专利名称：一种新的功率因数补偿实验仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及高校电工实验中，对电路功率因数进行补偿的实验仪器。
背景技术：
当前，高校在功率因数补偿实验时，用三支带有镇流器的白光灯并联后作为感性负载，电路中电压表与电流表的显示值可以计算出电路的总功率，从有功功率表测量出负载的有功功率，两者相除得出功率因数；同时，与日光灯负载并联的是几只电容器，各通过拨动开关可接入或切出电路进行功率因数补偿。
从前实验时采用纸介电容，由于其损耗较大，电量释放时间较长，虽然功率因数只能补偿到0.9左右，但5A拨动开关切换时不会因电弧及涌流咬住开关。
现在纸介电容基本已淘汰，没有厂家生产，新增实验仪器所需电容器只能采用薄膜电容，聚丙烯薄膜电容器损耗小、价格低，采购方便，但聚丙烯薄膜电容器的电量释放很快，拨动开关在切换时，会产生电弧及涌流，尤其是容量大的电容器，15A拨动开关打几下后就粘住了，如采用闸刀，因裸露不够安全，且体积太大，仪器也放置不下。
为了解决该问题，专利号ZL200520013666.7通过对聚丙烯薄膜电容器一端的导线上，穿过一批铁氧体磁珠，由于铁氧体磁珠对50HZ这样的低频电流几乎没有什么阻抗，当补偿电容在切出或接入电路瞬间，铁氧体磁珠产生很高的阻抗，延长聚丙烯薄膜电容器放电时间，使拨动开关不会粘住。
由于铁氧体磁珠不好固定，运输过程中会出因铁氧体磁珠自重过大，把穿有磁珠的引线从焊点中拉脱的问题；同样长的导线电感值也不够大，手工操作效率低。
实用新型内容本实用新型的目的是设计一种新的功率因数补偿实验仪，在薄膜电容器切出或接入电路时，使开关不产生电弧或瞬间涌流的电感生产容易、电感值大、固定方便。
本实用新型采取的技术方案是这样的市电由自耦调压器接入电路后，通过交流电压表显示调节到所需的实验电压，交流电流表串联在仪器电路里，电路中有三支带镇流器的日光灯负载并联在输入端，并有功有功率表接入电路中检测日光灯负载消耗的有功功率，与日光灯负载并联的是10×0.1μF及10×1μF两只步进盘的电容器，另有11μF的一只电容器；两只步进盘0～10十个步进值所用电容器都采取1，2，3，3，7组合双刀十一掷开关上下两层的两个常闭触点用导线连接，两层的“0”触点无连接，1个单位值的电容器一端焊接双刀十一掷开关的“1”触点后又连接双刀十一掷开关下层的“4”触点及下层的“8”触点，2个单位值的电容器一端焊接双刀十一掷开关的“2”触点后又连接双刀十一掷开关下层的“5”触点及下层的“9”触点，第一只3个单位值的电容器一端焊接双刀十一掷开关的“3”触点后又连接双刀十一掷开关下层的“6”触点，第二只3个单位值的电容器一端焊接双刀十一掷开关上层的“4”、“5”、“6”触点后又连接双刀十一掷开关下层的“10”触点，7个单位值的电容器一端焊接双刀十一掷开关上层的“7”、“8”、“9”、“10”触点，两只步进盘上双刀十一掷开关的常闭触点及11μF电容器的一端与日光灯负载的一端连接，其特征在于10×1μF步进盘上五只电容器的另一端经过绕在铁氧体E型骨架上的线圈后，与五刀双掷开关K1的五个常闭触点分别连接，即每只电容器单独连接一个常闭触点，五刀双掷开关K1的上层触点连接日光灯负载的另一端，下层触点经过10KΩ电阻后与双刀十一掷开关K3对应的触点连接；11μF电容器的另一端经过绕在铁氧体E型骨架上的线圈后，与单刀双掷开关K2的常闭触点连接，单刀双掷开关K2的上层触点与五刀双掷开关K1的上层触点连接，单刀双掷开关K2的下层触点经过10KΩ电阻后与双刀十一掷开关的常闭触点连接。
绕在铁氧体E型骨架上的线圈对50HZ低频电流几乎没有什么阻抗，所以功率因数补偿实验中，对各种实验数据的不起作用，当电容在切出或接入电路瞬间，瞬间电流变化非常快，铁氧体上的电感线圈会产生很高的感抗，因此可避免电弧的产生及抑制了涌流的冲击，使开关长期使用不会触点咬合。线圈上的导线可用绕线机绕，固定E型铁氧体磁芯的支架，生产E型铁氧体磁芯的厂家直接有售，把E型铁氧体磁芯及线圈固定在仪器上很方便，而且绕在E型铁氧体磁芯上同样长导线的电感远比穿铁氧体磁珠来得大。
附图是功率因数补偿仪电路图 附图中1、自耦调压器 2、交流电压表3、交流电流表 4、有功功率表 5、三支带镇流器的日光灯并联成的感性负载 K1-1、K1-2、K1-3、K1-4、K1-5是1μF步进盘上补偿电容接入切出用五刀双掷开关K1的五层 K2是11μF补偿电容器接入切出用单刀双掷开关 K3是1μF步进盘上的双刀十一掷开关 K4是0.1μF步进盘上的双刀十一掷开关 具体实施方式
在附图中，接入220V市电的自耦调压器1，根据实验需要调节到要求的实验电压，并通过交流电压表2显示，当补偿电容全部从电路中切出时，从接在电路中有功功率表4上读取的功率数除以串联在电路上交流电流表3的电流安培数与电压表读数积所得的啇即功率因数。1μF步进盘上的示值增大时，电压表2与功率表4指针不动，但交流电流表3随电容增加电流减小，1μF步进盘上的示值置“10”后，换11μF电容器切入，1μF步进盘上的示值置“0”，再增大1μF步进盘上的示值，到并联电容为12μF～13μF时电流最小，这个区间用0.1μF步进盘上的双刀十一掷开关K4来分别大小，当功率因数接近1后，再增加并联电容时，电流随电容增加而增大，这时整个电路呈容性负载。
两只步进盘都是通过双刀十一掷开关对电容器进行1、2、3、3、7组合，如双刀十一掷开关K3开关掷“1”、“2”、“3”、“7”时由单个电容器本身值决定，掷“4”时3μF电容器与1μF电容器并联，掷“5”时3μF与2μF并联，掷“6”时二只3μF关联，掷“8”时7μF与1μF并联……直至10μF。
两只步进盘上的电容器并联最大值为11μF，加11μF电容器共22μF。
图中，电感L1、L2、L3、L4、L5是1μF步进盘双刀十一掷开关K3上的电感线圈，7μF电容器放电时避免电弧需在铁氧体E20型骨架的线圈上绕10圈，因此，电感L1、L2、L3、L4、L5是在同一铁氧体E20型骨架上绕的五组线圈，为避免搞错，都用φ0.4线径绕10圈。电阻R1、R2、R3、R4、R5是1μF步进的双刀十一掷开关K1上的电阻，当开关K1置下层触点时，各个电容器通过电阻放电，电阻R1、R2、R3 R4、R5都采用10KΩ2W电阻。电感L5、是11μF电容器上的电感线圈，11μF电容器放电时避免电弧需在铁氧体E20型骨架的线圈上绕14圈，电感L6用φ0.68线径绕14圈，电阻R6开关K2上的电阻，当开关K2置下层触点时，11μF电容器通过电阻放电，电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6采用10KΩ2W电阻。由于实验时间不会超过2小时，线圈上导线的线径不必留多少余量。
由于CBB60金属化聚丙烯薄膜电容器损耗小，有自愈特性，有用于固定的孔，价廉且易于采购，所以本实验仪采用该种电容器。
权利要求1.一种新的功率因数补偿实验仪，市电由自耦调压器(1)接入电路后，调节到所需的实验电压，通过交流电压表(2)检测，交流电流表(3)串联在电路里，并有功有功率表(4)接入电路中，电路中有三支带镇流器的日光灯负载(5)，与日光灯负载并联的是10×0.1μF及10×1μF两只步进盘的电容器，另有11μF的一只电容器；两只步进盘0～10十个步进值所用电容器都采取1，2，3，3，7组合双刀十一掷开关上下两层的两个常闭触点用导线连接，两层的“0”触点无连接，1个单位值的电容器一端焊接双刀十一掷开关的“1”触点后又连接双刀十一掷开关下层的“4”触点及下层的“8”触点，2个单位值的电容器一端焊接双刀十一掷开关的“2”触点后又连接双刀十一掷开关下层的“5”触点及下层的“9”触点，第一只3个单位值的电容器一端焊接双刀十一掷开关的“3”触点后又连接双刀十一掷开关下层的“6”触点，第二只3个单位值的电容器一端焊接双刀十一掷开关上层的“4”、“5”、“6”触点后又连接双刀十一掷开关下层的“10”触点，7个单位值的电容器一端焊接双刀十一掷开关上层的“7”、“8”、“9”、“10”触点，两只步进盘上双刀十一掷开关的常闭触点及11μF电容器的一端与日光灯负载的一端连接，其特征在于10×1μF步进盘上五只电容器的另一端经过绕在铁氧体E型骨架上的线圈后，与五刀双掷开关K1的五个常闭触点分别连接，即每只电容器单独连接一个常闭触点，五刀双掷开关K1的上层触点连接日光灯负载的另一端，下层触点经过10KΩ电阻后与双刀十一掷开关K3对应的触点连接；11μF电容器的另一端经过绕在铁氧体E型骨架上的线圈后，与单刀双掷开关K2的常闭触点连接，单刀双掷开关K2的上层触点与五刀双掷开关K1的上层触点连接，单刀双掷开关K2的下层触点经过10KΩ电阻后与双刀十一掷开关的常闭触点连接。
专利摘要用于高校电工实验的一种新的功率因数补偿实验仪，用三支带有镇流器的日光灯作为感性负载，感性负载两端并联了10×0.1μF及10×1μF两只步进盘的电容进行补偿，另有11μF的一只电容通过开关切换来对感性负载是否进行补偿，容量在1μF以上的补偿电容通过绕在铁氧体E型骨架上的线圈后进行充放电，从而抑制了涌流及电弧的产生，提高了仪器的使用寿命。
文档编号G09B23/18GK201054198SQ20072010999
公开日2008年4月30日 申请日期2007年5月29日 优先权日2007年5月29日
发明者张春雷, 李 方 申请人:张春雷