“三相交流电路”实验报告
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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
无中
线
125 125 123 1
不对称负载有中
线
126 125 124
无中
线
167 143 78 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
测量值
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 213 212 215 -111 -109 不对称负载 220 217 216
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=≈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=≈3,线电压为相电压的3倍;无中线时,(125+125+123)/3=,219/=≈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。