相序仪的分析设计与制作.doc

重 庆 大 学电工电子学综合实验报告相序仪的分析设计与制作实验课程名称 电工电子学 开课实验室 DS1326 学 院 弘深学院 年 级 2010级 专 业 班 经管创新01班、理工综合03班 学 生 姓 名 郑赛那、江畅、周媛、冉然、胡悦 开 课 时 间 2011 至 2012 学年 第 二 学期题目相序仪的分析设计与制作指导教师侯世英、周静、孙韬、串禾成员 郑赛那、江畅、周媛、冉然、胡悦一、实验目的1掌握三相负载作星形联结的方法，充分理解三相四线供电系统中中线的作用；2加深理解三相相序的含义；3深入理解相序仪的工作原理；4学会用相序仪测定三相电源的相序，设计并制作一个电容电灯指示型相序仪。二、实验内容与要求设计制作简单的相序仪，并测定三相电源的相序：一个三相电源对称，但三相负载不对称的三相三线制电路中，假设A相电源连接电容，B、C 两相电源分别连接功率相同的电灯。其接线图如图1所示。图 1三、实验仪器与设备根据实验室已有的仪器和计算，选择实验所需仪器与设备，如下所示：三相交流电源1个：相电压220V，频率50Hz，实验台固定部分白炽灯2只：25W/220V，实验台固定部分电容器1个：1uF/500V，实验台固定部分软导线若干可以计算出（计算公式详见实验原理）： ，而且相差较大，实验效果会比较好。四、实验原理1相序：就是相位的顺序，是交流电的瞬时值从负值向正值变化经过零值的依次顺序。图 22当三相负载接成星形，采用三相四线制接法时，若负载对称，可以省去中线。一般情况下，不对称三相负载作Y联结时，中线不可以去掉。因为三相负载不对称而又无中线时，负载的三个相电压不再平衡，各相电流也不相等，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。在本次实验中就是要利用负载不对称而又无中线时，电路表现出的特点，来判断三相交流电源的相序。由于实验时间不长，实验中可以允许负载在超出其额定电压一部分的情况下工作一段时间。3计算，。设两只灯泡的电阻均为R，电容的容抗为，每相电流分别为、，。则有：令，有：将代入，计算，：很明显：，所以B相连接的灯泡总是比C相连接的灯泡亮。若参数选取合适，两灯的亮度差会很明显。4判断相序方法：如果电容器所接的是A相，则灯光较亮的是B相，较暗的是C相。相序是相对的，任何一相均可作为A相。但A相确定后，B相和C相也就确定了。五、实验设计步骤1. 相序仪原理设计用 2只220V、25W白炽灯和1个1F/500V电容器，按图1 接线，即构成三相相序仪。2. 三相相序测定(1) 闭合电源开关，观察两只灯泡的亮、暗，记录下来，并判断三相交流电源的相序。(2) 断开电源开关，将任意两根电源线调换后再接入电路。闭合电源开关，观察两只灯泡的亮、暗，记录下来，并判断三相交流电源的相序。(3) 将两次的结果进行对比。六、实验注意事项每次改接线路都必须断开电源，防止意外事故发生。七、实验结果及分析1. 实验结果面对实验台，记三相电源从左到右分别为1相、2相、3相。(1)第一次实验时，1相、2相分别与两只灯泡连接，3相与电容器连接。实验现象：1相所连灯泡比2相所连灯泡亮很多(如图3所示)。图 3(2)第二次实验时，交换了1相与2相的电源线，3相仍与电容器连接。实验现象：1相所连灯泡比2相所连灯泡亮很多(如图4所示)。图 42. 结果分析(1)第一次实验：设与电容相连的一相(3相)为A相，则连接的灯泡较亮的一相(1相)为B相，较暗的一相(2相)为C相。(2)第二次实验：设与电容相连的一相(3相)为A相，则连接的灯泡较亮的一相(1相)为B相，较暗的一相(2相)为C相。(3)结论：三相交流电源的相序是相对的，所以没有固定的A相、B相、C相。但一旦固定了A相，则B相、C相也就相应确定了。本次实验中3相为A相，1相为B相、2相为C相。八、实验总结与体会1. 本次实验最大的收获是了解了简单相序仪的设计原理，学会利用相量来计算两负载上的电压大小；2. 能通过计算选择合适参数的仪器设备来完成制作相序仪并测量相序的实验；3. 提高了实验动手能力，将理论与实际相结合；4. 能够通过实验现象，得到实验结论；5. 小组成员分工合作，互相讨论，使完成实验效率更高。九、思考题1.定性分析相序仪的工作原理。假设对称三相电源, , ,计算中性点电压初相位的取值范围，并作出相量图，说明B、C 相电灯电压的大小关系。(1)计算初相位的取值范围：，且，所以(2)作相量图：由于，所以位于第1或第2象限，且，可以作出相量图如下：由上图可知，2.如果A 相连接电容的大小为C=10F，试问应如何选定B、C 相电灯的参数，才使得B、C 相电灯的亮度有明显差别，但又使电灯的实际电压不会偏离额定电压过多？答：在选择灯泡参数时，为使B、C 相电灯的亮度有明显差别，最好使得，；，。为使电灯的实际电压不会偏离额定电压过多(否则容易损坏灯泡)，最好使得初相角在与之间，且不能太小，否则。故应较靠近。C=10F，则。，且，则应是0.8左右,即容抗与灯泡电阻应相差不大所以的值应为左右较好。常见灯泡的功率数值有15W/220V，25W/220V，60W/220V，100W/220V等。其电阻分别为，。因此应当选用的灯泡的参数为100W/220V，此时B相上灯泡电