管的电压为 V 。 2. 感性负载与电容器并联 （1）按上图9-2接线 （2）调节负载端电压至210V
（3）分别在负载端不并电容，并2μF 电容，并4μF 电容，并8μF 电容的四种情况下，测量电路总电流I 1，负载电流I L ，电容电流I C ，负载的功率P 2及电路的功率P 1, 将测量数据记入表一中。并根据测量结果计算电路的功率因数cos ϕ。
注：电容在电容箱上（GDS-09），若没有该数值电容直接表示，则该电容可由若干电容已有数值电容并联，电容并联，总电容等于各电容之和。 （4）单相功率表接法
图9-3 功率表的接法
如测量电路的功率P 1，在图9-3电路中，电流表笔插在插孔a 上，引出导线接在电路的B 端位置。
如测量负载的功率P 2，在图9-3电路中，电流表笔插在插孔c 上，引出导线接在电路的B 端位置。
表一、感性负载与电容器并联
3. 感性负载与电容器并联后再与线路阻抗串联
（1）在图9-2电路中端钮a 与b 之间串入一只空心线圈（即用空心线圈来代替线路阻抗），其它接线如图9-2所示。
（2）调节调压器的输出电压使得负载端电压U 2为210V 。
（3）分别在负载端不并电容，并2μF 电容，并5μF 电容，并9μF 电容的四种情况下，测量调压器的输出电压U 1, 串联空心线圈的电压U L , 总电流I 1，电源端总功率P 1，负载端（并联部分）的功率P 2，将测量数据记入表二中，并根据测量结果计算电路的功率因数cos ϕ。 注：（1）电容在电容箱上（GDS-09），若没有该数值电容直接表示，则该电容可由若干电容
已有数值电容并联，电容并联，总电容等于各电容之和。 （2）单相功率表接法同实验内容2
表二、感性负载与电容并联后再与线路阻抗串联
注意：实验内容二和三中，每改变一次电容，就必须调节调压器的输出电压，使负载电压U 2保持210V 。 四、实验设备
五、注意事项
1. 本实验中用的单相功率表。接入电路是利用电流表笔插入相应插座（相当于串联一个电流表）测电流，用交流电压表测其两端电压（相当于并联一个电压表）。
2. 交流电压由电源控制屏的三相调压器给出，要注意调准调压器的输出电压，使负载端电压保持210V ，考虑到灯管的承受电压，该电压源调压不宜超过220V 。电源是三相，其中一相接入一根火线（U 、V 、W 相中任意一相，另一根是零线），不允许两个火线同时接入电路。 3. 日光灯发光后，测量时要避免频繁通断。
4. 避免交流220V 直接加在灯管两端，原因同1，考虑灯管承受电压不宜过大，否则易使灯管报废。 六、实验报告
1. 列出所有测量数据的表格
2. 分析并联电容对电路功率因数的影响 3. 由实验内容2测得的数据作相量图
4. 由实验内容3测得的数据作相量图，并分析负载电压U 2在什么情况下可能高于端电压
U 1