三相检测电路设计指引
三相交流电路电压、电流的测量
220V
～
Y
W
W(C)
IC
ID
Z
N
图 7-1
负载 情况 测量 数据
Yo（有中线） 接对称负载
Yo（有中线） 接不对称负载
Yo（有中线） B 相断开
开灯盏数 ABC 相相相 3 33
1 23
3 33
相电流（A）
Ia
Ib Ic
0.25 0.25 0.25
0.08 0.16 0.25 0.25 0 0.25
一、实验目的
1. 熟悉三相负载的两种接法，并验证电压和电流的线值和相值的关系。 2. 充分理解三相四线供电系统中中线的作用。
二、实验仪器
1. 三相自耦调压器 2. 三相灯组负载（三组）
三、实验原理
1. 三相负载可接成星形（又称“Ｙ”接）或三角形(又称"△ "接)，当三相对称负
载作 Y 形联接时，线电压 Ul 是相电压 Up 的 3 倍。线电流 Il 等于相电流 Ip，即
四、实验内容
1. 三相负载星形联接 按图 7-1 线路组接实验电路。即三相灯组负载经三相自耦调压器接通三相对
称电源,将三相调压器的旋柄置于三相电压输出为 0V 的位置，经指导教师检查 后。方可合上三相电源开关，然后调节调压器的输出，使输出的三相线电压为
220V，按表 1 数据表格所列各项要求分别测量三相负载的线电压、相电压、线 电流（相电流）、中线电流、电源与负载中点的电压，记录之。并观察各相灯组
1) 按图 7-2 线路连接实验电路，是输出的三相线电压为 220V。 2) 按数据表格所列各项要求分别测量三相负载的线电压、相电压、相电流、中
线电流与负载中点间的电压，记录于表 2。
U
2.7 三相电路功率的测量
2.7 三相电路功率的测量一、 实验目的1．设计实验方案、实验接线图和数据记录表格等。
2．研究用一瓦计法和二瓦计法测量三相电路的有功功率的原理和方法。
3．研究测量对称三相电路的无功功率的原理和方法。
4．学习正确使用数字功率表。
二、 实验原理1．一瓦计法当三相负载完全对称时，我们只需测量其中任意一相的功率，然后乘以3就等于三相负载的总功率，即ϕϕϕϕcos 33I U P P ==如图2.7-1a 所示，一瓦计法适用于三相负载对称的情况，且负载为星形联结时要求中性点容易引出导线，三角形联结时其中一相要易于拆开。
a) b)图2.7-1 三相负载功率的测量接线图a) 对称负载一瓦计法 b) 测量三相负载功率的二瓦计法2．二瓦计法二瓦计法测量三相负载的功率时其接线如图2.7-1b 所示。
不论三相负载的连接方法如何，也不论负载是否对称，只要是三相三线制电路，可以证明此法均正确无误。
用此法时三相总功率等两个瓦特表测得的功率之和，即 21P P P +=两只瓦特表的读数单独来看不代表任何部分的功率，只有合起来才用意义。
实用中有专门用来测量三相三线制电路功率的二元瓦特表，该表测得的读数就是三相总功率。
3． 二瓦计法测量三相功率时应注意的问题1) 二瓦计法适用于对称或不对称的三相三线制电路，而对于三相四线制电路一般不适用。
2) 图2.7-1b 只是二瓦计法的一种接线方式，而一般接线原则为：（1）两只功率表的电流线圈分别串接入任意两条火线中，电流线圈的星号端必须接在电源侧。
（2）两只功率表的电压线圈的星号端必须各自接到电流线圈的星号端，而两只功率表的电压线圈的非对应端必须同时接到没有接入功率表电流线圈的第三条火线上。
3）在对称三相电路中，两只瓦特表的读数与负载的功率因数之间有如下的关系：（1）负载为纯电阻（即功率因数等于1）时，两只功率表的读数相等。
U V W N U V W（2）负载的功率因数大于0.5时，两只功率表的读数均为正。
三相交流电源过零点及相序检测电路设计
收稿 日期 ：２０１５—０３—２５ 作者简介 ：付燕星（１９９０一），女 ，工学硕士 ，研 究方向为低 压 电气产
品研发 ，智能电器 、仪器仪表等。
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—ห้องสมุดไป่ตู้
１３２ ·－——
没有零线 ，缺少作为基准的零点位 ，这给单片机检测 相 电压过零点带来难度 ，本文需要构建零点电路使 线 电压变成相电压。将三相相电压接到三组阻值相 同 、星 型连 接 的电阻 上 ，如 图 ２所 示 。设 中心点 电压 为 ，三相 交流 电压 Ｕ相 、 相 、 相相 位依 次 相差 １２０。，Ｕｕ＋ ＋Ｕ ＝０。根 据结 点 电流定律 ：
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｊｉａｎｇｓｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｎｊｉａｎｇ ２１２０１３，Ｊｉａｎｇｓｕ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｂｅｃａｕｓｅ ｔｈｅ ｃｏｓｔ ｏｆ ｔｈｒｅｅ ｐｈａｓｅ ＡＣ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｐａｓｓ－ｚｅｒｏ ｄｅｔｅｃｔ ｃｉｒｃｕｉｔ ｉｓ ｅｘｐｅｎｓｉｖｅ，ａｎｄ ｔｈｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｉｓ ｎｏｔ ａｃｃｕｒａｔｅ ｎｏｗａｄａｙｓ． Ａ ｎｏｖｅｌ ｃｉｒｃｕｉｔ ｆｏｒ ｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅ ＡＣ ｖｏｌｔａｇｅ ｚｅｒｏ—ｐｏｉｎｔ ｉｎｓｐｅｃｔｉｎｇ ａｎｄ ｐｈａｓｅ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｓｅｌｆ－ａｄａｐｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｈａｓｅ ｌａｃｋ ｔｅｓｔ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ． Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｂｅｃａｕｓｅ ｔｈｅ ｔｈｒｅｅ—ｐｈａｓｅ ｔｈｒｅｅ—ｗｉｒｅ ｓｙｓｔｅｍ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｈａｓｎ’ｔ ｚｅｒｏ ｌｉｎｅ，ｔｈｉｓ ｃｉｒｃｕｉｔ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｓ ａ ｚｅｒｏ ｌｉｎｅ，ｔｈｅ ｌｉｎｅ ｖｏｌｔａｇｅ ｃｏｎｖｅｒｔｓ ｔｈｅ ｐｈａｓｅ ｖｏｌｔａｇｅ． Ｔｈｅ ｐｕｒｐｏｓｅ ｏｆ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ｃｉｒｃｕｉｔ ｉｓ ｔｏ ｒｅｄｕｃｅ ｖｏｌｔａｇｅ． Ｔｈｅｎ ｉｔ ｇｅｎｅｒａｔｅｓ ａｃｃｕｒａｔｅ ｓｑｕａｒｅ ｗａｖｅ ｂｙ ｔｈｅ ｖｏｌｔａｇｅ ｃｏｍｐａｒａｔｏｒ ｃｉｒｃｕｉｔ． Ｉｎ ＡＣ ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｈａｌｆ ｐｅｒｉｏｄ ｉｔ ｇｅｎｅｒａｔｅｓ ｚｅｒｏ ｖｏｌｔａｇｅ，ａｎｄ ｉｎ ＡＣ ｎｅｇａｔｉｖｅ ｈａｌｆ ｐｅｒｉｏｄ ｉｔ ｇｅｎｅｒａｔｅｓ ｈｉｇｈ ｖｏｌｔａｇｅ． Ｔｈｉｓ ｓｃｈｅｍｅ’Ｓ ｔｉｍｅ ｄｅｖｉａｔｉｏｎ ｏｎｌｙ ｄｅｐｅｎｄｓ ｏｎ ａｍｐｌｉｆ ｉｅｒ’Ｓ ｖｏｌｔａｇｅ ｊｕｍｐ ｓｐｅｅｄ．Ｔｈｉｓ ｃｉｒｃｕｉｔ ｗａｓ ａｐｐｌｉｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｃｉｒｃｕｉｔ ｏｆ 【ｈｙｒｉｓｔｏｒ ｖｏｌｔａｇｅ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ ｍａｎｙ ｔｉｍｅｓ．ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅ ｔｈａｔ ｔｈｉｓ ｃｉｒｃｕｉｔ ｈａｓ ｂｅｔｔｅｒ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ
三相电路设计性实验
三相电路设计性实验一、 实验目的1． 了解三相交流电源电压的相序，学习其测量方法。
2． 掌握三相负载作星形联接和三角形联接的方法，验证这两种接法下线电压和相电压、线电流和相电流之间的关系。
3． 理解三相四线制供电系统中中线的作用。
4． 掌握用三表法、二表法测量三相电路有功功率，用一表法测量三相电路无功功率的方法。
二、 原理说明1． 图4-1所示为相序指示器电路，用以测量三相交流电源电压的相序A 、B 、C 。
该电路由一个电容器和两个功率相同的白炽灯组成星形不对称三相负载，如果电容器接A 相，则灯光较亮的为B 相，灯光较暗的为C 相。
（相序是相对的，任何一相均可作为A 相，但A 相确定以后，B 相和C 相也就确定了）。
图4-1为了分析问题方便，设R R R X C B C ===，另设00∠=pA U U ，则 pN N C C pNN BBp p p p C BA NN U ..U U U U ..U U U U .j .RR jR R U R U jR U R R jR R U R U jR U U 00000613840610149160201111201200111-∠=-='-∠=-='+-=++-∠+-∠+-∠=++-++-=''' ）（由于C BU U '>'，所以B 相灯较亮。
2． 三相负载星形联接（Y 接，三相四线制供电）。
若三相负载对称，则线电压等于相电压的3倍， 线电流等于相电流，这时中线电流为0，所以中线可以省去。
即使省去中线，电源中点和负载中点之间电压亦为零。
若三相负载不对称，则必须采用三相四线制接法，并且中线一定要联接牢固，以保证三相不对称负载的电压对称，这时中线电流不等于0。
若断开中线，则三相不对称负载的电压不对称，电源中点和负载中点之间电压不为零，要影响负载的工作。
3． 三相负载三角形联接（△接，三相三线制供电）。
三相电路中的电压电流关系及功率的测量(精)精选全文
做C相短路实验前，先将中线去掉，把交 流电流表的量程选为1A档，然后再做C相 短路。
C相短路实验完成后，自检测量数据无误 后，立即拔掉短路线。
（二）三相电路功率的测量
1. 用三瓦计法测量三相四线制负载对称 和不对称时的有功功率
三相电路中的电压电流关系及功 率的测量
一ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 实验目的
1.研究三相负载作星形联接时，在对称和不对 称情况下线电压与相电压的关系。
2.比较三相供电方式中三线制和四线制的特点。 3.研究三相负载作三角形联接时，在对称和不
对称情况下线电流与相电流的关系。 4.学习相序的测定方法。 5.学习用二瓦计法和三瓦计法测量三相电路的
有功功率。 6.了解测量对称三相电路无功功率的方法。
二、 实验内容及步骤
（一） 三相负载星形联接
1
A FU
A?
2
B FU
B?
3
C FU
C?
S
N N?
三相调压器
电流测试插孔板
负载情况说明：
① 负载对称: 每块灯泡负载代表三相负载中的 一相，三块灯泡负载分别代表A、B、C三相负 载，当负载对称时，A、B、C三相的灯泡应该 全亮。
② 负载不对称有三种情况:
三块灯泡负载中的灯泡点亮的盏数不均匀，其 中：A相亮1盏灯、B相亮2盏灯、C相的3盏灯全 亮。
A相开路: 将A相的灯泡开关都打开，此时A相 的3盏灯全不亮。
C相短路: 用一根导线将C相负载短路。此时， C相的3盏灯全不亮，而A、B两相的灯全亮，并 且非常亮。
注意事项：
FU A
实验19 三相交流电路的测量
电路满足电阻
1 R＝ ωC
根据每相亮的 灯泡瓦数之和, 求出电阻,代入 上式求出电容
u1
u2 u3 B
A
C
X,Y,Z
负载 项目
AX BY CZ 相 相相
设电容所在相(√)
较亮的相(√)
较暗的相(√)
电流 (mA)
电源相序
五、实验报告要求
1. 画出实验电路与表格，写出实验的简要过程与 步骤。
2.完成星形联接电路的表格测试记录。
四、实验步骤
1.用万用表的 熔断器导通情况。
档判断功率表的电流线圈中的
钮子开关
相电流插座
U相负载
A X
V相负载
B Y
C Z
W相负载
三相负载灯泡
开关均处 断开状态
XD 06 挂 箱
断通
电流插座
电容器组
2.通过调节柜体左侧三相调压器同轴旋钮，将电 源线电压调至220V，关掉电源进行联线。
PU
UU
UUV UVW UWU
六、注意事项
为避免灯泡烧掉，根据负载三角形接线的特点和星 形三相三线制(无中线)的特点，供电电源线电压为220V。
对于强电实验决不允许带电接、拆线。发生异常现 象，立即切断电源开关。
测量灯泡的相电压时应测量灯泡两端的相电压。
星形联接无中线供电，只需断开中线与负载灯泡 尾部的联线即可，测试方法与三相 情 况
中线 情况
负载线电压(V)
负载相电压 (V)
负载相(线) 电流(mA)
中线 电流 (mA)
负载三相功率 (W)
UUV UVW UWU UU UV UW IU IV IW
IN
PU PV PW P
三相交流电相序_缺相检测保护电路设计
１ 引言
在电子、电力、仪表、自动控制和电力电子等设备 中，往往需要检测判断三相交流电源的相序和是否缺 相，如果产生缺相或者是相序有误的时候就要及时形 成保护。 特别是对于只允许单向旋转的设备而言，如 果相序有误可能造成其旋转件损坏；如载人电梯因相 序的改变，使运行方向与预定方向相反，可能危及人 身安全。 这时就有必要采取措施进行相序检测。
现有的相序检测方法有的使用数字逻辑电路或单片机电路较为复杂而且由于单片机的特殊结构很容易受到电磁的干扰使程序跑飞鉴于上述原因本文提出设计了一种新颖的相序缺相检测保护电路能够避免三相交流电在不平衡点波动造成保护电路频繁动作的缺陷经使用取得了良好的效果已经成功应用在自动控制设备的控制系统该电路的设计是基于纯硬件模拟电路结构简单体积小可靠性高极大地提高了电路的稳定性和抗干扰能力且具有保护隔离输出功能电路原理分析21相序缺相检测电路原理根据三相交流电知识三相交流电的相电压三角函数表达式为
２ 电路原理分析
２．１ 相序、缺相检测电路原理
根据三相交流电知识三相交流电的相电压三角
函数表达式为：
uA=Umsinωt
uB=Umsin（ωt-
2π 3
）
uC=Umsin（ωt+
2π 3
）
分析上述表达式可知三相交流电源每相的相位角
相差
2π 3
。以
uA 和 uB 相为例，如果将
uB
相
位
角
延
迟
π 3
得：
第 ３６ 卷第 １ 期
陈柱峰：三相交流电相序、缺相检测保护电路设计
35
uB=Umsin（ωt-
三相检测电路设计指引
电控设计规范三相检测电路设计指引1.1三相交流电：由三个频率相同、电势振幅相等、相位差互差120 °角的交流电路组成的电力系统。
1.2相电压：火线对零线的电压。
1.3线电压：火线与火线间的电压。
2总述在三相空调室外机上，常用到三相检测电路来检测三相电的相序和缺相，以达到保护压缩机的目的。
下面介绍其工作原理及注意事项。
3电路原理3.1电路原理图图13.2工作原理简介3.2.1在了解电路工作原理之前，首先简单介绍三相交流电的知识。
所谓三相交流电是指由三个频率相同、电势振幅相等、相位差互差120 °角的交流电路组成的电力系统。
如图2所示：图2其三角函数表示为：三相交流电有星型（Y）和三角形（Δ）两种接法，如图3所示：a星型接法b三角形接法图3星型接法采用三相四线制，有一根公共的零线；线电压是380VAC，相电压是220VAC，因此可以提供380VAC和220VAC电压，适用于三相负载平衡和不平衡的场合。
目前市电是采用三相四线制的供电方式，本标准只适用于该接线方式。
三角形接法采用三相三线制，没有公共零线；只能提供380VAC线电压，一般用于三相平衡的场合。
有些船舶等环境下使用，本标准不适用于该接线方式。
3.2.2从原理图1可以看到，需检测的电源是采用三相四线制方式，每一相的电压（A、B、C相和零线之间电压，220VAC）通过4007二极管和68K大功率电阻加到PC817光耦上，在正半周期光耦导通，负半周期则光耦截止；由于光耦输出端有上拉电阻，故光耦导通时芯片检测到低电平，光耦截止时芯片检测到高电平。
A、B、C三相电的相差是120o，芯片检测到A、B、C三相的波形如下：从波形图可以看到，芯片的三个端口均检测到一定周期的方波，且相位相差120 o。
若某端口检测不到方波信号，则说明缺相；若检测到三相信号不是按120 o相差顺序变化，则说明是相序错误。
这是三相电压检测设计的基本原理。
3.3各元器件作用整流二极管D1、D2和D3——保证回路正半周期导通、负半周期截止，减少大功率电阻R1、R2和R9的发热；大功率电阻R1、R2和R9——限流作用，使光耦导通电流控制在3.2mA 左右；光耦U1、U2和U3——控制和隔离作用，正半周期导通，负半周期截止；电阻R3、R4和R10——分流和钳压作用，保护光耦；瓷片电容C1、C2和C5——滤波作用，保护光耦；电阻R5、R6和R11——上拉作用；瓷片电容C3、C4、C6和电阻R7、R8、R12——组成了RC滤波电路，抗高频干扰作用。
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电控设计规范三相检测电路设计指引
1.1三相交流电：由三个频率相同、电势振幅相等、相位差互差120 °角的交流电路组成的电力系统。
1.2相电压：火线对零线的电压。
1.3线电压：火线与火线间的电压。
2总述
在三相空调室外机上，常用到三相检测电路来检测三相电的相序和缺相，以达到保护压缩机的目的。
下面介绍其工作原理及注意事项。
3电路原理
3.1电路原理图
图1
3.2工作原理简介
3.2.1在了解电路工作原理之前，首先简单介绍三相交流电的知识。
所谓三相交流电是指由三个频率相同、电势振幅相等、相位差互差120 °角的交流电路组成的电力系统。
如图2所示：
图2
其三角函数表示为：
三相交流电有星型（Y）和三角形（Δ）两种接法，如图3所示：
a星型接法b三角形接法
图3
星型接法采用三相四线制，有一根公共的零线；线电压是380VAC，相电压是220VAC，因此可以提供380VAC和220VAC电压，适用于三相负载平衡和不平衡的场合。
目前市电是采用三相四线制的供电方式，本标准只适用于该接线方式。
三角形接法采用三相三线制，没有公共零线；只能提供380VAC线电压，一般用于三相平衡的场合。
有些船舶等环境下使用，本标准不适用于该接线方式。
3.2.2从原理图1可以看到，需检测的电源是采用三相四线制方式，每一相的电压（A、B、C相和零线之间电压，220VAC）通过4007二极管和68K大功率电阻加到PC817光耦上，在正半周期光耦导通，负半周期则光耦截止；由于光耦输出端有上拉电阻，故光耦导通时芯片检测到低电平，光耦截止时芯片检测到高电平。
A、B、C三相电的相差是120o，芯片检
测到A、B、C三相的波形如下：
从波形图可以看到，芯片的三个端口均检测到一定周期的方波，且相位相差120 o。
若某端口检测不到方波信号，则说明缺相；若检测到三相信号不是按120 o相差顺序变化，则说明是相序错误。
这是三相电压检测设计的基本原理。
3.3各元器件作用
整流二极管D1、D2和D3——保证回路正半周期导通、负半周期截止，减少大功率电阻R1、R2和R9的发热；
大功率电阻R1、R2和R9——限流作用，使光耦导通电流控制在3.2mA 左右；
光耦U1、U2和U3——控制和隔离作用，正半周期导通，负半周期截止；
电阻R3、R4和R10——分流和钳压作用，保护光耦；
瓷片电容C1、C2和C5——滤波作用，保护光耦；
电阻R5、R6和R11——上拉作用；
瓷片电容C3、C4、C6和电阻R7、R8、R12——组成了RC滤波电路，抗高频干扰作用。
3.4各元器件选型
整流二极管D1、D2和D3选用IN4007二极管，耐压1000V；
大功率电阻R1、R2和R9选用68K/2W碳膜电阻（工作电流为3.2 mA，半周期导通，P=I2R/2=0.35W，考虑室外环境恶劣，选2W大功率电阻）；
光耦U1、U2和U3选用PC817；
电阻R3、R4和R10选用2K/0.25W电阻；阻值不能太少，否则分流较大，导致光耦不能可靠导通；
瓷片电容C1、C2和C5选用104/50V电容；
电阻R5、R6和R11选用5.1K/0.25W电阻；
瓷片电容C3、C4、C6选用104/50V电容；
电阻R7、R8、R12选用2K/0.25W电阻。
3.5使用注意事项
3.5.1该电路存在一定的缺陷，即在压缩机正在运行时如果缺相，系统没有办法检测。
这是由于压缩机运行时，产生很强的感应电压，缺相的一路也可以感应到较高的电压（达190V），这个电压可以导致光耦导通，因此芯片无法检测缺相。
这是电压检测方式固有的缺陷。
3.5.2该电路只适用于三相四线制的交流电网（即Y接法）中，不适用于三相三线制的交流电网中（即Δ接法）。
一些如船舶等特殊的场合里面常常使用三相三线制的交流电，因此空调无法工作。