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：
本发明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。
发明内容
本发明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。
本发明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商即功率因数。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L6、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
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。
全文摘要
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H02J3/18GK101079196SQ20071006910
公开日2007年11月28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, 方李 申请人:张春雷