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1、大学华东现代远程教育试验报告课程名称：电工电子学试验名称：三相沟通电路试验形式：在线模拟+现场实践提交形式：在线提交试验报告学生姓名： 学 号：年级专业层次：15 级函授秋 学习中心：成功油田纯梁教学效劳站提交时间：2023年12月7 日一、试验目的1. 学习三相沟通电路中三相负载的连接。2. 了解三相四线制中线的作用。3. 把握三相电路功率的测量方法。二、试验原理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。一般认为电源供给的是对称三相电压。1星形连接的负载如图 1 所示：图 1 星形连接的三相电路A、B、C 表示电源端，N 为电源的中
2、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：下标 I 表示线的变量，下标 p 表示相的变量在四线制状况下，中线电流等于三个线电流的相量之和，即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以下关系：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：2三角形连接的负载如图 2 所示：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：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：2. 不对称三相电路在三相三线制星形连接的电路中，假设负载不对称，电源中点和负载中点的电位
3、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。在三相四线制星形连接的电路中，假设中线的阻抗足够小，那么负载端各相电压根本对称，线电压也根本对称，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，假设负载不对称，负载的线、相电压照旧对称，但线、相电流不再对称。假设三相电路其中一相或两相开路也属于不对称状况。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、试验设备1. 试验电路板2. 三相沟通电源3. 沟通电压表或万用表4. 沟通电流表5. 功率表6. 单掷刀开
4、关7. 电流插头、插座四、试验内容及步骤1. 三相负载星形联结按图 3-2 接线，图中每相负载承受三只白炽灯，电源线电压为 220V。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(留意线电压和相电压的关系)。UUV/VUVW/VUWU/VUUN/VUVN/VUWN/V219218220127127127表 3-1(2) 按表 3-2 内容完成各项测量，并观看试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。测量值相电压相电流中线电流 中点电压负载状况UUN/VUVN/VUWN/V
5、IU/AIV/AIW/AIN/AUNN/V对称有中线1241241240.2680.2660.2710负载无中线1251251230.2680.2670.2701不对称 有中线1261251240.0960.1800.2710.158负载无中线167143780.1090.1920.22150表 3-22. 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用，具体接法见图3-4 所示。接好试验电路后，按表3-3 内容完成各项测量，并观看试验中白炽灯的亮度。表中对称负载和不对称负载的开灯要求与表 3-2 中一样。图 3-3 三相负载三角形联结图 3-4
6、两瓦特表法测功率测线电流(A)IUIVIWIUVIVWIWUUUVUVWUWUP1P20.6000.5930.5980.3480.3450.352213212215-111-1090.4280.3130.5080.1240.2340.355220217216-89.8-63.4量值相电流(A)负载电压(V)功率(W)负载状况对称负载不对称负载表 3-3五、试验数据及分析1. 依据试验数据，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。(1).星形连结：依据表 3-1，可得：星形联结状况下，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
7、同，即UUV=UVW=UWU=(218+219+220)/3=219V ；UUN=UVN=UWN=127V( 本次试验中这三个电压为手动调整所得)。可以计算：219/127=1.7244 3 ，即：线电压为相电压的 3 倍，与理论相符。依据表 3-2，可得：星形联结状况下，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，因此可认为它们是一样的。由此，得到的结论与上文一样，即：有中线时 ， 219/124=1.7661 3 ， 线 电 压为 相电 压 的 3 倍 ； 无中 线时 ， (125+125+123)/3=
8、124.3，219/124.3=1.7619 3 ，线电压为相电压的 3 倍。综上所述，在对称负载星形联结时，不管是否接上负载(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 3 倍。(2).三角形联结2. 依据表 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 示 ， 根 据IU+IV+IW=IN，且依据对称关系三个相电流之间的夹角各为 120，因而依据几何关系画出 IN。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(相位)上也没有直观的
9、规律。这是由于 IN 是由三个互成120的相电流合成的电流，是矢量的，与直流电路的电流有很多不同性质，因而要讲大小与方向结合计算才有意义。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，因而如假设去掉中线必会转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状况)，这时局部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一样 (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。
10、3. 依据表 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展比较。依据本试验电路，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= IUVUUVIVWUVWIWUUWU因而据表3-3 得：对称负载： 计算值 P=222.944W ； 测量值 P= P1 P2=220W ； 相差(222.944-220)/220=1.34%不对称负载：计算值 P=154.738W；测量值 P= P1P2=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
11、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格外接近，相差仅约 1%，因此可以认为这两种方法测得的数据都是比较牢靠的。这也说明该电路中只有负载端的负载在耗能，而电路的其他局部(如导线)几乎没有能量损耗。但通过上述数据也可觉察，两组测量值都略小于计算值，分析有如下可能缘由：(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，导致测量结果有确定的趋向性，但可能导致这种误差的因素有很多，比方仪表内部因素、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