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1、三相电路电压电流及相序的测量GE GROUP system office room【GEIHUA16H-GEIHUA GEIHUA8Q8-4.9 三相交流电路电压、电流和相序的测量4.9.1 实验目的1. 识别三相负载星形连接、三角形连接的方法以及线电压、相电压、线电 流、相电流、中线电压、中线电流的表示关系。2. 验证上述两种连接方式线电压与相电压、线电流与相电流之间的关系。3. 用实验的方法研究三相四线制电路中的中线作用。4. 掌握三相交流电路相序判定的测量方法。4.9.2 实验预习要求1. 预习三相交流电路的基本原理。2. 熟悉实验步骤。3. 掌握相序测量的计算方法。4.9.3 基本原理
2、1. 三相交流电的输出： 如图4.9-1所示，三相交流发电机发出按正幅值（或相应零值）A-B -C顺序 输出电压其幅值相等、频率相同、彼此相位差也相等。电动势及端电压表示)osin( t - 240 t + 120 。)UCT2U=2 U sin(2. 电压相量图：线电压与相电压之间的关系如图4.9-2所 示。U= U- U=/3 UZ30ABABAU= U- U= J3 UZ30BCBCBU= U- U=、.】3 UZ303. 负载连接方式图 4.9-CACAC（1） 星形连接（Y连接一三相三线制及Y0三相四线制）（如图4.9-3所 示）（2）三角形接法（A接法一三相三线制），（如图4.9-
3、4所示）。（3）线电压、相电压、线电流、相电流等表示法。（如表4.9-1所示）。图 4.9-3表 4.9-1图 4.9-4 接法线电压UL相电压Up线电流IL相电流Ip中线电压中线电流Y0UAB、UBC、 UCAU U U、 、ABCIIA 、B、IIIA 、B、IUN 0I0YU 、U 、AB、BC、UU 、U 、A0 、B0 、UCIIA、B、ICIIA 、B、IUN 0/ACAU 、U 、AB、BC、UC 0U 、U 、A0 、B0 、UCIIA、B、ICI 、I 、AB 、BC 、I/CACOCCA4. 星形接法时的中线作用（1） 位形图：是电压相量图中的一种特殊形式。其特点是位形图上
4、的点与电路图上的点一一对应，即直观的表示出各相量（模及角度）之间的相互关系在三相负载对称时，位形 图中负载中性点0与电 源中性点0重合（如图 4.9-5）；负载不对称时虽 然线电压仍对称，但负载 的相电压不再对称，负载图 4.9-6中性点0发生位移（如图4.9-6）。图4.9-5（2）中性线的作用：在三相三线制中，星形三相负载在一般情况下很难达到对 称，这就导致负载中性点的位移，使得三相负载电压的不对称，有时十分严 重。这会引起负载不能正常工作，甚至烧毁。当接上中线以后，使得不对称的 三相负载就工作在对称的三相电路中，而解决了上述问题。为防止中线开路， 中线上不允许接保险丝或开关。5. 当三相
5、电源输出平衡、忽略线路的损耗情况下，负载电压及电流的关系如下表所示。Y0YZ平衡Z不平衡Z平衡Z不平衡Z平衡Z不平衡U与LUPU 二 V3uLPu =43uLPu =V3uLPU工忑uLPU 二 ULPU 二 ULPUN 0000工0I与ILPI -1LPI -1LPI -1LPI -1LPI =43iLPI邛ILPI -00工0A qR山jR, 卜匸 丄1、j2c倉G %6. 相序的判定：三相交流发电机发出三相交流电，通 过线路传输，以A相线(黄色)、B相线(绿色)、C相线(红色)连接到用户的负载上。在 线路 的传输连接过程中，A、B、C三相必须 唯一确定。但对于用户的一般三相负载来说，任意
6、条火线都可定为A相，另外两条火线则根据它们相角滞后的对应关系确定为B相和C相。图4.9-7判定方法：按图4.9-7接线，其中C=1F (Xc=3.185k。)、 PB=PC=15W(R=3.227k。)、线电压220V。如果电容器所接的定为A相，则灯光 较亮的是B相，较暗的是C相。证明：(1) 纯阻负载不对称在Y连接负载是纯电阻但不对称时，由节点电压法得到负载中心点电压：UUUAF BF CZzz门v 1 r1B严0+ + z z z z AB当负载中心点电位不等于零时，各负载上的电压就不等于额定电压，由于负 载电压的不对称就不能正常工作。当接上中线以后，使得不对称的三相负载就 工作在对称的三
7、相电路中，从而解决了上述问题。(2)负载阻抗绝对值相等而并非纯电阻U = U Z00 即 U = UA P A P在 Y 连接负载阻抗绝对值相等而并非纯电阻时(设XC=RB=RC，)，由节点电压法得到负载中心点电压：U 丄 + U (- - - j 返)(丄)+ U (- - + j 返)(丄)p - jR p 2f J 2 匚=U( - 0.2 + j0.6)111p+ +-jR R R1 忑 /U = U - UB1.49-UpN=U (- - j) - U ( - 0.2 + j0.6) = U (-0.3 - j1.466)p 22pp7. 三相四线接地制（三相五线制）三相四线制是从电
8、路原理分析及计算的角度出发来讨论的，人们有时把零线 称为地线 只是为了从参考电位或是公共点的角度来讨论的。在实际线路的设计和施工中，除三相四线以外还从保护的目的出发增加了一条地线（也称保护零线），用来连接电气设备的外壳，以防止电气设备绝缘不 好而出现漏电现象而产生的触电或火灾事故发生，这是设计、施工规范要求所 必须的。所以在实际工作当中，不能把零线与地线混淆（地线可以某种形式与 零线归一。对于特殊情况下，地线需要与否以及如何与零线归一的方式则不属 此范畴）。4.9.4 实验任务1. 三相负载星形连接按图 4.9-8电路接线，即把三相负载插到三相自耦变压器的输出端，当让调 压器的调压旋转手柄逆时
9、针旋到底，即输出电压为零状态。经老师检查接线合 格后，方可接通负载电源。顺时针调手柄升压（同时通过电压表监测），使电 源输出线电压上升至220V,再按照表4.9-3的要求进行相应的测试。三相自耦变压器QM RJI表 4.9-3测量数据实验 内容（负载情 况）开灯盏2数线电流（A）线电压（V）相电压（V）中线电流I 流0中点电 压UN 0A 相B相C相IA1BICUABUbcUCAUA 0UB 0UC 0Y0接法负载平衡333负载不衡123B相断开13接法负载平衡333负载不衡123B相断开13B相短路132. 三相负载三角形接法测量数据(根 据负载情况)开灯盏数线电压、相电压(V)线电流(A)
10、相弓电流(A)AB相BC相CA相UABUBCUCAIAIB1CIABIBCICA三相平衡333三相不平衡123L三相白辎娈压器图 4.9-9表 4.9一43. 相序的测量按图 4.9-9电路接线。经老师检查接线合格后，方可接通电源，调整自耦变压器使其输出线电压为220V。再按表4.9-4的要求进行相应测试，测试结果填 入到表中。Ub3SQv灯负載C ozi .B o380v负载按图4.9-7所示。Z是1刃电容，Z是15W灯泡，Z是15W灯泡。A B C 负载输入端与电源输出端连接方式按表 4.9-5 中给定方式进行，接线完成后，调压使线电压升至220V,测试结果填入到表4.9-5中，并根据负载
11、电压及亮度不同判定电源输出端的相序(U、V、W的先后顺序)。表 4.9一5电源端UVWUVWUVW负载端ZZZZZZZZZ负载电压ABCCABBAC较亮负载相序判定4.9.5 实验注意事项1.本实验采用三相交流电，最高电压为380V,必须注意安全，严禁穿拖鞋进入实验室。2. 接线或拆线期间，应遵循断电、接线、检查、升压、测试、降压、断 电、拆线规程。3. 要求所有实验内容,必须限定所加的线电压为 220V。4做负载短路实验时，B相短路电流要测量。接线方式只能按星形三相三 线制连接。5. 测试电压使用万用表的表笔进行测量。4.9.6 思考题1. 三相负载根据什么条件作星形或三角形接法？2. 为什么在实验中限定所加的线电压为 220V？3. 中线为什么不允许接保险丝或开关？4. 相序判定的实验过程的主要原理是什么？5. 在本实验中不对称负载的三角形连接能否正常工作？为什么？6. 地线与零线的概念有区别吗？4.9.7 实验报告要求1. 根据实验结果说明三相三线制和三相四线制的特点。2. 通过实验过程说明三相三线制中的中线作用。4.9.8 实验仪器和设备。1. DG08 三相实验挂件2. D32 模/数交流电流表挂件3. D33 交流电流表挂件
