实验1.9 三相交流电路的测量

1.9三相交流电路的测量

实验一、实验目的

1.熟悉三相负载的联接方式，建立对称与不对称负载的概念,加深对三相交流电路中电压、电流之间关系的理解。

2.掌握三相功率的测量方法。

3.了解三相交流电相序测定的方法。

二、实验任务

1、用若干个15W灯泡组成三角形联接电路，用两表法完成电路的线电压、线电流、相电流和功率的测量。负载情况和电源电压符合如下要求：

(1)每相45W(电源线电压Ul=220V)。

(2)U相15W、V相30W、W相45W(电源线电压Ul=220V)。

三相UWUUUI*P1IUIUVUUV*WAUIIVXUVWUUV自耦VUVWIVWBY调压器WUP2I*IWIWUWU*CZIUWU4.7.2负载三角形联接电路图2.用若干个15W灯泡组成星形联接电路，完成电路分别在有中线和无中线时的线电压、相电压、线电流和功率的测量。负载情况和功率表接线分别符合如下要求：

(1)每相45W(采用一表法，电源线电压Ul=220V)。

(2)U相15W、V相30W、W相45W(采用三表法，电源线电压Ul=220V)。

三相UWU自耦调压器U*PUUWI* UUVIUIVU*PVVWI* UUVWIIU*PWWWWI* IUNIUUUAXBUVYCZINUW3.完成由两个15W（或40W）白炽灯和一个1uF(或2.5uF)电容组成的星形联接相序判断电路的测试。记录各相电流，得出相序结果。

L1L2L3VUWCUN′UUXVY,ZUW4.7.4相序判断电路三、实验设备

三相自耦调压器、交流挂箱上三相负载灯泡、电容器组/500V、电流插座、交流电流表、智能型数字功率表、数字万用表、导线。

四、实验原理

对称三相交流电源是由三个同频率、等幅值而相位依次相差120°的正弦电压源按星形(Y)或三角形(△)的联接方式联接的电路。它有三相三线制和三相四线制两种结构。

在负载对称三相电路中，负载作星形(Y)联接(即各相尾部相联)时，其线电压Ul是相电压UP的3倍，且线电压超前相电压30°，线电流Il等于相电流IP。负载作三角形(△)联接(即各相间首尾相联)时，其线电流Il是相电流IP的3倍，且线电流滞后相电流30°。

负载不对称的星形联接的低压三相电路一般都采用三相四线制。因为如果不接中线，则由于中性点的位移造成各相负载的额定电压得不到保证，会使负载不能正常工作，甚至遭受损坏。接中线可以保证各相负载获得额定电压且互不影响。中线的重要性三相负载所吸收的总有功功率等于各相负载有功功率之和。三相四线制负载对称的电路采用一表法测量，功率表测出任一相的功率，乘三即得三相负载的总功率。而负载不对称电路则用三表法测量，三只功率表测出各相功率相加即得三相负载的总功率。

三相三线制电路采用两表法测量。两只功率表读数之和等于三相负载的总功率。

三相电源的相序的判定。在实际应用时可用专门的相序仪测定，也可以通过一个电容与两个灯泡组成不对称三相三线星形联接电路来进行相序测定。由于

电路为不对称负载，导致负载中性点发生位移，造成某两相负载工作电压较大地偏离额定电压。假设指定电容所在的电源相为u1相，则灯较亮的电源相为u2相，

1灯较暗的电源相为u3相。(电路参数可尽量满足R= C条件，以使灯有明显的明亮区别)。

五、实验步骤

1.用万用表的熔断器导通情况。

档判断功率表的电流线圈中的

2.通过调节柜体左侧三相调压器同轴旋钮，将电源线电压调至220V，关掉电源进行联线。

钮子开关U相负载

A X

相电流插座

V相负载

B Y

开关均处断开状态

C Z

W相负载

三相负载灯泡

断通

电容器组

交流挂箱

电流插座

3.负载三角形联接。按图所示电路联接线路。先将负载白炽灯按各相始、末端(A与Z、B与X、C与Y)相联的三角形(△)联接方式接线。然后将功率表标有“I*”的电流线圈与标有“U*”电压线圈同名端相联，按照先串联回路联接，后并联回路联接的原则接线。

P1IUUUVIUVIWUIWUWU不要带电接、拆线IVWUVWP2

IV

两瓦特表联接（按图给出的是（IU、UUV）与（IW、UWV）联接方法接线）。将三相三线制任两相电源(u相、w相)经两个功率表P1、P2的电流线圈联接于测线电流IU、IW的电流插座一端，再通过IU、IW的电流插座另一端串接到相对应的两相负载白炽灯始端A和始端C。

另一相未串联电流线圈的电源相(v相) 联接于测线电流IV的电流插座一端，再通过电流插座另一端串接到相对应相负载白炽灯始端B。并将两个功率表标有“U”电压线圈与该相电源相联。

对称负载状态。通过操作开关，使得白炽灯处于对称负载(每相45W亮3盏灯)状态工作。

按“开机操作”程序进行操作。检查线路无误后，按下绿色“启动”按钮，绿灯亮，红灯灭。调节三相自耦调压器同轴旋钮，用万用表监测调压器输出的线电压UUV，当万用表的有效值示数UUV=220V时，停止调压。测试此时相关数据并记录于表1-9-1第一行中。完成三相三线制三角形(△)接线负载对称电路的参数测量。验证电路线电压与相电压、线电流与相电流的关系。

负载不对称三角形联接（功率表仍然采用两瓦特表接线）。不对称负载状态。通过操作开关，控制各相白炽灯亮灯的瓦数，使得u相处于15W(亮一盏灯)、v相处于30W(亮两盏灯)、w相处于45W(亮三盏灯)的不对称分布工作状态,将相关数据记录于表1-9-1第二行中。将三相自耦调压器调至零，并按下红色“停止”按钮，红灯亮，绿灯灭。拆除线路。将钥匙式总开关置于“关”位置, 此时红色按钮灭。实验结束。完成三相三线制三角形(△)接线负载不对称电路的参数测量。验证电路线电压与相电压、线电流与相电流的关系。

两表法P=P1+P2

表1-9-1 三相电路三角形(△)联接的参数测试

负载功率负载线(相)电压/V负载线电流/mA负载相电流/mA负载三相功率/WU相45W15WV相45W30WW相45W45WUUVUVWUWUIUIVIWIUVIVWIWUP1P2P负载对称负载不对称4.负载对称星形联接。将功率表的电流线圈与电压线圈同名端相联。遵照电流线圈串联在回路中，电电压线圈并联在回路上的原则进行接线。按照下图动画先将负载灯泡按各相尾部相联的星形联接方式接线,然后将三相四线制某相电源经功率表(一表法)的电流线圈串联于其中一相负载灯泡，另两相电源直接接入负载灯泡，中线N经电流插座(测中线电流)串入负载灯泡尾部。将电压线圈非同名端与中线N相联。通过钮子开关控制灯泡按对称负载(每相45W)状态工作，经检查无误后方可通电，完成三相四线制负载对中线的称电路的参数测量。

重要性

负载不对称星形联接。功率表按三表法接线。如果装置上没有三个功率表，可以在一表法的接线电路基础上，通过钮子开关控制各相灯泡亮灯的瓦数，使得接功率表的一相分别为15W、30W、45W，并保持三相负载各相始终处在15W、30W、45W的不对称分布工作状态，即可实现三表法的参数测量。

星形联接无中线供电，只需断开中线接入负载灯泡尾部的线即可，测试方法与三相四线制供电相同。PU

UUVUVWUWUUUIUUVIVUWIWIN

·不要带电接、拆线表1-9-2 三相电路星形(Y)联接的参数测试

中线负载功率UVW负载线电压/V负载中线负载线(相)相电压/V电流/mA电流/mAIVIWINPU负载三相功率/WPVPWP情相相相UUVUVWUWUUUUVUWIU况负载对称45有W15W45无W15W中负载不对称线30W45W30W45W45W45W45W45W负载对称中负载不对称线从实验结果表1-9-2的数据发现，当负载星形联无中线时，如果负载不对称，则各相电压不对称，使得负载的额定电压得不到保证。这在实际应用中会造成负载不能正常工作，甚至遭受损坏。

将三相自耦调压器调至零，并按下红色“停止”按钮，红灯亮，绿灯灭。拆除线路。完成负载无中性线联接的电路的参数测量。验证电路线电压与相电压、线电流与相电流的关系。

5.按下图联接成一个三相三线制负载星形联接的电路(各相尾部相联)，假设指定电容所在电源相为u1相，则较亮的电源相为u2相，灯较暗的电源相为u3相。记录各相电流。

u1u2u3

1电路满足电阻R＝C使灯有明显的明亮区别L1L2L3根据每相亮的灯泡瓦数之和,求出电阻,代入上式求出电容VUCUVWUUUWN′XY,Z4.7.4相序判断电路相序测试

负载所在相项目名称U相V相W相电流/A电压/V用(√)设电容所在相用(√)注明较亮的相用(√)注明较暗的相由上述得出电源相序六、实验报告要求

1. 画出实验电路与表格，写出实验的简要过程与步骤。

2.完成任务1的三角形(△)联接（负载对称和负载不对称）电路的测试记录。验证电路线电压与相电压、线电流与相电流的关系。

3.完成任务2的星形(Y)联接（负载对称和负载不对称）电路的测试记录。验证电路线电压与相电压、线电流与相电流的关系。

4.根据测试结果，得出负载星形(Y)和三角形(△)联接电路的特点。

5.指定电容所在相为u1相，判别相序，并记录各相电流。

6.完成思考题。

七、注意事项

为避免灯泡烧掉，根据负载三角形接线的特点和

星形三相三线制(无中线)的特点，供电电源线电压为220V。

对于强电实验决不允许带电接、拆线。发生异常现象，立即切断电源开关。

用万用表的档，判断功率表的电流线圈中的熔断器与日光灯管的熔断器的导通情况。

测量灯泡的相电压时应测量灯泡两端的相电压。

八、补充思考题

1．为什么中线上不允许接保险丝？说明三相四线制中线

在电路中的作用。

2．白炽灯的额定工作电压为220V。在实验室做白炽灯星形联接的电路实验时，为什么要将电源线电压调至220V，使得白炽灯处于低于额定电压状态下工作？请说明原因。3．三相四线制电路中，若将中性线与一根相线接反了将产生什么现象？