丁南菊
(无锡科技职业学院，江苏无锡214028)
应用科技
脯要]在在交流电路中，电压与电流之间的相位差(中)的余弦叫做功率因数，用符号cosqb表示。在数值上，功率因数是有功功率和粳在功率的比值．即cos币=P／S在正常的交流电路中，最筒单的测量方法是测量交流电压与交流电流之间的相位差中，用cos(I)计算后得出的结果就是功率因数。 天车电路图陕键词]单片机；功率因数；电压；电流；程序
在交流电路中，电压与电流之间的相位差(①)的余弦叫做功率因
弹簧鞋数，用符号C O S中表示，在数值上，功率因数是有功功率和视在功率的
比值，即cos①=P I S在正常的交流电路中，最简单的测量方法是测量
文流电压与交流电流之间的相位差中，用cos q)计算后得出的结果就
是功率因数。
功率因数的大小与电路的负荷性质有关，如白炽灯泡、电阻炉等电
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阻负荷的功率因数为1，一般具有电感或电容性负载的电路功率因数都
小于1。功率因数是电力系统的一个重要的技术数据。功率因数是衡量
电气设备效率高低的一个系数。功率因数低，说明电路用于交变磁场转
换的无功功率大，从而降低了设备的利用率，增加了线路供电损失。所以，供电部门对用电单位的功率因数有一定的标准要求，所以能够有效的检测用电设备的功率因数具有非常大的现实意义。
在本设计中，功率因娄髓金测电路主要是通过对交流电网电压和电流过零点日寸亥0的检测，单片机通过计算它们过零点时刻的时间差，换算出电网输出电压和输出电流的相位差①，最后通过公式计算出功率因数值。 功率因数测量电路如图1所示。首先通过电压互感器、电流互感器同L t i受1缩小为可处理的交流电压弱信号，通过运放L M393构成过零比较器，经由D触发器C D4013组成的妒一36俨相位检测电路后，得到一组互补的相位信号，如图2所示，且输出的脉冲信号不受输入信号幅度的影响，输出信号Q的宽
度T反映了电源电压和电流之间的相位差，即0的大小，转换成的两路矩形波信号送入显示单片机的IN T0、而i亍r口，在每路矩形波电压下降沿时单片机响应中断程序。利用单片机定时器功能测定出电源电压和电流过零点的时间差T，因为电网电压和电流的频率均为工频50H z(对应周期为20000u s)，而一个周期对应的电角度为3606，故当T值被测定后，功率因数角①即可按下式计算：
罟=等(1)
m=0．018T r r的单位为u S)(2)
则功率因数cos O即可方便地求出。
恶劣的太阳图I功率因数检测电路原理图
T
焦化废水图2相位测量波形
银行门在本设计中，电网输出的功率因数检测程序是通过A T89C51的外部中i而、而和定时器T0来完成的。通过设置TM OD寄存器，
使定时器TO在工作方式1模式-F-r l!s。功率因数检测程序流程图如图3所示。
图3功率因数检测程序流程图
在单片机初始化后，打开外部中I N T0、IN T l。通过功率因数采
样电路，当外部中断订寸亍F响应后，打开定时器T O开始计时，外部中断i丽响应时，关闭定时器T0，并读取外部中断丽而、丽之间响应的时间间隔。由于单片机采用12M H Z晶振，定时器T1在工作方式1模式下工作，其最长定时时间是65．535m s，而外部中断I N T0、而i=i=『之问响应的时间间隔最长不会超过输出电压波形的周期，即不会超过20m s。所以这种设定满足要求。
由流程图可以看到，为了检测输出功率因数的准确与可靠，本程序每次显示功率因要进行1O次功率因检测，然后取这10次测量结果的平均值来计算电网的输出功率因。
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