实验二十四三相电路的仿真研究(精)

实验二十四三相电路的仿真研究

一实验目的

（1）利用仿真软件测量三相电路中的相电压、线电压、相电流和线电流的关系。

（2）掌握三相电路的功率的测量方法。

（3）通过仿真实验，加深理解三相四线制供电系统中中线的作用。

二实验原理与说明

实验原理与说明可参考第3章实验十三（三相电路的研究）的相关描述。

三实验内容与步骤

1．相序指示器测电源相序

图5-9-1 相序指示器仿真电路图

（1）在Multisim8环境中创建如图5-9-1所示仿真电路图，实验参数：两只白炽灯泡均为15W/220V；电容C = 1uF/220V；V1、V2、V3为对称三相电源，相电压为127V。

（2）启动仿真分析，激活电路，观察两只灯泡明亮状态，判断三相交流电源的相序。

表：5-9-1 相序指示器测相序 2.2uF电容器一只(设为A相)

白炽灯X1

白炽灯X2 观察灯泡亮度判断B相、C相

2 三相负载星形联接

（1）在Multisim8环境中创建如图5-9-2所示仿真电路图。实验参数：三相负载的白炽灯泡均为15W/220V，额定220V；三相对称电压源V1、V2、V3的线电压为127V。

（2）启动仿真分析，激活电路。闭合开关J1~J3，形成三相对称Y有中线连接。分别

测量三相负载的线电压、相电压、线电流、中线电流、电源与负载中点的电压，数据记入表5-9-2中。

（3）断开开关J3，其余开关闭合，形成对称三相负载Y无中线连接。分别测量三相负载的线电压、相电压、线电流、电源与负载中性点的电压，数据记入表5-8-2中。

（4）断开开关J1、J2，闭合开关J3，形成不对称三相负载Y有中线连接。分别测量三相负载的线电压、相电压、线电流、中线电流、电源与负载中性点的电压，数据记入表5-9-2中。

（5）闭合开关J1~J3，形成不对称三相负载Y无中线连接。分别测量三相负载的线电压、相电压、线电流、电源与负载中性点的电压，数据记入表5-9-2中。（6）对于上述四种三相负载连接情况，分别用三瓦计法和二瓦计法测三相负载的有功功率，功率表接线如图5-9-3所示。测量数据记入表5-9-3中。

表5-9-2 三相负载星形联接的电压电流

开灯盏数

负载情况

B

对称Y3 对称Y无中线

3

3 3 2 2

C 3 3 3 3

IA

IB

线电流(A)

IC

线电压(V) UAB

UBC

UCA

UA

相电压(V) UB

中线电流

中点电压(V)

(A) Io

UNN′

UC

不对称Y1 不对称Y1

图5-9-2 三相负载星形联接的电压、电流测量电路图

(a) 三瓦计法测功率接线图

(b) 二瓦计法测功率接线图图5-9-3 三相星形负载的有功功率测量表5-9-3 三相负载星形联接的功率

开灯盏数

负载情况

A

对称Y有中线对称Y无中线不对称Y有中线不对称Y无中线

3 3 1 1

B 3 3 2 2

C 3 3 3 3

PA

PB

三瓦计法(W)

PC

P

P1

二瓦计法(W)

P2

∑P

3．三相负载三角形联接

创建如图5-9-4所示Multisim8仿真电路图。实验参数为：三相负载灯泡为15W/220V，V1、V2、V3为三相对称电源，线电压为220V/50Hz，正相序。

（1）按下仿真软件的“启动/停止”开关，启动电路，闭合开关J1、J2，负载为对称三相三角形连接。分别测量三相负载的线电压、相电流、线电流，数据记入表5-9-4中。

（2）断开开关J1、J2，负载为不对称三相三角形连接。分别测量三相负载的线电压、相电流、线电流，数据记入表5-9-4中。

（3）用二瓦计法测量三相负载有功功率，连接线路如图5-9-5所示。测量数据记入表5-9-4中。

图5-9-4 负载三角形联接实验图

图5-9-5 二瓦计法测功率实验图

表5-9-4 负载三角形联接时各参数测量数据表

开灯盏数

负载情况

B-C IA

对称Δ 不对称Δ

3 1

3 2

3 3

IB

线电流（A）

IC

相电流（A） IAB

IBC

UCA

相电压（V） UAB UBC UCA

二瓦计法(W) P1

P2

P(W)P1+P2

4．三相对称负载的无功功率

在Multisim8环境下创建如图5-9-8所示仿真电路图，实验参数为：C1 = C2 = C3 = 4.7uF/220V，；V1、V2、V3为三相对称电源，相电压为220V。

按下仿真软件的“启动/停止”开关，启动电路。待电路稳定后，读取各电压表、电流表和功率表的读数记入表5-9-5中。

表5-9-5 对称三相负载的无功功率

图5-9-8 一瓦计法测无功功率

四实验注意事项

（1）电阻、电容元件参数设置时，注意其额定电压值不能太低。

（2）灯泡在指示器件库中（Master Database/Indicators），注意其额定电压值。（3）三相电源的相位每个电源相位相差120度，用参数设置对话框中的phase进行设置。