实验名称：三相交流电路

实验名称 三相交流电路实验名称 三相交流电路 姓名 张金泉姓名 张金泉 学号 学号 31201034133120103413 一 实验目的一 实验目的 1 学习三相交流电路中三相负载的连接 2 了解三相四线制中线的作用 3 掌握三相电路功率的测量方法 二 实验原理二 实验原理 三相交流电路中负载有星形和三角形两种联结方法 采用哪种联结方法取 决于电源电压与负载的额定电压 目前我国低压配电大多数为 380V 三相四线 制系统 通常电灯 单相负载 的额定电压为 220V 因此要接在相线与中线之 间 并尽可能使电源各相负载均匀 对称 所以总体看负载联结成星形 由于 有中线 可以保证在负载不对称时 负载各相电压仍是对称的 三相异步电动 机 三相电炉等为三相对称负载 指各相负载阻抗的模与阻抗角完全相等 即 所以当星形联结时 由于中线电流IN等于零 可以采用三相 CBA ZZZ 三线制 即去除中线 本实验用白炽灯来模拟三相负载 三相对称负载不论是 星形还是三角形联结 三相电路的有功功率 cosIUcoIUPP ll 3s33 PPP 式中PP为其中一相的功率 IP及Il为相电流及线电流 为相电压和相电流的 相位差 三相电路有功功率的测量 在三相四线制供电系统中 可采用一瓦特计法 负载对称 和三瓦特计法 负载不对称 对三相三线制供电系统 不论负载 对称与否 亦不论负载是星形还是三角形联接 一般都采用二瓦特计法 载 负 相 三 W 1 W A B C 图图 3 13 1 本实验采用二瓦特计法测量三相功率 测量的原理电路如图 3 1 所示 三相 电路的总功率等于两个功率表读数的代数和 即P W1 W2 当负载的功率因数 时 例如电动机空载或轻载运行 测量时会出现一个功率表指针反偏0 5 cos 现象 无法读数 此时可拨动面板上的极性开关 有些功率表无此开关 可调 换电流线圈的两个接线端 使指针正偏 但读数应取负值 本次实验为电阻性 D D5 5 电灯负载 不会出现负值 测量的总功率就为P W1 W2 三 实验设备三 实验设备 1 实验电路板 2 三相交流电源 3 交流电压表或万用表 4 交流电流表 5 功率表 6 单掷刀开关 7 电流插头 插座 四 实验步骤四 实验步骤 1 三相负载星形联结 按图 3 2 接线 图中每相负载采用三只白炽灯 电源线电压为 220V 图图 3 23 2 1 测量三相四线制电源各电压 即如表 3 1 注意线电压和相电压的关系 2 按表 3 2 内容完成各项测量 并观察实验中各电灯的亮度 表中对称负载 时为每相开亮三只灯 不对称负载时为 U 相开亮 1 只灯 V 相开亮 2 只灯 W 相 开亮 3 只灯 2 三相负载三角形联结 按图 3 3 接线 测量功率时可用一只功率表借助电流插头和插座实现一表两用 具体接法见图 3 4 所示 接好实验电路后 按表 3 3 内容完成各项测量 并观 察实验中电灯的亮度 表中对称负载和不对称负载的开灯要求与表 3 2 中相同 图图 3 33 3 五 实验数据记录与处理五 实验数据记录与处理 UUV VUVW VUWU VUUN VUVN VUWN V 221220220127127127 表表 3 13 1 1 星形连结 根据表 3 1 可得 星形联结情况下 不接负载时 各路之间的线电压和各分 电源的相电压都分别相同 即 UUV UVW UWU 221 220 220 3 220V UUN UVN UWN 127V 本次实验中这三个电压为手动调节所得 可以计 算 220 127 1 732 即 线电压为相电压的倍 与理论相符 33 相电压相电流中线电流中点电压测量值 负载情况UUN VUVN VUWN VIU AIV AIW AIN AUN N V 有中线 1271271270 2590 2620 26000 对称 负载无中线1271271270 2600 2620 26101 有中线 1281281270 0960 1770 2610 1500 不对称 负载无中线170147800 1050 1880 214049 表表 3 23 2 2 根据表 3 1 可得 对于负载对称星形连接有无中线对电路无影响 此时 中线可以去掉 无中线时 对于负载对称连接与有中线情况相同 所以负载对 称连接可用三相三线制连接 对于负载不对称星形连接 有中线时 三只灯泡 亮度一样 此时线电压相电压均与负载对称星形连接相同 对于负载不对称星 形连接 无中线时 负载为单盏灯的一相灯最亮 而负载为三盏灯的一相灯最 暗 此时中线两端电压极大 在这种情况下工作是非正常工作 所以对负载不 对称连接 必须是三相四线制连接 线电流 A 相电流 A 负载电压 V 功率 W 测量 值 负载情况 IUIVIWIUVIVWIWUUUVUVWUWUP1P2 对称负载 0 5790 5800 5810 3360 3390 337218219218 108 6 108 0 不对称负载 0 4070 3030 4880 1190 2280 339221221221 85 44 61 91 表表 3 33 3 3 根据表 3 3 的电压 电流数据计算对称 不对称负载三角形联结时的三相 总功率 并与两瓦特表法的测量数据进行比较 根据本实验电路 可知负载电路均为电阻性 不对电流相位产生影响 因此功 率因素为 1 由此 可得 P IUV UUV IVW UVW IWU UWU 因而据表 3 3 得 对称负载 计算值 P 220 955W 测量值 P P1 P2 216 6W 相差 E1 220 955 216 6 216 6 2 01 不对称负载 计算值 P 151 606W 测量值 P P1 P2 147 35W 相差 E2 151 606 147 35 147 35 2 89 六 讨论与心得六 讨论与心得 1 三相四线制供电系统中 中线的作用是 一端接地 当三相负载不对称时 中线提供各相电流的回路 使星形连接的不对称负载的相电压保持对称 2 三相负载按星形或三角形连接 它们的线电压与相电压 线电流与相电流的 关系 线电压 两相之间的电压 实际也就是两条相线之前的电压 中线的作用 中线的作用 由左图可知 在不对称负载星 形联结 有中线 电路中 中线电流不为 0 因而 如若去掉中线必会改变电路中电流的流向 导致 各相负载电压不同 即表 3 2 中不对称且无中线 的情况 这时部分负载可能会由于电流过大而 烧毁 因此中线起到了电路中作为各相电流的回 路的作用 能够保证各相负载两端的电压相同 据表 3 2 也可看出 就能够保证负载正常运行 不致损坏 因此中线在星形联结中是至关重要的 因而在通常的生产生活中的星形联结三相电路都 是有中线的 相电压 一相对地