“三相交流电路”实验报告

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1、中国石油大学（华东）现代远程教育实验报告三相交流电路 在线模拟+现场实践 在线提交实验报告课程名称：实验名称：实验形式： 提交形式：电工电子学学生：王勤学号:年级专业层次：16级函授（春）学习中心：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

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： E （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：Vas = Ua_ Vs（2）三角形连接的负载如图2所示:ABc图2：三角形连接的三相电路其特点是相电压等于线电压：确皿 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

3、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

4、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。220V-TX/V二r s -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 /VUV、/VU/VU /VUNU /VVN219218220127127127表3-1(2)按表3-2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

5、亮一只灯，V相开亮两只 灯，W相开亮三只灯。 测量值、 负载情弟、相电压相电流中线电 流中点电 压Uun/VUWN/Vi/a Ui/a Vi/a Wi/aNUnn/V对称负载有中 线1241241240.2680.2660.2710无中 线1251251230.2680.2670.2701不对 称 负载有中 线1261251240.0960.1800.2710.158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所不。接好实验电路后，按表3-3容完成各项测 量

6、，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电压接线端电流接线端、X三相负载5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)IUIVIWIUVIVWIWUUUVUVWUWUP1P2对称负载0.60 00.5930.5980.3480.3450.352213212215-111-109不对称负载0.4280.3130.5080.1240.2340.35522 021 721 6-89.8-63.4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

7、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Uv=尢=U(218+219+220)/3=219V；Un二USU127V(本次实验中这三个电压为7手动调节所得)。可以计算：219/127=1.72442、，即：线电压为相电压的有倍，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，

8、 219/124=1.7661 ，线电压为相电压的总倍；无中线时，（125+125+123）/3=124.3，219/124.3=1.76193，线电压为相电压的 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。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 +I +I =I，且根据对称关系三个JMU V W N相电流之间的夹角各为120，因而根 r L J据几何关系画出I。

9、可见，I在数值*、的大小上和三个相电流并不成线性关, 注 L,系，而在角度（相位）上也没有直观的/-顼-规律。这是因为I是由三个互成120，R 卜: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 /尾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）

10、，就能够保证 负载正常运行，不致损坏。因此中线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= IwXUw+XUw+XU皿因而据表3-3得：对称负载：计算值 P=222.944W ；测量值 P=P X 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= P Xp=153.2W；相差 （154.738-153.2）/153.2=1.00%12（注：功率表的正负不影响

11、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1%,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，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，比如仪表部

12、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

13、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。由于此次实验容比较多，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，一定要再检查一遍电路再开电源， 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，必须待电路检查无误后再开电源，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

14、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二Up, IL=Ip在这种情况下，流过中线的电流I0=0,所以可以省去中线.当对称三相 负载作形联接时，有IL=，UL二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负载，无条件地一律采用Y0接法.3、当不对 称