實驗6三相電路電壓、電流及功率的測量

1、一實驗?zāi)康?、練習(xí)三相負(fù)載的星形聯(lián)接和三角形聯(lián)接；2、了解三相電路線電壓與相電壓，線電流與相電流之間的關(guān)系；3、了解三相四線制供電系統(tǒng)中，中線的作用；4、觀察線路故障時的情況；5、學(xué)會用功率表測量三相電路功率的方法。二原理說明1.三相電壓、電流的測量電源用三相四線制向負(fù)載供電，三相負(fù)載可接成星形（又稱Y形）或三角形（又稱形）。當(dāng)三相對稱負(fù)載作Y形聯(lián)接時，線電壓是相電壓UP的倍，線電流等于相電流，即：，流過中線的電流N；作形聯(lián)接時，線電壓UL等于相電壓UP，線電流IL是相電流IP的倍，即：不對稱三相負(fù)載作Y聯(lián)接時，必須采用YO接法，中線必須牢固聯(lián)接，以保證三相不對稱負(fù)載的每相電壓等于電源的相電壓

2、（三相對稱電壓）。若中線斷開，會導(dǎo)致三相負(fù)載電壓的不對稱，致使負(fù)載輕的那一相的相電壓過高，使負(fù)載遭受損壞，負(fù)載重的一相相電壓又過低，使負(fù)載不能正常工作；對于不對稱負(fù)載作 聯(lián)接時，ILIp，但只要電源的線電壓UL對稱，加在三相負(fù)載上的電壓仍是對稱的，對各相負(fù)載工作沒有影響。本實驗中，用三相調(diào)壓器調(diào)壓輸出作為三相交流電源，用三組白熾燈作為三相負(fù)載，線電流、相電流、中線電流用電流插頭和插座測量。 2三相功率的測量（1）三相四線制供電，負(fù)載星形聯(lián)接（即Y0接法）圖6-1對于三相不對稱負(fù)載，用三個單相功率表測量，測量電路如圖6-1所示，三個單相功率表的讀數(shù)為W1、W2、W3，則三相功率PW1W2W3，這

3、種測量方法稱為三瓦特表法；對于三相對稱負(fù)載，用一個單相功率表測量即可，若功率表的讀數(shù)為W，則三相功率P3W，稱為一瓦特表法。（2）三相三線制供電三相三線制供電系統(tǒng)中，不論三相負(fù)載是否對稱，也不論負(fù)載是接還是接，都可用二瓦特表法測量三相負(fù)載的有功功率。測量電路如圖6-2所示，若兩個功率表的讀數(shù)為W1、W2，則三相功率，圖6-2其中為負(fù)載的阻抗角（即功率因數(shù)角），兩個功率表的讀數(shù)與有下列關(guān)系：當(dāng)負(fù)載為純電阻，0，W1W2，即兩個功率表讀數(shù)相等；當(dāng)負(fù)載功率因數(shù)，將有一個功率表的讀數(shù)為零；圖6-3當(dāng)負(fù)載功率因數(shù)，則有一個功率表的讀數(shù)為負(fù)值，該功率表指針將反方向偏轉(zhuǎn)，指針式功率表應(yīng)將功率表電流線圈的兩個

4、端子調(diào)換（不能調(diào)換電壓線圈端子），而讀數(shù)應(yīng)記為負(fù)值。對于數(shù)字式功率表將出現(xiàn)負(fù)讀數(shù)。（3）測量三相對稱負(fù)載的無功功率對于三相三線制供電的三相對稱負(fù)載，可用一瓦特表法測得三相負(fù)載的總無功功率Q，測試電路如圖6-3所示。功率表讀數(shù)，其中為負(fù)載的阻抗角，則三相負(fù)載的無功功率 。三實驗設(shè)備1三相交流電源2交流電壓表、電流表 3NEEL17或EEL55或MEEL02四實驗內(nèi)容1三相電壓、電流的測量（1）三相負(fù)載星形聯(lián)接（三相四線制供電）圖6-4實驗電路如圖6-4所示，將白熾燈按圖所示，連接成星形接法。用三相調(diào)壓器調(diào)壓輸出作為三相交流電源，具體操作如下：將三相調(diào)壓器的旋鈕置于三相電壓輸出為0V的位置（即逆時

5、針旋到底的位置），然后旋轉(zhuǎn)旋鈕，調(diào)節(jié)調(diào)壓器的輸出，使輸出的三相線電壓為220。測量線電壓和相電壓，并記錄數(shù)據(jù)。在用到NEEL-17組件時，兩個燈炮應(yīng)該串聯(lián)，做不對稱實驗時，將第四相燈泡并到另三相燈泡的任意一相即可。在有中線的情況下，用高壓電流取樣導(dǎo)線測量三相負(fù)載對稱和不對稱時的各相電流、中線電流,并測量各相電壓，將數(shù)據(jù)記入表6-1中，并記錄各燈的亮度。在無中線的情況下，測量三相負(fù)載對稱和不對稱時的各相電流、各相電壓和電源中點N到負(fù)載中點N的電壓UNN，將數(shù)據(jù)記入表6-1中，并記錄各燈的亮度。表6-1 負(fù)載星形聯(lián)接實驗數(shù)據(jù)中線連接每相燈組數(shù)負(fù)載相電壓（V）電流（A）UNN（V）亮度比較A、B、C

6、ABCUAUBUCIAIBICIN有1111211斷開2無1斷開2121111(2)三相負(fù)載三角形聯(lián)接實驗電路如圖6-5所示，將白熾燈按圖所示，連接成三角形接法。調(diào)節(jié)三相調(diào)壓器的輸出電壓，使輸出的三相線電壓為220V。測量三相負(fù)載對稱和不對稱時的各相電流、線電流和各相電壓，將數(shù)據(jù)記入表6-2中，并記錄各燈的亮度。圖6-5表6-2 負(fù)載三角形聯(lián)接實驗數(shù)據(jù)每相燈組數(shù)相電壓（V）線電流(A）相電流(A）亮度比較A-BB-CC-AUABUBCUCAIAIBICIABIBCICA1111212三相功率的測量（1）三相四線制供電，測量負(fù)載星形聯(lián)接（即Y0接法）的三相功率用一瓦特表法測定三相對稱負(fù)載三相功率

7、，實驗電路如圖6-6所示，線路中的電流表和電壓表用以監(jiān)視三相電流和電壓，不要超過功率表電壓和電流的量程。經(jīng)指導(dǎo)教師檢查后，接通三相電源開關(guān)，將調(diào)壓器的輸出由0調(diào)到220V（線電壓），按表6-3的要求進(jìn)行測量及計算，將數(shù)據(jù)記入表中。圖6-6用三瓦特表法測定三相不對稱負(fù)載三相功率，本實驗用一個功率表分別測量每相功率，實驗電路如圖6-6所示，步驟與相同，將數(shù)據(jù)記入表6-3中。 表6-3 三相四線制負(fù)載星形聯(lián)接數(shù)據(jù)負(fù)載情況開燈組數(shù)測量數(shù)據(jù)計算值A(chǔ)相B相C相PA (W)PB (W)PC (W)P(W)Y接對稱負(fù)載111Y接不對稱負(fù)載121（2）三相三線制供電，測量三相負(fù)載功率用二瓦特表法測量三相負(fù)載Y連

8、接的三相功率，實驗電路如圖6-7(a)所示，圖中三相燈組負(fù)載見圖(b)，經(jīng)指導(dǎo)教師檢查后，接通三相電源，調(diào)節(jié)三相調(diào)壓器的輸出，使線電壓為220V，按表6-4的內(nèi)容進(jìn)行測量計算，并將數(shù)據(jù)記入表中。將三相燈組負(fù)載改成接法，如圖()所示，重復(fù)的測量步驟，數(shù)據(jù)記入表6-4中。圖6-7表6-4三相三線制三相負(fù)載功率數(shù)據(jù)負(fù)載情況開燈 組數(shù)測量數(shù)據(jù)計算值相 B相C相P1(W)P2(W)P(W)Y接對稱負(fù)載1 1 1Y接不對稱負(fù)載1 2 1接不對稱負(fù)載1 2 1接對稱負(fù)載1 1 13設(shè)計型實驗現(xiàn)有60W/220V的燈泡4個，2µF/450V的電容1個，試設(shè)計一個三相交流電的相序指示器，要求用燈泡的亮

9、度的差異可以判斷A、B、C三相電源的相序。設(shè)計該實驗的電路圖，說明原理，并判斷實驗臺上電源板的相序是否正確。（注意：實驗臺上的線電壓是380V，燈泡的耐壓是250V，將兩個燈泡串聯(lián)可以提高總的耐壓。不正確的設(shè)計可能會損壞燈泡！將電路圖及實驗方案交由指導(dǎo)教師審查通過后，方可允許進(jìn)行實驗）。五實驗注意事項1每次接線完畢，同組同學(xué)應(yīng)自查一遍，然后由指導(dǎo)教師檢查后，方可接通電源，必須嚴(yán)格遵守先接線，后通電；先斷電，后抓線的實驗操作原則。2星形負(fù)載作短路實驗時，必須首先斷開中線，以免發(fā)生短路事故。3測量、記錄各電壓、電流時，注意分清它們是哪一相、哪一線，防止記錯。4實驗時，應(yīng)將每相的兩個燈泡串聯(lián)，做不對

10、稱實驗時，將第四相并到其他三相的另一相上。5.每次實驗完畢，均需將三相調(diào)壓器旋鈕調(diào)回零位，如改變接線，均需新開三相電源，以確保人身安全。六預(yù)習(xí)與思考題1三相負(fù)載根據(jù)什么原則作星形或三角形連接？本實驗為什么將三相電源線電壓設(shè)定為220V？2三相負(fù)載按星形或三角形連接，它們的線電壓與相電壓、線電流與相電流有何關(guān)系？當(dāng)三相負(fù)載對稱時又有何關(guān)系？3說明在三相四線制供電系統(tǒng)中中線的作用，中線上能安裝保險絲嗎？為什么？4復(fù)習(xí)二瓦特表法測量三相電路有功功率的原理。5復(fù)習(xí)一瓦特表法測量三相對稱負(fù)載無功功率的原理。6測量功率時為什么在線路中通常都接有電流表和電壓表？七實驗報告要求1根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，在負(fù)載為星形連接時，在什么條件下成立？在三角形連接時，在什么條件下成立？ 2用實