哈工大电路自主设计实验

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1、姓名xxx班级xxxxxxx学号xxxxxxxxx实验日期节次教师签字成绩对无功补偿现象的研究以及对未知电感数值的测量1.实验目的利用Fluke三相电能质量分析仪，通过对三种电路的视在功率、有功功率、无功功率和功率因数的测量，验证相应电路各个功率的计算公式。同时，利用Fluke三相电能质量分析仪，研究电路的无功补偿现象，并基于无功补偿现象，对实验室已知电感的电感值进行测量。2.总体设计方案或技术路线l、设计电路，只含有两个电阻，测量该电路的视在功率、有功功率、无功功率及功率因数；2、设计电路，含有电阻和电感，测量该电路的视在功率、有功功率、无功功率及功率因数；3、设计电路，含有

2、电阻和电容，测量该电路的视在功率、有功功率、无功功率及功率因数；4、设计电路，含有串联的电阻和电感，测量该电路的视在功率、有功功率、无功功率及功率因数。同时，在该支路两端，并联电容，测量不同电容值的电容，对应的电路的视在功率、有功功率、无功功率及功率因数；5、基于第四项，找到恰好无功补偿时，对应的无功补偿的电容值。并根据该值列写方程，求出未知电感的电感值；3.实验电路图图3-1图3-2图3-3图3-44.仪器设备名称、型号定值电阻两只定值电容若干未知电感值的电感一只交流信号源一个5.理论分析或仿真分析结果(1)理论分析实验1：定值电阻表现为阻性，当在其两端加正弦交流电时，有功功

3、率等于视在功率，功率因数为1。实验2：定值电感表现为感性，当在其两端加正弦交流电时，无功功率等于视在功率，功率因数为0。实验3：定值电容表现为容性，当在其两端加正弦交流电时，无功功率等于视在功率，功率因数为0。实验4：当在由电感和定值电阻串联组成的电路两端并联电容时，由于电容值不同，故得到的电路各项功率数值均不同。电容从0开始，随着电容值的增大，功率因数逐渐增加，电路感性成分逐渐减小，可达到峰值为1,超过峰值对应的电容值时，随着电容值的增加，功率因数逐渐降低，电路容性成分逐渐增大，无功补偿效果越来越差。(2)仿真结果C=0.1μF时的视在功率、有功功率、功率因数C=0.3μF时

4、的视在功率、有功功率、功率因数C=0.5μF时的视在功率、有功功率、功率因数C=0.7μF时的视在功率、有功功率、功率因数C=0.9μF时的视在功率、有功功率、功率因数6.详细实验步骤及实验结果数据记录（包括各仪器、仪表量程及内阻的记录）l、详细实验步骤选用电压源：有效值为5V,频率为20Hz的正弦交流电。(1)根据实验电路图l连接电路，用Fluke三相电能质量分析仪，分别测出R2及电路的视在功率、有功功率、无功功率和功率因数的测量，并进行记录；(2)根据实验电路图2连接电路，用Fluke三相电能质量分析仪，分别测出Ll及电路的视在功率、有功功率、无功功率和功率因数的测量，并进

5、行记录；(3)根据实验电路图3连接电路，用Fluke三相电能质量分析仪，分别测出Cl及电路的视在功率、有功功率、无功功率和功率因数的测量，并进行记录；(4)根据实验电路图4连接电路。通过选用不同电容值的电容，用Fluke三相电能质量分析仪，分别测出电路的视在功率、有功功率，并进行记录。(7)选取功率因数为l的电容值，列写方程，求出未知电感的电感值。(8)对上述数据进行分析，得出结论。2、实验数据（1）实验数据记录表1.实验电路图1实验电路图2实验电路图3C/μFR2所有负载L1所有负载C1所有负载视在功率/VA0.61.31.62.21.02.1有功功率/W0.61.30.31

6、.600.7无功功率/Var001.51.41.02.1功率因数110.190.7300.33体现性质阻性阻性感性感性容性容性（2）实验数据记录表2.实验电路图4C/μF0.10.30.5570.70.9视在功率/VA2.112．082.062.022.04有功功率/var1.051.672.051.921.51功率因数0.510.8210.950.75体现性质感性感性阻性容性容性2、数据处理（1）对数据进行作图分析（2）对数据进行计算分析如图：设电源电压为U，电容大小为C，电感大小为L，电阻大小为R,正弦电压的频率为W。IC为流过电容的电流；I为未并联电容之前电路的端口电流；

7、Ip为功率补偿之后，电路的端口电流。所以，有：IC=U(1ωC)I=UR+jωL=UR2+(ωL)2tanθ=ωLRsinθ=

8、IC

9、

10、I

11、=R2+(ωL)21ωC于是又方程：(sinθtanθ)2+sinθ2=1将数据带入方程进行精确计算，可得:L=0.557H7.实验结论1、实验研究背景：本实验在三项电路板上完成。实验中所选的定值电阻为电路板上的灯泡，实验中的电容为电路板右侧的定值电容，并且通过电容的串并联得到不同的定值电容。实验中所测的电感为三项电路板上右侧的电感。在实验电路图2中，测