实验六 三相电路电压

实验六 三相电路电压、电流的测量和三相功率的测定

一、实验目的

1．练习三相负载的星形联接和三角形联接；

2．了解三相电路线电压与相电压，线电流与相电流之间的关系； 3．了解三相四线制供电系统中，中线的作用； 4．掌握二功率表法测量三相电路的有功功率。

二、原理说明

1．三相电源相序的测定

A C 3~ R N’ R 图6-1 电阻电容示相电路

三相电源的相序可用无中线星形不对称负载中性点位移，使负载相电压有规律的(与相序有关)不对称分布原理来测定。图6-1为电阻电容示相电路，设三相电源UA、UB、UC对称，且UA=U?0 ，负载阻抗|ZA|=|ZB|=|ZC|,令电容器(YA=

????。j?C)接入A相，两组相同灯泡(YA=YB=

UNN'??1=G)接入电源B和C相，则 R?UAj?C?UBG?UCG

j?C?2G??????UBN'?UB?UNN' UBN'?1.5V UCN'?UC?UNN' UCN'?0.4V

????根据上述分析，若电容器所在相定为A相，则灯泡亮的为B相，灯泡暗的为C相。

2. 电源用三相四线制向负载供电，三相负载可接成星形（又称‘Y’形）或三角形（又称‘Δ’形）。

(1) 三相负载对称

(a)作‘Y’形联接时，线电压ＵＬ是相电压ＵＰ的3倍，线电流ＩＬ等于相电流ＩＰ

，即：UL?3UP, IL?IP ，流过中线的电流ＩN＝0；

(b)作‘Δ’形联接时，线电压ＵＬ等于相电压ＵＰ，线电流ＩＬ是相电流ＩＰ的3IL?3IP, UL?UP

(2) 三相负载不对称

(a)作‘Y’联接时，必须采用‘ＹＯ’接法，中线必须牢固联接，以保证三相不对称负载的每相电压等于电源的相电压（三相对称电压）。若中线断开，会导致三相负载电压的不对称，致使负载轻的那一相的相电压过高，使负载遭受损坏，负载重的一相相电压又过低，使负载不能正常工作；

(b)作‘Δ’ 联接时，ＩＬ≠3ＩＰ，但只要电源的线电压ＵＬ对称，加在三相负载上的电压仍是对称的，对各相负载工作没有影响。

本实验中，用三相调压器调压输出作为三相交流电源，用三组白炽灯作为三相负载，线电流、相电流、中线电流用电流插头和插座测量。 3. 三相电路负载有功功率的测量

三相负载的所吸收的功率等于各相负载功率之和。分别测量各相功率，再相加得负载总功率，称为三功率表法。在三相三线制中，不论负载对称与否，则可用二功率表法来测三相总功率，电路如图6－2所示。由对称三相电路的相量图(图

UAC与IA之间的相位差为(30-?)，UBC与IB之间的相位差为(300+?)。6－3)为例，

??0

??功率表W1所测得的有功功率

s P1?UAC*IAco?(03?0??)ULILc0os?(?3 0)功率表W2所测得的有功功率

Ps(03?0??)ULIL2?UBC*IBco?则两个功率表所测有功功率之和为

00P?PULILcos? 即两功率表所1?P2?ULIL[cos(30??)?cos(30??)]?3 c0os?(?3 0)测有功功率这和等于三相负载总的有功功率。可以证明，在不对称三相电路中，

两个功率表所测有功功率之和也等于三相负载总功率。

W1 * * W2 * * 三相负载 UC? 30?? A UA ? B IB? ??30 IA C UB UBC ?UAC?

图6－2 二功率表法测三相电路功率 6－3 对称三相电路相量图

三、实验内容

1. 相序的测定

电路按图6－1，图中C选4.3uf电容器(R为两组相同的灯泡)。UAN’ 调至220V，测出另两相负载电压，判断B、C相。 2．三相负载星形联接

实验电路如图6－4所示，将白炽灯按图所示，连接成星形接法。用三相调压器调压输出作为三相交流电源，具体操作如下：将三相调压器的旋钮置于三相电压输出为０Ｖ的位置（即逆时针旋到底的位置），然后旋转旋钮，调节调压器的输出，使输出的三相线电压为220V。测量线电压和相电压，并记录数据。

UVABUAVN?BCWNCW图6-4 对称三相图 24-1电路的星形连接 图6-5对称三相电图 24-2路的三角形连接 (1)在有中线的情况下，测量三相负载对称和不对称时的各相电流、中线电流和各相电压，将数据记入表6－1.1中，并记录各灯的亮度。

(2)在无中线的情况下，测量三相负载对称和不对称时的各相电流、各相电压和电源中点N到负载中点Nˊ的电压UNNˊ，将数据记入表6－1.2中，并记录各

灯的亮度。

表6—1.1

负载相 中线 电压（Ｖ） 连接 UAp 有 无 UBp UCp UAl UBl UCl IAp IBp ICp UN IN 电压（Ｖ） 电流（A） 电压 电流 负载线 负载相 中性点

中性线表6—1.2

负载相 中线 电压（Ｖ） 连接 UAp 有 无 UBp UCp UAl UBl UCl IAp IBp ICp UN 电压（Ｖ） 电流（A） 负载线 负载相

中性点电压 中性线电流 IN 3．三相负载三角形联接

实验电路如图6－5所示，将白炽灯按图所示，连接成三角形接法。调节三相调压器的输出电压，使输出的三相线电压为220V。测量三相负载对称和不对称时的各相电流、线电流和各相电压，将数据记入表6－2.1和6-2.2中，并记录各灯的亮度。

表6—2.1 负载对称三角形联接实验数据

负载相 中线 电压（Ｖ） 连接 UAp 有 无 UBp UCp IAp IBp ICp IAl IBl ICl UN IN 负载相电流（A） 负载线电流（Ｖ） 电压 电流 中性点中性线表6—2.2 负载不对称三角形联接实验数据

负载相 中线 电压（Ｖ） 连接 UAp 有 无 UBp UCp IAp IBp ICp IAl IBl ICl 负载相电流（A） 负载线电流（Ｖ） 中性点电压 UN 中性线电流 IN 4．测出负载对称三角形联结,三相负载有功功率。

1．三相交流电源 2．交流电压表、电流表

3． EEL—55B组件、三相交流负载箱

五、实验注意事项

1．电源电压较高，接线路前，先关断电源！以确保人身安全；

2．已注明电源电压要求的除外，三相负载为三角形接法时，三线电压为220V；三相负载为星形接法时，线电压为380V。

3．三相负载不平衡，可断开（图6－5中S）任一相负载。

六、预习与思考题

1．三相负载根据什么原则作星形或三角形连接？实验中，负载采用2只额定电压为220V的白炽灯串联，为什么？

2．三相负载按星形或三角形连接，它们的线电压与相电压、线电流与相电流有何关系？当三相负载对称时又有何关系？

3．说明在三相四线制供电系统中中线的作用，中线上能安装保险丝吗？为什么?

七、实验报告要求

1．根据实验数据，在负载为星形连接时，Ul?3Up在什么条件下成立？在三角形连接时，Il?3Ip在什么条件下成立？

2.根据不对称负载三角形联接时的实验数据，画出各相电压、相电流和线电流的相量图，并验证实验数据的正确性。

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