三相交流電路試驗報告

1、僅供個人參考中國石油大學(xué)（華東）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育實驗報告課程名稱：電工電子學(xué) 實驗名稱：三相交流電路 實驗形式：在線模擬+現(xiàn)場實踐 提交形式：在線提交實驗報告 學(xué)生姓名：學(xué)號：_年級專業(yè)層次：15級函授（秋）學(xué)習(xí)中心：勝利油田純梁教學(xué)服務(wù)站提交時間：2016年 12 月_J_日一、實驗?zāi)康?. 學(xué)習(xí)三相交流電路中三相負(fù)載的連接。2. 了解三相四線制中線的作用。3. 掌握三相電路功率的測量方法。二、實驗原理1. 對稱三相電路中線、相電壓和線、相電流的關(guān)系，三相電路中，負(fù)載的連接 分為星形連接和三角形連接兩種。一般認(rèn)為電源提供的是對稱三相電壓。（1）星形連接的負(fù)載如圖1所示：乙1（a）三相三線制（b）

2、三相四線制圖1星形連接的三相電路A、B、C表示電源端，N為電源的中性點（簡稱中點），N為負(fù)載的中性 點。無論是三線制或四線制，流過每一相負(fù)載的相電流恒等于與之相連的端線中 的線電流：I I“邛（下標(biāo)I表示線的變量，下標(biāo)p表示相的變量）I I I I在四線制情況下，中線電流等于三個線電流的相量之和，即端線之間的電位差(即線電壓)和每一相負(fù)載的相電壓之間有下列關(guān)系:IlIIIII |UbcmUaUcI| IUca =Uc-Ua當(dāng)三相電路對稱時，線、相電壓和線、相電流都對稱，中線電流等于零，而 線、相電壓滿足:(2)三角形連接的負(fù)載如圖2所示：I線電流和相電流之間的關(guān)系如其特點是相電壓等于線電壓：-

3、 -.1A = AS G下:當(dāng)三相電路對稱時，線、相電壓和線、相電不得用于商業(yè)用途2.不對稱三相電路若負(fù)載不對稱，電源中點和負(fù)載中點的電位不流都對稱，此時線、相電流滿足:在三相三線制星形連接的電路中, 再相等，稱為中點位移，此時負(fù)載端各相電壓將不對稱，電流和線電壓也不對稱。在三相四線制星形連接的電路中，如果中線的阻抗足夠小，那么負(fù)載端各相電壓基本對稱，線電壓也基本對稱，從而可看出中線在負(fù)載不對稱時起到了很 重要的作用。但由于負(fù)載不對稱，因此電流是不對稱的三相電流， 這時的中線電 流將不再為零。在三角形連接的電路中，如果負(fù)載不對稱，負(fù)載的線、相電壓仍然對稱，但線、相電流不再對稱。如果三相電路其中

4、一相或兩相開路也屬于不對稱情況。3.三相負(fù)載接線原則連接后加在每相負(fù)載上的電壓應(yīng)等于其額定值。三、實驗設(shè)備1. 實驗電路板2. 三相交流電源3. 交流電壓表或萬用表4. 交流電流表5. 功率表6. 單擲刀開關(guān)7. 電流插頭、插座四、實驗內(nèi)容及步驟1.三相負(fù)載星形聯(lián)結(jié)按圖3-2接線，圖中每相負(fù)載采用三只白熾燈，電源線電壓為 220V o圖3-2三相負(fù)載星形聯(lián)結(jié)(1)測量三相四線制電源的線電壓和相電壓，記入表3-1(注意線電壓和相電壓的關(guān)系)。Uuv/VUvw/VUwu/VUun/VUvn/VUwn/V219218220127127127表3-1(2)按表3-2內(nèi)容完成各項測量，并觀察實驗中各白熾

5、燈的亮度。表中對稱負(fù)載時為每相開亮三只燈；不對稱負(fù)載時為U相開亮一只燈，V相開亮兩 只燈，W相開亮三只燈。測量值負(fù)載情況相電壓相電流中線電流中點電壓UunVUvn/VUwn VIu/AIv/AIw/AIn/AUnn/V對稱 負(fù)載有中線1241241240.2680.2660.2710無中線1251251230.2680.2670.2701不對稱負(fù)載有中線:1261251240.0960.1800.2710.158無中線167143780.1090.1920.22150表3-22. 三相負(fù)載三角形聯(lián)結(jié)按圖3-3連線。測量功率時可用一只功率表借助電流插頭和插座實現(xiàn)一 表兩用，具體接法見圖3-4所示

6、。接好實驗電路后，按表3-3內(nèi)容完成各項 測量，并觀察實驗中白熾燈的亮度。表中對稱負(fù)載和不對稱負(fù)載的開燈要求 與表3-2中相同。圖3-3三相負(fù)載三角形聯(lián)結(jié)圖3-4兩瓦特表法測功率測量值 負(fù)載情況、線電流(A)相電流(A)負(fù)載電壓(V)功率(W)IuIvIwIuvIvwIwuUuvUvwUwuP1P2對稱負(fù)載0.6000.5930.5980.3480.3450.352213212215-111-109不對稱負(fù) 載0.4280.3130.5080.1240.2340.355220217216-89.8-63.4表3-3五、實驗數(shù)據(jù)及分析1.根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，總結(jié)對稱負(fù)載星形聯(lián)結(jié)時相電壓和線電壓之間的數(shù)

7、值關(guān) 系，以及三角形聯(lián)結(jié)時相電流和線電流之間的數(shù)值關(guān)系。(1).星形連結(jié)：根據(jù)表3-1，可得：星形聯(lián)結(jié)情況下，不接負(fù)載時，各路之間的線電壓和各 分電源的相電壓都分別相同，即Uuv =Uvw=U wu=(218+219+220)/3=219V ； Uun=U vn=U wn=127V(本次實驗 中這三個電壓為手動調(diào)節(jié)所得)?？梢杂嬎悖?19/127=1.7244角，即：線電壓為相電壓的 后倍，與理論相符。根據(jù)表3-2，可得：星形聯(lián)結(jié)情況下，接對稱負(fù)載時，線電壓不變，仍為表 3-1中的數(shù)據(jù)；而相電壓在有中線都為124V，在無中線時分別為125V、125V、 123V，因此可認(rèn)為它們是相同的。由此，

8、得到的結(jié)論與上文相同，即：有中線時，219/124=1.7661 3 ,線電壓為相電壓的，3倍；無中線時，（125+125+123）/3=124.3,219/124.3=1.76193，線電壓為相電壓的 3 倍。綜上所述，在對稱負(fù)載星形聯(lián)結(jié)時，不論是否接上負(fù)載（這里指全部接上或全 部不接）、是否有中線，線電壓都為相電壓的3倍。（2）.三角形聯(lián)結(jié)2.根據(jù)表3-2的數(shù)據(jù)，按比例畫出不對稱負(fù)載星形聯(lián)結(jié)三相四線制（有中線）的電流向量圖，并說明中線的作用。3. 根據(jù)表3-3的電壓、電流數(shù)據(jù)計算總功率，并根據(jù)本實驗電路，可知負(fù)載電路均為功率因素為1，由此，可得：P= Iuv XUu3-3 得：不對稱負(fù)載星

9、形聯(lián)結(jié)三相四線制（有中 線）電流向量圖如左圖所示，根據(jù) Iu+Iv+Iw=In，且根據(jù)對稱關(guān)系三個相電流之 對稱勺夾不對稱負(fù)載三角形根結(jié)時的三畫 出lN?？梢姡琹N在數(shù)值的大小上和三個相電 匕較并不成線性關(guān)系，而在角度（相位）上也沒 有直觀的規(guī)律。這是因為 In是由三個互成 阻性，的不對電合流相位產(chǎn)生影量的，此 直流電路的電流有很多不同性質(zhì)，因而要 V講大小與方向結(jié)合計算才WU義。因而據(jù)表中線的作用：由左圖可知，在不對稱負(fù)載星形聯(lián)結(jié)（有中線）電路中，中線電流不對稱負(fù)載：計算值P=222.944W （222.944-220）/220=1.34%不對稱負(fù)載：計算值P=154.738W（154.73

10、8-153.2）/153.2=1.00%（注：功率表的正負(fù)不影響功率的測量流的流向而卩若去掉中線必會改變電路中電（即表負(fù)載中不對稱且無中線的情況），這時部分負(fù)載可能會由于電流過大而燒毀。因此中線起到了電路中作為各相電流的回路的作用，r 乂能夠量證各相負(fù)載兩端的電壓相5同2W ；（據(jù)!差3-2也可看出），就能夠保證負(fù)載正常運行，不致?lián)p壞。因此中線在星形聯(lián)結(jié)中是至關(guān)通過上述計算，可見用二功率表測量法測出的功率與分別測量各負(fù)載電流電壓而計算得出的功率非常接近，相差僅約 1%，因此可以認(rèn)為這兩種方法測得的 數(shù)據(jù)都是比較可靠的。這也表明該電路中只有負(fù)載端的負(fù)載在耗能， 而電路的其 他部分（如導(dǎo)線）幾乎沒

11、有能量損耗。但通過上述數(shù)據(jù)也可發(fā)現(xiàn)，兩組測量值都略小于計算值，分析有如下可能原 因：（1）.電路中可能存在多種因素導(dǎo)致功率因素小于1，功率表在測量時已將功率因素計算在內(nèi)，而計算值是將功率因素當(dāng)作1來算的，因此測量值會略小于計 算值。（2）.存在某種系統(tǒng)誤差，導(dǎo)致測量結(jié)果有一定的趨向性，但可能導(dǎo)致這種 誤差的因素有很多，比如儀表內(nèi)部因素、電路連接因素等，難以確定具體由何種 因素導(dǎo)致。（3）.存在隨機(jī)誤差，導(dǎo)致兩組測量值恰好都小于計算值，但這種可能 性不大。另外，顯然有：不對稱負(fù)載功率 對稱負(fù)載功率，這是因為在本實驗中，對 稱負(fù)載共開了 9盞燈，而不對稱負(fù)載只開了 6盞，而又因為在三角形聯(lián)結(jié)中各

12、負(fù)載所得的電壓相同（這在表3-3中也可看出），因此每盞燈所耗功率接近，導(dǎo)致 對稱負(fù)載功率大于不對稱負(fù)載。這完全是由實驗設(shè)計決定，而與對稱與否無關(guān)。六、實驗結(jié)論本次實驗是三相交流電路相關(guān)的實驗， 通過本次實驗，我們學(xué)習(xí)了三相交流 電路中三相負(fù)載的連接方法，了解了三相四線制中線的作用，并掌握三相電路中 功率的測量方法。這與我們書上學(xué)到的理論知識有很好的關(guān)聯(lián)性，在實驗過程中 將理論結(jié)合于實踐，使我們更好地掌握所學(xué)的知識。由于此次實驗內(nèi)容比較多，接線等操作也較為復(fù)雜，因此實驗過程中要十分 仔細(xì)。在嚴(yán)格按照實驗冊上所給電路連好線后，一定要再檢查一遍電路再開電源， 以免連接出錯損壞儀器。由于本次實驗采用上

13、百伏的電壓，因此實驗過程中務(wù)必 要注意安全，必須待電路檢查無誤后再開電源，一旦發(fā)生問題要先關(guān)閉電源再動 手更改連線。另外，由于本次實驗用到了較多燈泡，在拿取燈泡時需小心，以免 跌碎。另外，本次實驗需要記錄的數(shù)據(jù)也比較多，然而在后續(xù)的實驗數(shù)據(jù)處理中并 未完全用到。這些數(shù)據(jù)可以用于進(jìn)行其他要求之外的分析， 從而得出更多的結(jié)論； 或者，也可用于相互驗證，因為有些數(shù)據(jù)是有相關(guān)性的，比如三角形聯(lián)結(jié)中的線 電流和相電流，可以由相電流互成 120 o推出線電流的大小和方向。但也因為 有這些數(shù)據(jù)，可以比較計算值與測量值的異同， 從而得到更進(jìn)一步的分析，更深 入地了解三相交流電路。七、思考題1、請問三相負(fù)載按星

14、形或三角形連接，它們的線電壓與相電壓、線電流與相電 流有何關(guān)系？答：線電壓：兩相之間的電壓（實際也就是兩條相線之前的電壓）相電壓：一相對地的電壓（實際也就是相線與地之間的電壓， 中性線接地系 統(tǒng)也就是相線與中性線間的電壓，普通民用三相四線制線電網(wǎng)中即為火線和零線 間的電壓）線電流：導(dǎo)線上的電流。相電流：每一相上電流，星形負(fù)載時即為流過每一相負(fù)載的電流。三相交流電路中負(fù)載星形連接時對負(fù)載側(cè)：線電壓=1。732相電壓線電流=相電流。2、說明在三相四線制供電系統(tǒng)中，中線的作用是什么？答：首先，相四線是三根相線，一根PE線，即“中線” 正常情況下，三相負(fù)載平 衡時不需要N線的.PE用于接機(jī)殼，當(dāng)設(shè)備發(fā)生對機(jī)殼漏電時，地線將機(jī)殼與大地 接起來，避免觸電.第二，中線肯定不能接保險絲。三相中負(fù)載平衡時中線沒有電流通過， 但負(fù) 載不平衡時，中線上的電流是很大的，就是可能使三相相電壓失去平衡， 損壞用 電設(shè)備。僅供個人用于學(xué)習(xí)、研究；不得用于商業(yè)用途For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur f u r den pers?nlichen f u r Studien, Forschung, zu ko