“三相交流电路”实验报告

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
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： 2016 年 4 月 1 日
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
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：
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）
在四线制情况下，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下列关系：
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，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。

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。

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)。

U UV /V U
VW
/V U
WU
/V U
UN
/V U
VN
/V U
WN
/V
219 218 220 127 127 127
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。

测量值
负载情况
相电压相电流
中线电
流
中点电
压
U
UN’
/V U
VN’
/V U
WN’
/V I
U
/A I
V
/A I
W
/A I
N
/A U
N’N
/V
对称负载有中
线
124 124 124 0.268 0.266 0.271 0
无中
线
125 125 123 0.268 0.267 0.270 1
不对称负载有中
线
126 125 124 0.096 0.180 0.271 0.158
无中
线
167 143 78 0.109 0.192 0.221 50
表3-2
2.三相负载三角形联结
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
图3-4 两瓦特表法测功率
量
值 负
载情况 线电流(A)
相电流(A) 负载电压(V)
功率(W)
I U I V I W I UV I VW I WU U UV U VW U WU P 1 P 2
对
称负载 0.600 0.593 0.598 0.348 0.345 0.352 213 212 215
-111 -109
不对
称
负载 0.428 0.313 0.508 0.124 0.234 0.355 220 217 216 -89.8 -63.4
表3-3
五、实验数据及分析
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。

(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U UV = U VW =U WU =(218+219+220)/3=219V ；U UN =U VN =U WN =127V(本次实验中这三个电压为手动调节所得)。

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。

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≈3，线电压为相电压的3倍；无中线时，(125+125+123)/3=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3倍。

(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。

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= I
UV ×U
UV
＋I
VW
×U
VW
＋I
WU
×U
WU
因而据表3-3得：
对称负载：计算值P=222.944W；测量值P= P
1×P
2
=220W；相差
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I
U +I
V
+I
W
=I
N
，且根据对称关系三个
相电流之间的夹角各为120º，因而根
据几何关系画出I
N 。

可见，I
N
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)上也没有直观的规律。

这是因为I
N
是由三个互成120º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。