專利名稱：一種新的功率因數(shù)補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及高校電工實(shí)驗(yàn)中，對(duì)電路功率因數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)膶?shí)驗(yàn)儀器。

背景技術(shù)：
當(dāng)前，高校在功率因數(shù)補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)時(shí)，用三支帶有鎮(zhèn)流器的白光燈并聯(lián)后作為感性負(fù)載，電路中電壓表與電流表的顯示值可以計(jì)算出電路的總功率，從有功功率表測(cè)量出負(fù)載的有功功率，兩者相除得出功率因數(shù)；同時(shí)，與日光燈負(fù)載并聯(lián)的是幾只電容器，各通過(guò)撥動(dòng)開(kāi)關(guān)可接入或切出電路進(jìn)行功率因數(shù)補(bǔ)償。
從前實(shí)驗(yàn)時(shí)采用紙介電容，由于其損耗較大，電量釋放時(shí)間較長(zhǎng)，雖然功率因數(shù)只能補(bǔ)償?shù)?.9左右，但5A撥動(dòng)開(kāi)關(guān)切換時(shí)不會(huì)因電弧及涌流咬住開(kāi)關(guān)。
現(xiàn)在紙介電容基本已淘汰，沒(méi)有廠家生產(chǎn)，新增實(shí)驗(yàn)儀器所需電容器只能采用薄膜電容，聚丙烯薄膜電容器損耗小、價(jià)格低，采購(gòu)方便，但聚丙烯薄膜電容器的電量釋放很快，撥動(dòng)開(kāi)關(guān)在切換時(shí)，會(huì)產(chǎn)生電弧及涌流，尤其是容量大的電容器，15A撥動(dòng)開(kāi)關(guān)打幾下后就粘住了，如采用閘刀，因裸露不夠安全，且體積太大，儀器也放置不下。
為了解決該問(wèn)題，專利號(hào)ZL200520013666.7通過(guò)對(duì)聚丙烯薄膜電容器一端的導(dǎo)線上，穿過(guò)一批鐵氧體磁珠，由于鐵氧體磁珠對(duì)50HZ這樣的低頻電流幾乎沒(méi)有什么阻抗，當(dāng)補(bǔ)償電容在切出或接入電路瞬間，鐵氧體磁珠產(chǎn)生很高的阻抗，延長(zhǎng)聚丙烯薄膜電容器放電時(shí)間，使撥動(dòng)開(kāi)關(guān)不會(huì)粘住。
由于鐵氧體磁珠不好固定，運(yùn)輸過(guò)程中會(huì)出因鐵氧體磁珠自重過(guò)大，把穿有磁珠的引線從焊點(diǎn)中拉脫的問(wèn)題；同樣長(zhǎng)的導(dǎo)線電感值也不夠大，手工操作效率低。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種新的功率因數(shù)補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)儀，在薄膜電容器切出或接入電路時(shí)，使開(kāi)關(guān)不產(chǎn)生電弧或瞬間涌流的電感生產(chǎn)容易、電感值大、固定方便。
本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案是這樣的市電由自耦調(diào)壓器接入電路后，通過(guò)交流電壓表顯示調(diào)節(jié)到所需的實(shí)驗(yàn)電壓，交流電流表串聯(lián)在儀器電路里，電路中有三支帶鎮(zhèn)流器的日光燈負(fù)載并聯(lián)在輸入端，并有功有功率表接入電路中檢測(cè)日光燈負(fù)載消耗的有功功率，與日光燈負(fù)載并聯(lián)的是10×0.1μF及10×1μF兩只步進(jìn)盤(pán)的電容器，另有11μF的一只電容器；兩只步進(jìn)盤(pán)0～10十個(gè)步進(jìn)值所用電容器都采取1，2，3，3，7組合雙刀十一擲開(kāi)關(guān)上下兩層的兩個(gè)常閉觸點(diǎn)用導(dǎo)線連接，兩層的“0”觸點(diǎn)無(wú)連接，1個(gè)單位值的電容器一端焊接雙刀十一擲開(kāi)關(guān)的“1”觸點(diǎn)后又連接雙刀十一擲開(kāi)關(guān)下層的“4”觸點(diǎn)及下層的“8”觸點(diǎn)，2個(gè)單位值的電容器一端焊接雙刀十一擲開(kāi)關(guān)的“2”觸點(diǎn)后又連接雙刀十一擲開(kāi)關(guān)下層的“5”觸點(diǎn)及下層的“9”觸點(diǎn)，第一只3個(gè)單位值的電容器一端焊接雙刀十一擲開(kāi)關(guān)的“3”觸點(diǎn)后又連接雙刀十一擲開(kāi)關(guān)下層的“6”觸點(diǎn)，第二只3個(gè)單位值的電容器一端焊接雙刀十一擲開(kāi)關(guān)上層的“4”、“5”、“6”觸點(diǎn)后又連接雙刀十一擲開(kāi)關(guān)下層的“10”觸點(diǎn)，7個(gè)單位值的電容器一端焊接雙刀十一擲開(kāi)關(guān)上層的“7”、“8”、“9”、“10”觸點(diǎn)，兩只步進(jìn)盤(pán)上雙刀十一擲開(kāi)關(guān)的常閉觸點(diǎn)及11μF電容器的一端與日光燈負(fù)載的一端連接，其特征在于10×1μF步進(jìn)盤(pán)上五只電容器的另一端經(jīng)過(guò)繞在鐵氧體E型骨架上的線圈后，與五刀雙擲開(kāi)關(guān)K1的五個(gè)常閉觸點(diǎn)分別連接，即每只電容器單獨(dú)連接一個(gè)常閉觸點(diǎn)，五刀雙擲開(kāi)關(guān)K1的上層觸點(diǎn)連接日光燈負(fù)載的另一端，下層觸點(diǎn)經(jīng)過(guò)10KΩ電阻后與雙刀十一擲開(kāi)關(guān)K3對(duì)應(yīng)的觸點(diǎn)連接；11μF電容器的另一端經(jīng)過(guò)繞在鐵氧體E型骨架上的線圈后，與單刀雙擲開(kāi)關(guān)K2的常閉觸點(diǎn)連接，單刀雙擲開(kāi)關(guān)K2的上層觸點(diǎn)與五刀雙擲開(kāi)關(guān)K1的上層觸點(diǎn)連接，單刀雙擲開(kāi)關(guān)K2的下層觸點(diǎn)經(jīng)過(guò)10KΩ電阻后與雙刀十一擲開(kāi)關(guān)的常閉觸點(diǎn)連接。
繞在鐵氧體E型骨架上的線圈對(duì)50HZ低頻電流幾乎沒(méi)有什么阻抗，所以功率因數(shù)補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)中，對(duì)各種實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的不起作用，當(dāng)電容在切出或接入電路瞬間，瞬間電流變化非常快，鐵氧體上的電感線圈會(huì)產(chǎn)生很高的感抗，因此可避免電弧的產(chǎn)生及抑制了涌流的沖擊，使開(kāi)關(guān)長(zhǎng)期使用不會(huì)觸點(diǎn)咬合。線圈上的導(dǎo)線可用繞線機(jī)繞，固定E型鐵氧體磁芯的支架，生產(chǎn)E型鐵氧體磁芯的廠家直接有售，把E型鐵氧體磁芯及線圈固定在儀器上很方便，而且繞在E型鐵氧體磁芯上同樣長(zhǎng)導(dǎo)線的電感遠(yuǎn)比穿鐵氧體磁珠來(lái)得大。

附圖是功率因數(shù)補(bǔ)償儀電路圖 附圖中1、自耦調(diào)壓器 2、交流電壓表3、交流電流表 4、有功功率表 5、三支帶鎮(zhèn)流器的日光燈并聯(lián)成的感性負(fù)載 K1-1、K1-2、K1-3、K1-4、K1-5是1μF步進(jìn)盤(pán)上補(bǔ)償電容接入切出用五刀雙擲開(kāi)關(guān)K1的五層 K2是11μF補(bǔ)償電容器接入切出用單刀雙擲開(kāi)關(guān) K3是1μF步進(jìn)盤(pán)上的雙刀十一擲開(kāi)關(guān) K4是0.1μF步進(jìn)盤(pán)上的雙刀十一擲開(kāi)關(guān) 具體實(shí)施方式
在附圖中，接入220V市電的自耦調(diào)壓器1，根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要調(diào)節(jié)到要求的實(shí)驗(yàn)電壓，并通過(guò)交流電壓表2顯示，當(dāng)補(bǔ)償電容全部從電路中切出時(shí)，從接在電路中有功功率表4上讀取的功率數(shù)除以串聯(lián)在電路上交流電流表3的電流安培數(shù)與電壓表讀數(shù)積所得的啇即功率因數(shù)。1μF步進(jìn)盤(pán)上的示值增大時(shí)，電壓表2與功率表4指針不動(dòng)，但交流電流表3隨電容增加電流減小，1μF步進(jìn)盤(pán)上的示值置“10”后，換11μF電容器切入，1μF步進(jìn)盤(pán)上的示值置“0”，再增大1μF步進(jìn)盤(pán)上的示值，到并聯(lián)電容為12μF～13μF時(shí)電流最小，這個(gè)區(qū)間用0.1μF步進(jìn)盤(pán)上的雙刀十一擲開(kāi)關(guān)K4來(lái)分別大小，當(dāng)功率因數(shù)接近1后，再增加并聯(lián)電容時(shí)，電流隨電容增加而增大，這時(shí)整個(gè)電路呈容性負(fù)載。
兩只步進(jìn)盤(pán)都是通過(guò)雙刀十一擲開(kāi)關(guān)對(duì)電容器進(jìn)行1、2、3、3、7組合，如雙刀十一擲開(kāi)關(guān)K3開(kāi)關(guān)擲“1”、“2”、“3”、“7”時(shí)由單個(gè)電容器本身值決定，擲“4”時(shí)3μF電容器與1μF電容器并聯(lián)，擲“5”時(shí)3μF與2μF并聯(lián)，擲“6”時(shí)二只3μF關(guān)聯(lián)，擲“8”時(shí)7μF與1μF并聯(lián)……直至10μF。
兩只步進(jìn)盤(pán)上的電容器并聯(lián)最大值為11μF，加11μF電容器共22μF。
圖中，電感L1、L2、L3、L4、L5是1μF步進(jìn)盤(pán)雙刀十一擲開(kāi)關(guān)K3上的電感線圈，7μF電容器放電時(shí)避免電弧需在鐵氧體E20型骨架的線圈上繞10圈，因此，電感L1、L2、L3、L4、L5是在同一鐵氧體E20型骨架上繞的五組線圈，為避免搞錯(cuò)，都用φ0.4線徑繞10圈。電阻R1、R2、R3、R4、R5是1μF步進(jìn)的雙刀十一擲開(kāi)關(guān)K1上的電阻，當(dāng)開(kāi)關(guān)K1置下層觸點(diǎn)時(shí)，各個(gè)電容器通過(guò)電阻放電，電阻R1、R2、R3 R4、R5都采用10KΩ2W電阻。電感L5、是11μF電容器上的電感線圈，11μF電容器放電時(shí)避免電弧需在鐵氧體E20型骨架的線圈上繞14圈，電感L6用φ0.68線徑繞14圈，電阻R6開(kāi)關(guān)K2上的電阻，當(dāng)開(kāi)關(guān)K2置下層觸點(diǎn)時(shí)，11μF電容器通過(guò)電阻放電，電阻R1、R2、R3、R4、R5、R6采用10KΩ2W電阻。由于實(shí)驗(yàn)時(shí)間不會(huì)超過(guò)2小時(shí)，線圈上導(dǎo)線的線徑不必留多少余量。
由于CBB60金屬化聚丙烯薄膜電容器損耗小，有自愈特性，有用于固定的孔，價(jià)廉且易于采購(gòu)，所以本實(shí)驗(yàn)儀采用該種電容器。
權(quán)利要求1.一種新的功率因數(shù)補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)儀，市電由自耦調(diào)壓器(1)接入電路后，調(diào)節(jié)到所需的實(shí)驗(yàn)電壓，通過(guò)交流電壓表(2)檢測(cè)，交流電流表(3)串聯(lián)在電路里，并有功有功率表(4)接入電路中，電路中有三支帶鎮(zhèn)流器的日光燈負(fù)載(5)，與日光燈負(fù)載并聯(lián)的是10×0.1μF及10×1μF兩只步進(jìn)盤(pán)的電容器，另有11μF的一只電容器；兩只步進(jìn)盤(pán)0～10十個(gè)步進(jìn)值所用電容器都采取1，2，3，3，7組合雙刀十一擲開(kāi)關(guān)上下兩層的兩個(gè)常閉觸點(diǎn)用導(dǎo)線連接，兩層的“0”觸點(diǎn)無(wú)連接，1個(gè)單位值的電容器一端焊接雙刀十一擲開(kāi)關(guān)的“1”觸點(diǎn)后又連接雙刀十一擲開(kāi)關(guān)下層的“4”觸點(diǎn)及下層的“8”觸點(diǎn)，2個(gè)單位值的電容器一端焊接雙刀十一擲開(kāi)關(guān)的“2”觸點(diǎn)后又連接雙刀十一擲開(kāi)關(guān)下層的“5”觸點(diǎn)及下層的“9”觸點(diǎn)，第一只3個(gè)單位值的電容器一端焊接雙刀十一擲開(kāi)關(guān)的“3”觸點(diǎn)后又連接雙刀十一擲開(kāi)關(guān)下層的“6”觸點(diǎn)，第二只3個(gè)單位值的電容器一端焊接雙刀十一擲開(kāi)關(guān)上層的“4”、“5”、“6”觸點(diǎn)后又連接雙刀十一擲開(kāi)關(guān)下層的“10”觸點(diǎn)，7個(gè)單位值的電容器一端焊接雙刀十一擲開(kāi)關(guān)上層的“7”、“8”、“9”、“10”觸點(diǎn)，兩只步進(jìn)盤(pán)上雙刀十一擲開(kāi)關(guān)的常閉觸點(diǎn)及11μF電容器的一端與日光燈負(fù)載的一端連接，其特征在于10×1μF步進(jìn)盤(pán)上五只電容器的另一端經(jīng)過(guò)繞在鐵氧體E型骨架上的線圈后，與五刀雙擲開(kāi)關(guān)K1的五個(gè)常閉觸點(diǎn)分別連接，即每只電容器單獨(dú)連接一個(gè)常閉觸點(diǎn)，五刀雙擲開(kāi)關(guān)K1的上層觸點(diǎn)連接日光燈負(fù)載的另一端，下層觸點(diǎn)經(jīng)過(guò)10KΩ電阻后與雙刀十一擲開(kāi)關(guān)K3對(duì)應(yīng)的觸點(diǎn)連接；11μF電容器的另一端經(jīng)過(guò)繞在鐵氧體E型骨架上的線圈后，與單刀雙擲開(kāi)關(guān)K2的常閉觸點(diǎn)連接，單刀雙擲開(kāi)關(guān)K2的上層觸點(diǎn)與五刀雙擲開(kāi)關(guān)K1的上層觸點(diǎn)連接，單刀雙擲開(kāi)關(guān)K2的下層觸點(diǎn)經(jīng)過(guò)10KΩ電阻后與雙刀十一擲開(kāi)關(guān)的常閉觸點(diǎn)連接。
專利摘要用于高校電工實(shí)驗(yàn)的一種新的功率因數(shù)補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)儀，用三支帶有鎮(zhèn)流器的日光燈作為感性負(fù)載，感性負(fù)載兩端并聯(lián)了10×0.1μF及10×1μF兩只步進(jìn)盤(pán)的電容進(jìn)行補(bǔ)償，另有11μF的一只電容通過(guò)開(kāi)關(guān)切換來(lái)對(duì)感性負(fù)載是否進(jìn)行補(bǔ)償，容量在1μF以上的補(bǔ)償電容通過(guò)繞在鐵氧體E型骨架上的線圈后進(jìn)行充放電，從而抑制了涌流及電弧的產(chǎn)生，提高了儀器的使用壽命。
文檔編號(hào)G09B23/18GK201054198SQ20072010999
公開(kāi)日2008年4月30日 申請(qǐng)日期2007年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月29日
發(fā)明者張春雷, 李 方 申請(qǐng)人:張春雷