《三相交流電路》實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、僅供個(gè)人參考中國(guó)石油大學(xué)（華東）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程名稱：電工電子學(xué)實(shí)驗(yàn)名稱：三相交流電路實(shí)驗(yàn)形式：在線模擬+現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐提交形式：在線提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)：_年級(jí)專業(yè)層次：15級(jí)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(shí)間：2016年 12 月 7日一、實(shí)驗(yàn)?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(cè)量方法。二、實(shí)驗(yàn)原理1.對(duì)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(duì)稱三相電壓。(1)星形連接的負(fù)載如圖1所示：(a)三相三線制(b)三相四線制圖1星

2、形連接的三相電路A、B、C表示電源端，N為電源的中性點(diǎn)(簡(jiǎn)稱中點(diǎn))，N'為負(fù)載的中性 點(diǎn)。無論是三線制或四線制，流過每一相負(fù)載的相電流包等于與之相連的端線中 的線電流：I I產(chǎn)"(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(gè)線電流的相量之和，即 一二端線之間的電位差(即線電壓)和每一相負(fù)載的相電壓之間有下列關(guān)系： IIII Ias 二UaS II IIUbc 三 Ub-Uc It IUca = Uc-Ua當(dāng)三相電路對(duì)稱時(shí)，線、相電壓和線、相電流都對(duì)稱，中線電流等于零，而 線、相電壓滿足：II i(2)三角形連接的負(fù)載如圖2所示： I其

3、特點(diǎn)是相電壓等于線電壓： 內(nèi)=線電流和相電流之間的關(guān)系如 = i 般-，si -i - j下：C 8 .當(dāng)三相電路對(duì)稱時(shí)，線、相電壓和線、相電流都對(duì)稱，此時(shí)線、相電流滿足：人寓 好2.不對(duì)稱三相電路在三相三線制星形連接的電路中，若負(fù)載不對(duì)稱，電源中點(diǎn)和負(fù)載中點(diǎn)的電位不 再相等，稱為中點(diǎn)位移，此時(shí)負(fù)載端各相電壓將不對(duì)稱，電流和線電壓也不對(duì)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(duì)稱，線電壓也基本對(duì)稱，從而可看出中線在負(fù)載不對(duì)稱時(shí)起到了很 重要的作用。但由于負(fù)載不對(duì)稱，因此電流是不對(duì)稱的三相電流， 這時(shí)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

4、對(duì)稱，負(fù)載的線、相電壓仍然對(duì)稱，但線、相電流不再對(duì)稱。如果三相電路其中一相或兩相開路也屬于不對(duì)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(shí)驗(yàn)設(shè)備1 .實(shí)驗(yàn)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、插座不得用于商業(yè)用途四、實(shí)驗(yàn)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。圖3-2三相負(fù)載星形聯(lián)結(jié)(1)測(cè)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/V21921

5、8220127127127表3-1(2)按表3-2內(nèi)容完成各項(xiàng)測(cè)量，并觀察實(shí)驗(yàn)中各白熾燈的亮度。表中對(duì)稱負(fù)載時(shí)為每相開亮三只燈；不對(duì)稱負(fù)載時(shí)為U相開亮一只燈，V相開亮兩只燈，W相開亮三只燈。測(cè)量值年青況相電壓相電流中線電流中點(diǎn)電壓Uun/VUvn/VUwn/VIu/AIv/AIw/AIn/AUnn/V對(duì)稱 負(fù)載后中線1241241240.2680.2660.2710無中線1251251230.2680.2670.2701不對(duì)稱 負(fù)載后中線：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

6、連線。測(cè)量功率時(shí)可用一只功率表借助電流插頭和插座實(shí)現(xiàn)一表兩用，具體接法見圖3-4所示。接好實(shí)驗(yàn)電路后，按表3-3內(nèi)容完成各項(xiàng) 測(cè)量，并觀察實(shí)驗(yàn)中白熾燈的亮度。表中對(duì)稱負(fù)載和不對(duì)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(cè)功率 測(cè)MK線電流(A)相電流(A)負(fù)載電壓(V)功率(W)IuIvIwIuvIvwIwuUuvUvwUwuPiP2對(duì)稱負(fù)載0.6000.5930.5980.3480.3450.352213212215-111-109不對(duì)稱負(fù) 載0.4280.3130.5080.1240.2340.355220217216-89.8-63.4表3-3五、實(shí)

7、驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析1.根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，總結(jié)對(duì)稱負(fù)裁星形聯(lián)結(jié)時(shí)相電壓和線電壓之間的數(shù)值關(guān)系，以及三角形聯(lián)結(jié)時(shí)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)裁時(shí)，各路之間的線電壓和各分電源的相電壓都分別相同， 即Uuv 二Uvw=U wu=(218+219+220)/3=219V; Uun=U vn=U wn=127V(本次實(shí)驗(yàn)中這三個(gè)電壓為手動(dòng)調(diào)節(jié)所得)。可以計(jì)算：219/127=1.7244即：線電壓為相電壓的而倍，與理論相符。根據(jù)表3-2 ,可得：星形聯(lián)結(jié)情況下，接對(duì)稱負(fù)裁時(shí)，線電壓不變，仍為表3-1中的數(shù)據(jù)；而相電壓在后中線都為124V ,在無中線時(shí)分

8、別為125V、125V、123V,因此可認(rèn)為它們是相同的。由此，得到的結(jié)論與上文相同，即：有中線時(shí)，219/124=1.7661%g，線電壓為相電壓的正倍；無中線時(shí)，（125+125+123）/3=124.3, 219/124.3=1.7619 y,線電壓為相電壓的 B 倍。綜上所述，在對(duì)稱負(fù)載星形聯(lián)結(jié)時(shí)，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(duì)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(jì)算總功率，并與兩瓦特表法的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行I根據(jù)本實(shí)驗(yàn)電路，

9、可知負(fù)載電路均為E功率因素為1,由此，可得：P= IuvXUu3-3 得：不對(duì)稱負(fù)載星形聯(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(duì)稱關(guān)系三個(gè)相電流之 對(duì)艙）夾黑夢(mèng)負(fù)嬴1，騎洲1劍蛙總！叱In?？梢?，In在數(shù)值的大小上和三個(gè)相電 匕淅不成線性關(guān)系，而在角度（相位）上也沒有直觀的規(guī)律。這是因?yàn)?In是由三個(gè)互成胤00，前bi咖雕瑪姬的則直流電路的電流有很多不同性質(zhì)，因而要V 點(diǎn)短皆UVW與W嫡UWU義。因而據(jù)表中線的作用：由左圖可知，在不對(duì)稱對(duì)稱負(fù)載：計(jì)算值P=222.944W（222.944-220）/220=1.34%不對(duì)稱負(fù)載：計(jì)算值 P=154.

10、738W（154.738-153.2）/153.2=1.00%（注：功率表的正負(fù)不影響功率的測(cè)量負(fù)載星形聯(lián)結(jié)（有中線）電路中，中線電流不 為您H峭p若去掉中線必會(huì)改變電路中電 流源盤=也爰店220（即表組 中不對(duì)稱且無中線的情況），這時(shí)部分負(fù)載 可能會(huì)由于電流過大而燒毀。因此中線起到了順史作為各相電流的回路的作用，r X 能的骨曲相P1由橘除俯沁曲U3-2也可看出），就能夠保證負(fù)載正常運(yùn)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(jì)算，可見用二功率表測(cè)量法測(cè)出的功率與分別測(cè)量各負(fù)載電流電壓而計(jì)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(cè)得的數(shù)據(jù)都是比較可靠的。這也表明該

11、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）幾乎沒有能量損耗。但通過上述數(shù)據(jù)也可發(fā)現(xiàn)，兩組測(cè)量值都略小于計(jì)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(cè)量時(shí)已將功率因素計(jì)算在內(nèi)，而計(jì)算值是將功率因素當(dāng)作1來算的，因此測(cè)量值會(huì)略小于計(jì) 算值。（2）.存在某種系統(tǒng)誤差，導(dǎo)致測(cè)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(cè)量值恰好都小于計(jì)算值，但這種可能 性不大。另外，顯然有：不對(duì)稱負(fù)載功率 對(duì)稱負(fù)載功率，這是因?yàn)樵诒緦?shí)驗(yàn)中，對(duì) 稱負(fù)載共開

12、了 9盞燈，而不對(duì)稱負(fù)載只開了 6盞，而又因?yàn)樵谌切温?lián)結(jié)中各 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(duì)稱負(fù)載功率大于不對(duì)稱負(fù)載。這完全是由實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)決定，而與對(duì)稱與否無關(guān)。 六、實(shí)驗(yàn)結(jié)論本次實(shí)驗(yàn)是三相交流電路相關(guān)的實(shí)驗(yàn)， 通過本次實(shí)驗(yàn)，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(cè)量方法。這與我們書上學(xué)到的理論知識(shí)有很好的關(guān)聯(lián)性，在實(shí)驗(yàn)過程中 將理論結(jié)合于實(shí)踐，使我們更好地掌握所學(xué)的知識(shí)。由于此次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容比較多，接線等操作也較為復(fù)雜，因此實(shí)驗(yàn)過程中要十分 仔細(xì)。在嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)冊(cè)上所給電路連好線后，一定要

13、再檢查一遍電路再開電源， 以免連接出錯(cuò)損壞儀器。由于本次實(shí)驗(yàn)采用上百伏的電壓，因此實(shí)驗(yàn)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(dòng) 手更改連線。另外，由于本次實(shí)驗(yàn)用到了較多燈泡，在拿取燈泡時(shí)需小心，以免 跌碎。另外，本次實(shí)驗(yàn)需要記錄的數(shù)據(jù)也比較多，然而在后續(xù)的實(shí)驗(yàn)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(yàn)證，因?yàn)橛行?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?yàn)?有這些數(shù)據(jù)，可以比較計(jì)算值與測(cè)量值的異同， 從而得到更進(jìn)一步

14、的分析，更深 入地了解三相交流電路。七、思考題1、請(qǐng)問三相負(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？答：線電壓：兩相之間的電壓（實(shí)際也就是兩條相線之前的電壓）相電壓：一相對(duì)地的電壓（實(shí)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(shí)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(shí)對(duì)負(fù)載側(cè)：線電壓=1 0 732相電壓線電流二相電流。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

15、”.正常情況下，三相負(fù)載平 衡時(shí)不需要N線的.PE用于接機(jī)殼，當(dāng)設(shè)備發(fā)生對(duì)機(jī)殼漏電時(shí)，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(xiǎn)絲。三相中負(fù)載平衡時(shí)中線沒有電流通過， 但負(fù) 載不平衡時(shí)，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(gè)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 kommerziellen Zwecken verwendet