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1、“三相交流电路”实验报告总 结中国石油大学（华东）现代远程教育实验报告课程名称：电工电子学 实验名称：三相交流电路实验形式：在线模拟+现场实践提交形式:在线提交实验报告16333624003学生姓名:王勤学号:年级专业层次：16级函授（春）学习中心：新疆石油分院提交时间：一、实验目的2016 年 4 一月 1 B1.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。UABUA-UBUCAUC-UA当三相电路对称时，线、相电压和线、相电流都对称，中线电流等于零,而线、相电压满足：UAB=UA-UB（2）三角形连接的负载如图 2所示:图 2三角形连接的
2、三相电路其特点是相电压等于线电压：线电流和相电流之间的关系如下：=A?=Q Q当三相电路对称时，线.相电压和线、相电流都对称，此时线.相电流满 足：石bz30。2.不对称三相电路在三相三线制星形连接的电路中，若负载不对称，电源中点和负载中点的 电位不再相等，称为中点位移，此时负载端各相电压将不对称，电流和线电压 也不对称。二.实验原理1.对称三相电路中线、相电压和线、相电流的关系，三相电路中，负载的连 接分为星形连接和三角形连接两种。一般认为电源提供的是对称三相电压。(1)星形连接的负载如图 1所示：N1(a)三相三线制(b)三相四线制图 1星形连接的三相电路A、B、C表示电源端，N 为电源的
3、中性点(简称中点)，N为负载的中性 点。无论是三线制或四线制，流过每一相负载的相电流恒等于与之相连的端线 中的线电流：2*(下标 I表示线的变量，下标 P表示相的变量)在四线制情况下，中线电流等于三个线电流的相量之和，即人端线之间的电位差(即线电压)和每一相负载的相电压之间有下列关系：在三相四线制星形连接的电路中，如果中线的阻抗足够小，那么负载端各相电压基本对称，线电压也基本对称，从而可看出中线在负载不对称时起到了 很重要的作用。但由于负载不对称，因此电流是不对称的三相电流，这时的中 线电流将不再为零。在三角形连接的电路中，如果负载不对称，负载的线、相电压仍然对称,但线、相电流不再对称。如果三
4、相电路其中一相或两相开路也属于不对称情况。3.三相负载接线原则连接后加在每相负载上的电压应等于其额定值。三、实验设备1.实验电路板2.三相交流电源3.交流电压表一个(300v,600v)或万用表4.交流电流表(5A,10A)5.功率表6.单掷刀开关7电流插头、插座四、实验内容及步骤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。220VW Ar“NS S0-/V/V图 3-2三相负载星形联结(1)测量三相四线制电源的线电压和相电压，记入表 3-1(注意线电压和 相电压的关系)。Uvw/VUwu/V%/VUVN/VUQV21921822012712712
5、7表 3-1(2)按表 3-2内容完成各项测量，并观察实验中各白炽灯的亮度。表中 对称负载时为每相开亮三只灯；不对称负载时为 U 相开亮一只灯，V 相开亮两只灯，W相开亮三只灯。压压测相相电电量詹 负载情注、有有中中线线对对称称负负无无载载中中线线一一有有中中线线不不对对无无称称中中负负线线载载X流流相相电电中线电中点电压流/A/AA AU UUUHUUHx/nRnHHHARRflREFFFFFFEFFFE/V/V/V/VF FUVXUVXu u/V/VX/X/A AI Ir/r/A AI IvnnB2.三相负载三角形联结按图 3-3连线。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
6、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，并观察实验中白炽灯的亮度。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 3-3三相负载三角形联结表 3-2电压接线端电流接线端W社*TT cV丫u u o-o-Y Y三相 负载W 0W 0-图 3-4两瓦特表法测功率IvrIvrIIUIIUuvyuvyIIIIuwuwp pa a%7 7XVXV对对称称负负载载60O60O O O9 95 85 89 95 35 3 O O5 53232a a4 43 53 54 43 83 8 O O2132132122122152151x1x09091A1A五.实验
7、数据及分析1.根据实验数据，总结对称负载星形联结时相电压和线电压之间的数值关系，以及三角形联结时相电流和线电流之间的数值关系。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 U沪UvUwu=(218+219+220)/3=219V:U 沪 Uv 尸 U 沪 127V(本次实验中这三个电压为手动调节所得)。可以计算：不不对对称称负负载载3 33 3 O O2 24 84 8 O O1X1X5 53 53 53 32 42 42 21 41 4508508 O O22o22o21721721621663.463.4-89.8-89.8
8、表 3-3219/127=1.7244Q朽，即：线电压为相电压的舲倍，与理论相符。根据表 3-2,可得：星形联结情况下，接对称负载时，线电压不变，仍为表 3-1中的数据；而相电压在有中线都为 124V,在无中线时分别为 125V、125V、123V,因此可认为它们是相同的。由此，得到的结论与上文相同，即：有中线 时，219/124=1.7661羽，线电压为相电压的曲倍；无中线时，（125+125+123）/3=124.3,219/124.3二 1.7619，线电压为相电压的石倍。综上所述，在对称负载星形联结时，不论是否接上负载（这里指全部接上或 全部不接）、是否有中线，线电压都为相电压的的倍。
9、（2）.三角形联结2.根据表 3-2的数据，按比例画出不对称负载星形联结三相四线制（有中线）的电流向量图，并说明中线的作用。不对称负载星形联 结三相四线制（有中 线）电流向量图如左图 所不，根据Iu+Iv+I尸 IN,且根据对称关系三个相电流之间的夹角各 为120,因而根据几 何关系画出 INo可见，IN在数值的大小上和三个相电流并不成线 性关系，而在角度（相命）卜也沿右育 5的莉I3.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=
10、IUVXUW+IVTXUvr+lfuXUiu 因而据表 3-3得:对称负载：计算值 P=222.944W；测量值 P=Px X P：=220W；相差（222.944-220）/220=1.34%不对称负载：计算值 P=154.738W；测量值 P=Px X P2=153.2W；相差（154.738-153.2）/153.2=1.00%（注：功率表的正负不影响功率的测量，因此将其当作正值计算。）通过上述计算，可见用二功率表测量法测出的功率与分别测量各负载电流电压而计算得出的功率非常接近，相差仅约因此可以认为这两种方法测得的数据都是比较可靠的。这也表明该电路中只有负载端的负载在耗能，而电路的其他部
11、分（如导线）几乎没有能量损耗。但通过上述数据也可发现，两组测量值都略小于计算值，分析有如下可能原 因：（1）电路中可能存在多种因素导致功率因素小于1,功率表在测量时已将功 率因素计算在内，而计算值是将功率因素当作 1 来算的，因此测量值会略小于 计算值。（2）.存在某种系统误差，导致测量结果有一定的趋向性，但可能导致这种误差的因素有很多，比如仪表内部因素.电路连接因素等，难以确定具体由何种因素导致。（3）存在随机误差，导致两组测量值恰好都小于计算值，但这种可能性不大。另外，显然有：不对称负载功率对称负载功率，这是因为在本实验中，对称负载共开了 9盏灯，而不对称负载只开了 6盏，而又因为在三角形
12、联结中各 负载所得的电压相同（这在表3-3中也可看出），因此每盏灯所耗功率接近，导致对称负载功率大于不对称负载。这完全是由实验设计决定，而与对称与否无 关。六.实验结论本次实验是三相交流电路相关的实验，通过本次实验，我们学习了三相交 流电路中三相负载的连接方法，了解了三相四线制中线的作用，并掌握三相电路中功率的测量方法。这与我们书上学到的理论知识有很好的关联性，在实验过程中将理论结合于实践，使我们更好地掌握所学的知识。由于此次实验内容比校多，接线等操作也较为复杂，因此实验过程中要十分仔细。在严格按照实验册上所给电路连好线后，一定要再检査一遍电路再开电 源，以免连接出错损坏仪器。由于本次实验采用
13、上百伏的电压，因此实验过程中务必要注意安全，必须待电路检査无误后再开电源，一旦发生问题要先关闭电源再动手更改连线。另外，由于本次实验用到了较多灯泡，在拿取灯泡时需 小心，以免跌碎。另外，本次实验需要记录的数据也比较多，然而在后续的实验数据处理中并 未完全用到。这些数据可以用于进行其他要求之外的分析，从而得出更多的结 论；或者，也可用于相互验证，因为有些数据是有相关性的，比如三角形联结中的线电流和相电流，可以由相电流互成 120 推出线电流的大小和方向。但也因为有这些数据，可以比较计算值与测量值的异同，从而得到更进一步的分析,更深入地了解三相交流电路。七、思考题1、三相负载根据什么原则作星形或三
14、角形连接？答：三相负载可接成星形（又称Y接）或三角形（又称接）.1、当三相对称负载作 Y 形联接时,线电压 UL是相电压 Up 的倍.线电流 IL等于相电流 Ip,即UL=Up,IL=Ip在这种情况下，流过中线的电流 10=0,所以可以省去中线.当对 称三相负载作形联接时，有 IL=,UL=Up.2、不对称三相负载作 Y 联接时，必须 采用三相四线制接法，即 Yo 接法.而且中线必须牢固联接,以保证三相不对称负 载的每相电压维持对称不变.倘若中线断开，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.尤其是对于三相照明
15、负载，无条件地一律采用 Y0 接法.3、当不对称负载作接时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.2、请问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？答：线电压：两相之间的电压（实际也就是两条相线之前的电压）相电压：一相对地的电压（实际也就是相线与地之间的电压，中性线接地 系统也就是相线与中性线间的电压，普通民用三相四线制线电网中即为火线和 零线间的电压）线电流：导线上的电流。相电流：每一相上电流，星形负载时即为流过每一相负载的电流。三相交流电路中负载星形连接时对负载侧：线电压=1。732相电压线电流二相电流。3、说明在
16、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？答：首先，相四线是三根相线，一根 PE线，即“中线”正常情况下，三相负载平衡时不需要 N线的.PE用于接机壳，当设备发生对机壳漏电时，地线将机壳与大地接起来，避免触电.第二，中线肯定不能接保险丝。三相中负载平衡时中线没 有电流通过，但负载不平衡时，中线上的电流是很大的，就是可能使三相相电 压失去平衡，损坏用电设备。4、说明在三相四线制供电系统中，中线的作用是什么？答:三相负载电路中中线的作用是使三相不平衡负载的相电压保持平衡.如果 三相电路中的每一根所接的负载的阻抗和性质都相同，就说三根电路中负载是对称的。在负载对称的条件下，因为各
17、相电流间的位相彼此相差120。，所以，在每一时刻流过中线的电流之和为零，把中线去掉，用三相三线制供电是可以 的。对于不对称的三相负载，中线不能去掉，不能在中线上安装保险丝或开关,而且要用机械强度较好的钢线作中线。因为实际上多个单相负载接到三相电路 中构成的三相负载不可能完全对称。在这种情况下中线显得特别重要，而不是 可有可无。有了中线每一相负载两端的电压总等于电源的相电压，不会因负载 的不对称和负载的变化而变化，就如同电源的每一相单独对每一相的负载供电 一样，各负载都能正常工作。若是在负载不对称的情况下又没有中线，就形成 不对称负载的三相三线制供电。由于负载阻抗的不对称，相电流也不对称，负载相电压也自然不能对称。可见，在三相四线制供电的线路中，中线起到保证 负载相电压时称不变的作用。