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∠=p

A U U ，则 p

N N C C p

N

N B

B

p p p p C B

A N

N U ..U U U U ..U U U U .j .R

R jR R U R U jR U R R jR R U R U jR U U 00000613840610149160201111201200111-∠=-='-∠=-='+-=++-∠+-∠+-∠=++-++-=''' ）（

由于C B

U 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）。若三相负载对称，则线电

压等于相电压，线电流等于相电流的3倍。若三相负载不对称，这时线电流不等于相电流的3倍，但三相不对称负载的电压却是对称的，不影响负载的工作。

4． 不论三相四线制还是三相三线制，不论负载Y 接还是△接，也不论负载对称

与否，都可以用三表法测量三相有功功率。所谓三表法即先测量出各相有功

功率P A 、P B 、P C ，则三相总有功功率为C B A P P P P ++=∑（三表法不一定要用三块表，用一块表测量三次也即三表法）。用三表法测量三相有功功率时一定要注意：测A 相功率时，功率表一定要加A 相电压和A 相电流；测B 相功率时，功率表一定要加B 相电压和B 相电流；测C 相功率时，功率表一定要加C 相电压和C 相电流。

5． 对于三相三线制，不论负载Y 接还是△接，也不论负载对称与否，都可以用

二表法测量三相有功功率。二表法的测量接线如图4-2所示，若W 1的读数

为P 1、W 2的读数为P 2，则三相总有功功率为21P P P +=∑。

6． 对于三相三线制供电的三相对称负载，可用一表法测得三相无功功率。测量

接线如图4-3所示，若W 的读数为P ，则三相总无功功率为P Q 3=∑

图4-2 图4-3

三、 实验设备

表4-1 实验设备表

四、实验内容

1．在调压器空载的情况下，将其输出电压从0开始逐渐上升，最后调节到线电压为220V，然后关断电源。

2．三相交流电源电压相序的测定步骤如下：

（1）在三相电源关断的情况下，按图4-1所示接线，其中一相负载为

4.7μF/450V的电容器一只，另两相负载为15W白炽灯各一盏。然后合上电

源，观察两只灯泡的明亮状态，判断三相交流电源电压的相序。

（2）在三相电源关断的情况下，将图4-1所示电路中的任意两相电源线对调，负载不变。然后合上电源观察两只灯泡的明亮状态，判断三相交流电源电压的相序。

3．三相负载星形联接（三相四线制供电）时，在三相电源关断的情况下，将负载进行星形联接接线，接线图自己设计。然后合上电源，按表4-2 任务，分别测量各项任务下的线电压、相电压、线电流、相电流、中线电流、电源与负载中点间的电压等，并观察不同情况下各相灯组亮暗的变化情况，特别注意中线的作用。

4．三相负载三角形联接（三相三线制供电）时，在三相电源关断的情况下，将负载进行三角形联接接线，接线图自己设计。然后合上电源，按表4-3任务，分别测量对称负载和不对称负载两种情况下的线电压、相电压、线电流、相电流，并观察两种情况下各相灯组亮暗的变化情况。

5．电源关断的情况下，将三相负载Y0接。然后合上电源，用三表法分别测量负载对称和不对称两种情况下的三相功率，将数据记录于表4-4中。

6．在电源关断的情况下，将三相负载Y接。然后合上电源，用三表法分别测量负载对称和不对称两种情况下的三相功率，将数据记录于表4-4中。7．三相负载仍Y接，用二表法分别测量负载对称和不对称两种情况下的三相功率，将数据记录于表4-4中。

8．在电源关断的情况下，将三相负载△接。然后合上电源，用三表法分别测量负载对称和不对称两种情况下的三相功率，将数据记录于表4-4中。9．三相负载仍△接，用二表法分别测量负载对称和不对称两种情况下的三相功率，将数据记录于表4-4中。

表4-2 三相电路电压、电流的测量数据表1

表4-3 三相电路电压、电流的测量数据表2

表4-4 三相电路电压、电流的测量数据表3

五、实验注意事项

1．本实验直接用220V的三相交流电源供电，实验中要特别注意人身安全，不可用手直接触摸通电线路的裸露部分，以免触电。

2．每次接线或拆线都应在断电的情况下进行。在带电情况下，改变三相负载时，注意不要碰到通电线路的裸露部分。

3．若功率表指针反偏，只需对调两只电压表笔或反接电流插头。

六、预习思考题

1．掌握图4-1测量相序的原理。

2．仔细阅读实验原理及内容，然后设计出本实验所有电路图，并在实验前画出接线图。

3．三相负载根据什么条件作星形联接或三角形联接。本次实验为什么要将线电压调为220V？

4．分析三相不对称负载作星形联接时，在无中线情况下，当某相负载开路或短路时会出现什么情况？如果接上中线，情况又如何？

5．明确二表法测量三相有功功率的原理。

6．明确一表法测量三相对称负载无功功率的原理

7．测量功率时，为什么要将功率表电压线圈和电流线圈的同名端接在一起？

如若不接在一起，是否影响功率的测量？

七、实验报告要求

1．据实验测得的数据，说明三相负载星形联接和三角形联接时，各自的线、相电压及线、相电流之间的关系。

2．根据实验测得的数据和观察的结果，说明三相四线制供电时中线的作用。

3．不对称三相负载三角形联接时，能否正常工作？

4．总结三表法和二表法测量三相有功功率方法的适用性。

5．总结一表法测量三相无功功率方法的适用性。