实验1.9 三相交流电路的测量

一、实验目的

1.熟悉三相负载的联接方式，建立对称与不对称负载

的概念,加深对三相交流电路中电压、电流之间关系的理解。

2.掌握三相功率的测量方法。

3.了解三相交流电相序测定的方法。

二、实验任务

1、用若干个15W灯泡组成三角形联接电路，用

两表法完成电路的线电压、线电流、相电流和功率的

测量。负载情况和电源电压符合如下要求：

(1)每相45W(电源线电压U l=220V)。

(2)U 相15W 、V 相30W 、W 相45W(电源线电压U l =220V)。

三相

自耦

调压器

C

∙

UV

U ∙

VW

U ∙

WU

U ∙

U

∙

V

∙

W

I

*

I

U W

U

*

P 1

P 2

X

Y

Z

∙

V

I ∙

W

I ∙

WU

U ∙

U

I ∙

UV

U ∙

VW

U ∙

UV

I ∙

VW

I ∙

WU

I B

A

I

*

I

U *

U

W

(1)每相45W(采用一表法，电源线电压U

l

=220V)。

(2)U相15W、V相30W、W相45W(采用三表法，

电源线电压U

l =220V)。

2.用若干个15W灯泡组成星形联接电路，完成电路分别在有中线和无中线时的线电压、相电压、线电流和功率的测量。负载情况和功率表接线分别符合如下要求：

∙

W

U ∙

V

U N

三相

自耦

调压器

C

Z

V I ∙

Y

B

U*U A

X

PW U*U I* I W PV

I* I

U*U W

P U

I* I W

∙V ∙

U ∙W

∙

UV U ∙

W V U ∙

WU

U ∙

U

I ∙W

I ∙

N

I ∙

U

U

3.完成由两个15W （或40W ）白炽灯和一个1u F(或2.5u F)电容组成的星形联接相序判断电路的测试。记录各相电流，得出相序结果。

N ′X C

W

V

U L 1L 2L 3

V

U ∙

W

U ∙

Y,Z

U

U ∙

三、实验设备

三相自耦调压器、交流挂箱上三相负载灯泡、电容器组/500V、电流插座、交流电流表、智能型数字功率表、数字万用表、导线。

四、实验原理

对称三相交流电源是由三个同频率、等幅值而相位依次相差120°的正弦电压源按星形(Y)或三角形(△)的联接方式联接的电路。它有三相三线制和三相四线制两种结构。

在负载对称三相电路中，负载作星形(Y)联接(即各

相尾部相联)时，其线电压U l是相电压U

P

的倍，且线电

压超前相电压30°，线电流I l等于相电流I

P

。负载作三角形(△)联接(即各相间首尾相联)时，其线电流I l是相

电流I

P 的倍，且线电流滞后相电流30°。

3 3

负载不对称的星形联接的低压三相电路一般都采用三相四线制。因为如果不接中线，则由于中性点的位移造成各相负载的额定电压得不到保证，会使负载不能正常工作，甚至遭受损坏。接中线可以保证各相负载获得额定电压且互不影响。

中线的

重要性

三相负载所吸收的总有功功率等于各相负载有功功率之和。

三相四线制负载对称的电路采用一表法测量，功率表测出任一相的功率，乘三即得三相负载的总功率。而负载不对称电路则用三表法测量，三只功率表测出各相功率相加即得三相负载的总功率。

三相三线制电路采用两表法测量。两只功率表

读数之和等于三相负载的总功率。

三相电源的相序的判定。在实际应用时可用专门

的相序仪测定，也可以通过一个电容与两个灯泡组成

不对称三相三线星形联接电路来进行相序测定。由于

电路为不对称负载，导致负载中性点发生位移，造成某两相负载工作电压较大地偏离额定电压。假设指定电容所在的电源相为u 1相，则灯较亮的电源相为u 2相，灯较暗的电源相为u 3相。(电路参数可尽量满足R = 条件，以使灯有明显的明亮区别)。

C 11.用万用表的

档判断功率表的电流线圈中的

熔断器导通情况。2.通过调节柜体左侧三相调压器同轴旋钮，将电源线电压调至220V ，关掉电源进行联线。

五、实验步骤

三相负载灯泡 B Y A X C Z

U 相负载

开关均处断开状态V 相负载W 相负载

相电流插座

钮子开关

断通电流插座电容器组交流挂箱

U UV U VW

U WU I W I U

I V

I VW I WU

P 1

P 2I UV 3.负载三角形联接。按图所示电路联接线路。先将负载白炽灯按各相始、末端(A 与Z 、B 与X 、C 与Y)相联的三角形(△)联接方式接线。然后将功率表标有“I*”的电流线圈与标有“U*”电压线圈同名端相联，按照先串联回路联接，后并联回路联接的原则接线。

不要带电接、拆线

两瓦特表联接（按图给出的是（I

U 、U

UV

）与（I

W

、

U WV ）联接方法接线）。将三相三线制任两相电源(u相、

w相)经两个功率表P1、P2的电流线圈联接于测线电流I

U 、

I W 的电流插座一端，再通过I

U

、I

W

的电流插座另一端串

接到相对应的两相负载白炽灯始端A和始端C。

另一相未串联电流线圈的电源相(v相) 联接于测线电流I

V

的电流插座一端，再通过电流插座另一端串接到相对应相负载白炽灯始端B。并将两个功率表标有“U”电压线圈与该相电源相联。

按“开机操作”程序进行操作。检查线路无误后，按下绿色“启动”按钮，绿灯亮，红灯灭。调节三相自耦调压器同轴旋钮，用万用表监测调压器输出的线电压U UV ，当万用表的有效值示数U UV =220V 时，停止调压。测试此时相关数据并记录于表1-9-1第一行中。完成三相三线制三角形(△)接线负载对称电路的参数测量。验证电路线电压与相电压、线电流与相电流的关系。对称负载状态。通过操作开关，使得白炽灯处于对称负载(每相45W 亮3盏灯)状态工作。

负载不对称三角形联接（功率表仍然采用两瓦特

表接线）。

不对称负载状态。通过操作开关，控制各相白炽灯亮灯的瓦数，使得u相处于15W(亮一盏灯)、v相处

于30W(亮两盏灯)、w相处于45W(亮三盏灯)的不对称

分布工作状态,将相关数据记录于表1-9-1第二行中。

将三相自耦调压器调至零，并按下红色“停止”按钮，红灯亮，绿灯灭。拆除线路。将钥匙式总开关置于“关”位置, 此时红色按钮灭。实验结束。完成三相三线制三角形(△)接线负载不对称电路的参数测量。验证电路线电压与相电压、线电流与相电流的关系。

负载功率负载线(相)电

压/V

负载线电流

/mA

负载相电流

/mA

负载三相功率

/W

U相V相W相U

UV U

VW

U

WU

I

U

I

V

I

W

I

UV

I

VW

I

WU

P

1

P

2

P

负载对称

45W45W45W 负载不对称15W30W45W 两表法P=P1+P2

表1-9-1 三相电路三角形(△)联接的参数测试

中线的重要性4.负载对称星形联接。将功率表的电流线圈与电压线圈同名端相联。遵照电流线圈串联在回路中，电电压线圈并联在回路上的原则进行接线。按照下图动画先将负载灯泡按各相尾部相联的星形联接方式接线,然后将三相四线制某相电源经功率表(一表法)的电流线圈串联于其中一相负载灯泡，另两相电源直接接入负载灯泡，中线N 经电流插座(测中线电流)串入负载灯泡尾部。将电压线圈非同名端与中线N 相联。通过钮子开关控制灯泡按对称负载(每相45W )状态工作，经检查无误后方可通电，完成三相四线制负载对

称电路的参数测量。负载不对称星形联接。功率表按三表法接线。如果装置上没有三个功率表，可以在一表法的接线电路

基础上，通过钮子开关控制各相灯泡亮灯的瓦数，使得接功率表的一相分别为15W 、30W 、45W ，并保持三相负载各相始终处在15W 、30W 、45W 的不对称分布工作状态，即可实现三表法的参数测量。U UV

U VW U WU I W

I U I V U U P U

U V U W

·I 星形联接无中线供电，只需断开中线接入负载灯泡尾部的线即可，测试方法与三相四线制供电相同。

不要带电接、拆线

负载

线电压/V

负载

相电压/V

负载线(相)

电流/mA

中线

电流/mA

负载

三相功率/W U

相

V

相

W

相U UV U VW U WU U U U V U W I U I V I W I N P U P V P W P

有中线

负载对称45

W

45

W

45

W 负载不对称15

W

30

W

45

W

无中线

负载对称45

W

45

W

45

W 负载不对称15

W

30

W

45

W

表1-9-2 三相电路星形(Y)联接的参数测试

从实验结果表1-9-2的数据发现，当负载星形

联无中线时，如果负载不对称，则各相电压不对称，使得负载的额定电压得不到保证。这在实际

应用中会造成负载不能正常工作，甚至遭受损坏。

将三相自耦调压器调至零，并按下红色“停止”按钮，红灯亮，绿灯灭。拆除线路。完成负载无中性线联接的电路的参数测量。验证电路线电压与相电压、线电流与相电流的关系。

5.按下图联接成一个三相三线制负载星形联接的电路(各相尾部相联)，假设指定电容所在电源相

为u

1相，则较亮的电源相为u

2

相，灯较暗的电源相

为u

3

相。记录各相电流。

u1

u2

u3

N ′X C

W V U

L 1

L 2

L 3V U ∙W U ∙Y,Z

U U ∙电路满足电阻R ＝使灯有明显的明亮区别

C ω1根据每相亮的灯泡瓦数之和,求出电阻,代入上式求出电容

相序测试

负载所在相

U相V相W相项目名称

电流/A

电压/V

用(√)设电容所在相

用(√)注明较亮的相

用(√)注明较暗的相

由上述得出电源相序

六、实验报告要求

1. 画出实验电路与表格，写出实验的简要过程与步骤。

2.完成任务1的三角形(△)联接（负载对称和负载不对称）电路的测试记录。验证电路线电压与相电压、线电流与相电流的关系。

3.完成任务2的星形(Y)联接（负载对称和负载不对称）电路的测试记录。验证电路线电压与相电压、线电流与相电流的关系。

4.根据测试结果，得出负载星形(Y)和三角形(△)联接电路的特点。

相，判别相序，并记录各

5.指定电容所在相为u

1

相电流。

6.完成思考题。

七、注意事项

为避免灯泡烧掉，根据负载三角形接线的特点和

星形三相三线制(无中线)的特点，供电电源线电压为220V。

对于强电实验决不允许带电接、拆线。发生异常现象，立即切断电源开关。

用万用表的档，判断功率表的电流线圈中的熔断器与日光灯管的熔断器的导通情况。

测量灯泡的相电压时应测量灯泡两端的相电压。

八、补充思考题

1．为什么中线上不允许接保险丝？说明三相四线制中线在电路中的作用。

2．白炽灯的额定工作电压为220V。在实验室做白炽灯星形联接的电路实验时，为什么要将电源线电压调至

220V，使得白炽灯处于低于额定电压状态下工作？请说明原因。

3．三相四线制电路中，若将中性线与一根相线接反了将产生什么现象？