三相交流电路实训

星形负载连接，通常采用三相三线制或三相四线制供电；而三角形连接，只能采用三相 三线制供电。星形连接三相三线制和三相四线制的接线方式，如图 10-1 所示。
ùA
-
+
ZLA ìA
ZA
ùB
N-
+
ZLB ìB
ZB
Nˊ
ùC
-
+
ZLC ìC
ZC
S
ZN
ìN
图 10-1 星形连接三相三线制和三相四线制电路
在图 10-1 所示的电路中，若将中线开关 S 断开，则实际连接的方式为三相三线制；若
（3）A 相电源开路，其余两相负载对称时，在有中线和无中线两种情况下，测量各线
电压、相电压、中心点电压、线电流、相电流和中线电流。
将以上数据填入表 10-2 中，并对测量结果进行分析。
表 10-2 负载星形连接时电流、电压测量的数据
负载
UUV UVW UWU UUN UVN UWN UNN IU IV IW INN
2
系统中，中线不允许断开。因此，中线不装保险或开关。
（5）如果将三相电源依次连接，从三个连接点引出三根端线，此种联接方式称为三角
形联接，这种联接方式的电源又称为三角形电源。三角形电源的线电压与负载的相电压相等，
即：U 线＝U 相，线电流为相电流的 3 倍，即：I 线= 3 I 相。 10.1.3 实训设备、仪表和元器件
将中线的开关 S 闭合，则连接方式为三相四线制。
（2）在三相三线制供电中，如线路阻抗 ZL 忽略不计，则负载的线电压与电源的线电压
是相等的，即：
UAB＝UA’B’
UBC＝UB’C’
UCA＝UC’A’
若负载对称，则负载的相电压也对称，即：
UAN’＝ UBN ‘＝ UCN’
并有：U 线＝ 3 U 相
若负载不对称，负载的相电压也就不对称，其数值可计算，与负载大小相关。 （3）从三相电源的正极性端引出三根输出线，称为相线，亦称火线；将三相电源的负 极性端的三根输出线连接为一点，称为电源中性点，用 N 表示，这种联接方式的电源又称为 星形电源。在三相四线制供电中，通常将负载的中线点和电源的中线点连接起来，这两点的 连线称为中线。 （4）若负载对称时，来自百度文库线电流等于零，即 INN’ ＝0，其工作情况与三相三线制相同。若 负载不对称时，忽略中线线路阻抗 ZN，这时中线电流 I NN’≠0，其电流值可计算或用实验方 法测定。在实际的应用中，要保证负载承受的电压等于额定的工作电压，在三相四线制供电
0~5~10A
1 或其他型号
5 数字万用表 UT-52
或 MF-47
1 或 DT-9909
6 毫伏表
YB2172 0~100~5000mV
1 或其他型号
7 白炽灯
40W/220V
12 灯具、灯泡全套
8 单刀单掷开关 230V
2A
10
9 三联三相开关 380V
2A
2
10 连接导线
0.5~1mm² 红、绿、黄、兰
2A
10 小单联
9 三联三相开关 380V
2A
2 小三联
7
10 连接导线
0.5~1mm² 红、绿、黄、兰
绝缘导线
10.2.4 实训内容和步骤
1、一瓦表法测量总功率
用一只功率表测量三相负载总有功功率，这种测量方法称为一瓦表法。一瓦表法适用于
三相对称 Y 接负载或不对称 Y 接负载总功率的测量。
测量电路如图 10-6 所示。电路参数：三相调压器 380V/220V，交流电流表 0～500V，交
10.2.3 实训设备、仪表和元器件
见表 10-4。
表 10-4 实训所需设备、仪表及元器件一览表
序号
名称
型号
规格
数量
备注
1 三相调压器 220/380V 0.5 KVA，2A
1 或工频三相电源
2 单相功率表 GDS-13 或 2406N 型
3
2 毫安表
T77-mA 0~10~20~50mA
1 或 500mA
三相交流电路
一、实训目的 通过实训，加深对三相电路的理解，掌握三相电路电压、电流和功率测量的方法以及相 序判断的方法。通过对三相电路特性的实验研究，初步掌握设计性实训的思路和方法。 二、实训内容 （1）三相电路电压和电流测量（基本技能型实训）。 （2）三相电路有功功率测量（基本技能型实训）。 （3）三相电路无功功率测量（设计性实训）。 （4）相序判断和功率因数测量（设计性实训）。 三、 实训要求 （1）熟悉三相电路的电压、电流和功率特性，掌握星形和三角形负载的连接方法。 （2）掌握对称和不对称负载在星形和三角形连接时电压、电流和功率的测量方法。 （3）初步掌握三相电路相序和功率因数的实验研究方法。 四、实训知识准备 （1）预习三相电路电压、电流和功率的基本特性。 （2）预习三相电路中星形负载和三角形负载的连接方法。 （3）预习三相电路的相序和功率因数的基本原理。 五、 实训考核标准 （1）是否了解三相电路的基本原理和特性。 （2）是否熟悉三相电路中星形负载和三角形负载的连接方法与测试方法。 （3）是否熟悉三相电路中电流、电压和功率的测量方法。 （4）是否初步掌握功率因数和相序实验研究的方法。 10.1 三相电路电流和电压测量 10.1.1 实训目的 （1）通过实训，加深对三相电路的理解。 （2）熟悉三相电路电流与电压的测量方法。 （3）了解中线在三相四线制供电系统中的作用。 10.1.2 实训原理 （1）只用一个交流电源供电的电路称为单相交流电路，而由频率和振幅相同、相位互差
（4）W 相负载开路，其余两相负载对称时测量各电压和电流。
将以上数据填入表 10-3 中，并对测量结果进行分析。
表 10-3 负载角形连接时电流、电压测量的数据
负载
IU IV IW IUV IVW IWU UUV UVW UWU
负载对称
负载不对称
U 相负载断
W 相负载断
10.1.5 实训思考题
（1）在三相四线制电路中，中线起什么作用？
3 交流电压表 DF-1940 0~500V
1 或其他型号
4 交流电流表 DLB-1
0~5~10A
1 或其他型号
5 数字万用表 UT-52
或 MF-47
1 或 DT-9909
6 毫伏表
YB2172 0~100~5000mV
1 或其他型号
7 白炽灯
40W/220V
12 灯具、灯泡全套
8 单刀单掷开关 230V
3
QS
S4
U
A
S1
三相四线制
交流电源
V
A
S2
N
S5
w
A
S3
N
A
图 10-2 负载星形连接时电流、电压的测量
通过开关 S3，既可以构成三相四线制系统，也可以构成三相三线制系统。通过开关 S1、
S2、S4、S5、，可构成三相负载对称和不对称连接。测出电源端各线电压、相电压，负载端各 相电压和相、线电流以及中线电流。然后，再根据测得的数据，总结三相负载星形连接时，
对称 有中线
无中线
不对 有中线
称 无中线
A 相电 有中线
源开 无中线
路
4
2、负载角形连接时电流、电压的测量
将负载作角形连接，按图 10-3 接线，电路参数同上。通过开关 S1~S6，构成三相对称负
载，即三相三线制系统。分别测出电源端各线电压、相电压，负载端各相电压和相、线电流。
然后，再根据测得数据，总结负载三角形连接时，在三相负载对称和不对称两种情况下，线
绝缘导线
10.1.4 实训内容和步骤
1、负载星形连接时电流、电压的测量
将负载作星形连接，如图 10-2 所示。电路参数：三相调压器 380V/220V，交流电流表 0～
500V，交流电压表 0～5A，白炽灯负载 220V/40W。S1～S5 单联开关 1A/220V。QS 为三相三
联开关 2A/380V。
（2）如何测试三相电路星形负载和三角形负载的电压、电流和功率？
（3）在三相四线制电路中，负载是对称星形连接，当有一相开路时会发生什么情况？
5
10.1.6 注意事项 （1）要正确选择仪表量程，电流表、电压表的量程要大于计算电流、电压的最大值。 （2）正确连接三相四线制交流电源，U、V、W 三相相序和 N 线都要做好标志，要严防
1
120°三个正弦交流电源同时供电的系统，称为三相交流电路。目前，电力系统普遍采用三 相制供电方式，这是因为与单相电路相比，三相交流电路在发电、输电和用电等方面具有很 大优越性。
在任何电路中，为保证负载的正常工作，负载电压应该等于其额定工作电压。因此，在 三相供电系统中，负载可连接成星形或三角形，以保证负载的正常工作。
流电压表 0～5A，白炽灯负载 220V/40W，单刀单掷开关 S1~S6＝1A/220V。
QS A
S1
S2
ZA
﹡ S3
B
A ﹡W
S4
ZB
V
S5
C
S6
ZC
N 图 10-6 一瓦表测量有功功率
操作步骤：
将三相调压器的输出电压置于零位，闭合三联开关 QS，构成三相四线制系统。然后缓
慢调节输出电压为 220V，通过开关 S1～S6、，构成三相 Y 负载对称和不对称连接，电流表和 电压表用以监视该相的电流和电压，不要超过功率表电流与电压的量程。
在三相负载对称和不对称两种情况下，线电压、相电压以及线电流、相电流间的关系和中线
的作用。
操作步骤：
（1）负载对称时，在有中线和无中线两种情况下，测量各线电压、相电压、中心点电
压、线电流、相电流和中线电流。
（2）负载不对称时，在有中线和无中线两种情况下，测量各线电压、相电压、中心点
电压、线电流、相电流和中线电流。
见表 10-1。
表 10-1 实训所需设备、仪表及元器件一览表
序号
名称
型号
规格
数量
备注
1 三相调压器 220/380V 0.5 KVA，2A
1 或工频三相电源
2 毫安表
T77-mA 0~10~20~50mA
1 或 500mA
3 交流电压表 DF-1940 0~500V
1 或其他型号
4 交流电流表 DLB-1
6
A QS
﹡ ﹡ W1 ﹡
ZA ZB
B
﹡ W2 ﹡
ZC
C
﹡ W3
N
A QS
﹡ ﹡ W1 ﹡
ZA ZB
B
﹡ W2
ZC
C
图 10-4 三瓦法测量有功功率
图 10-5 二瓦法测量有功功率
2、三相三线制系统
在三相三线制电路中，无论三相负载是否对称，无论负载是星形还是角形连接，都可以
用二块功率表测量三相负载的有功功率，这种方法称为二瓦表法，如图 10-5 所示。若两块
短路。 （3）220V/380V 电压的三联开关要固定好，接线端子要有绝缘保护，防止触电。 （4）要严格遵守实验室安全用电规程。
10.2 三相电路有功功率测量 10.2.1 实训目的
（1）通过实训，加深对三相电路有功功率的理解。 （2）熟习二瓦表法和三瓦表法测量功率的方法。 （3）初步掌握三相电路有功功率的实验研究方法 10.2.2 实训原理 在三相电路中，负载的连接通常有两种方式：星形或角形。星形连接又有三相四线制或 三相三线制两种方式，而角形连接时则只有三相三线制方式。 测量对称三相电路与不对称三相电路有功功率的方法很多，原则上讲，只要测出每相功 率（即每相接一只功率表），然后相加就是三相总功率。但这种方法只能用于对称三相四线 制负载的测量。如果负载为角形联接或虽为星形联接但无中线，在这种情况下，要测量每相 功率是比较困难的。因此，有功功率的测量通常采用以下方法： 1、三相四线制系统 在三相四线制电路中，无论三相负载是否对称，都可以用三块单相功率表分别测出 A、 B、C 各相的有功功率 PA、PB、PC，然后将三块功率表测出的功率相加，即可得到三相电路 负载消耗的总功率：P＝PA＋PB＋PC，这种方法称为三瓦表法，如图 10-4 所示。 若三相负载对称，则只需测量一相功率即可，三相电路总功率就等于该相功率的三倍， 即 P＝3PA＝3PB＝3PC。 用一块功率表测量三相对称负载或不对称负载总功率的方法，称为一瓦表法。测量方法 是：首先测出 A 相功率 PA，然后再分别测出 B 相和 C 相的功率 PB 和 PC，三相功率相加，即 为总功率 P∑。
电压和相电压以及线电流和相电流间的关系。
QS U
SU
A
S1
S2
三相
交流电源 V
220V
w
A
S3
S4
SW
A
S5
S6
A
图 10-3 星形连接负载时电流、电压的测量
操作步骤：
（1）在负载对称情况下，测量各线电压、相电压、线电流、相电流。
（2）负载不对称情况下，测量各线电压、相电压、线电流、相电流。
（3）U 相负载开路，其余两相负载对称时测量各电压和电流。
功率表测得的功率为 PA、PB，则三相电路负载消耗的总功率就等于：
P＝PA＋PB。
二瓦表法仅适于对称或不对称的三相三线制电路，而对三相四线制电路不适用。
3、感性或容性负载
若负载为感性或容性负载，且当相位差 ＞60°时，会有一块功率表的指针反偏（或数
字表出现负值），这时应将功率表的电流线圈两个端子调换方向，其测量值应为负值。