三相交流电路电工电子学实验报告

实验报告

课程名称: 电工电子学指导老师: 张伯尧成绩:___ _

实验名称:三相交流电路

一、实验目的与要求二、实验设备

三、实验内容四、实验结果

五、心得

一、实验目的

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、主要仪器设备

1、实验电路板

2、三相交流电源(220V)

3、交流电压表或万用表

4、交流电流表

5、功率表

6、单掷刀开关

7、电流插头、插座

三、实验内容

1、三相负载星形联结

按图1接线,图中每相负载采用三只白炽灯,电源线电压为220V。

图1

1)测量三相四线制电源各电压(注意线电压与相电压的关系)。

U/V U/V U/V U/V U/V U/V

217.0

218.0 217.0 127.0 127、0 127、3

表1

2)按表2内容完成各项测量,并观察实验中各电灯的亮度。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1只灯,V相开亮2只灯,W相开亮3只灯。

测量值

负载情况相电压相电流中线电

流

中点电

压

U/V U/V U/V I/A I/A I/A I/A U/V

对称负载有中线124 124 124 0、

263

0、

263

0、

265

0 0

无中线126、1 126、8 126、5 0、

263

0、

263

0、

266

0 1、1

不对称负载有中线124 125 124 0、

092

0、

176

0、

266

0、156 0

无中线168 144 77 0、

105

0、

188

0、

216

0 51、9

表2

2、三相负载三角形联结

按图2接线。测量功率时可用一只功率表借助电流插头与插座实现一表两用,具体接法见图3所示。接好实验电路后,按表3内容完成各项测量,并观察实验中电灯的亮度。表3中对称负载与不对称负载的开灯要求与表2中相同。

三相负载三角形联结记录数据

测

量

值负载线电流(A) 相电流(A) 负载电压(V) 功率(W) I I I I I I U U U P P

对称负0、0、0、0、0、0、211 211 211 106、5 107、2

载586 582 586 339 339 344

不对称负载0、

414

0、

301

0、

493

0、

118

0、

227

0、

345

215 213 212 84、70 60、45

表3

四、实验总结

1、根据实验数据,总结对称负载星形联结时相电压与线电压之间的数值关系,以及三角形联结时相电流与线电流之间的数值关系。

(1)、星形连结: 根据表1,可得:星形联结情况下,不接负载时,各路之间的线电压与各分电源的相电压都分别相同,即U= U=U=(217+217+218)/3=217V;U=U=U=127V(本次实验中这三个电

压为手动调节所得)。可以计算:217/127=1、7244≈3,即:线电压为相电压的3倍,与理论

相符。根据表2,可得:星形联结情况下,接对称负载时,线电压不变,仍为表1中的数据;而相电压在有中线都为124V,在无中线时分别为126、1V、126、8V、126、5V,因此可认为它们就是相同的。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,不论就是否接上负载(这里指全部接上或全部不接)、就是否有中线,线电压都为相电压的3倍。

(2)、三角形联接:根据表3,可得:三角形联结情况下,接对称负载时,线电流为:(0、586+0、582+0、

586)/3=0、585,相电流为(0、339+0、339+0、344)/3=0、341,因此,0、585/0、341=1、716≈3,

综上所述,在对称负载三角形结时,

线电流都为相电流的3倍。

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)电流向量图如图所示,根

据I+I+I=I,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。可见I

在数值的大小上与三个相电流并

不成线性关系,而在角度(相位)上

也没有直观的规律。这就是因为I

就是由三个互成120º的相电流合

成的电流,就是矢量的,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2也可瞧出)。就能够保证负载正常运行,不致损坏。因此中线在星形联结中就是至关重要的,因而在通常的生产生活中的星形联结三相电路都就是有中线的。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。功率因素为1,由此可得P= I×U+I×U+I×U ,因而据表3得, 对称负载,计算值P=214、587W,测量值P= P1+P2=213、7W,相差(214、6-213、7)/213、7= 0、421%。不对称负载,计算值P=146、861W,测量值P= P1+P2=145、15W,相差(146、861-145、15)/145、15=1、18% 。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%左右,因此可以认为这两种方法测得的数据都就是比较可靠的。这也表明该电路中只有负载端的负载在耗能,而电路的其她部分(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内,而计算值就是将功率因素当作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,比如仪表内部因素、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,这就是因为在本实验中,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,,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。

五、心得体会

本次实验采用了两种三相电路连接方式对电路进行了测量,实验表明,在本次试验中,各项数据都达到了预期的要求,验证了理论上的东西。但在刚开始做实验的时候,由于我们的疏忽,在测量星形连接不对称时,最后三个相电压都等于127V,后来我们觉得数据与理论不相符,重新查瞧电路,发现中线没有扒开。将线扒开之后,电灯泡的亮度变化的十分明显,与理论相符合。

本次实验所需要测量的数据比较多,电路也比较繁琐,所以在试验时需要我们集中注意力,将实验认真完成好。在最后,我们还多做了测量P1、P2的工作,验证了两瓦特法的方法。试验比较成功,下次还要加油！