实验十一 三相交流电路的测量

一. 实验目的

1.学会三相负载的星形和三角形的连接方法，掌握这两种接法的线电压和相电压，线电流和相电流的测量方法。

2.观察分析三相四线制中，当负载不对称时中线的作用。

3.了解相序的测量方法。

二  实验原理及内容说明

将三相灯箱负载（实验图11-1）各相的一端U2、V2、W2接在一起，形成中点，各相的另一端（U1、V1、W1），则分别接至三相电压，即为星形连接。这时相电流等于线电流，如电源为对称三相电压，在负载对称时它们的有效值相差倍，即U线=U相

图11-1

    这时各相电流也对称，电源中点与负载中点之间的电压为零，如用中线将两中点之间连接起来，中线电流也等于零，如果负载不对称，则中线就有电流流过，这是如将中线断开，三相负载的各相电压不在对称，各相电灯出现亮、暗不同的现象，这就是中点位移引起各相电压不等的结果。

如果将实验图11-1的三相负载的U2与V1，Ｕ2与W1，U1与W2分别相连，再在这些连接点上引出三根导线至三项电源，即为三角形连接。这时线电压等于相电压，但线电流为对应的两相电流的矢量差，负载对称时，它们有倍的关系，即

I线=  I相

若负载不对称，虽然有倍的关系，但线电流仍然为相应的相电流矢量差。这时只有通过矢量图方能计算它们的大小和相位。

三．仪器设备和选用挂箱

1.三相负载星形连接

（1）将GDS-08上三相灯箱负载按星形接法连接，并接至GDS-01上三相电源输出端子U、V、W、N，将开关置于联调状态，并将GDS-09上的电流插孔串接在回路中，便于测量线电流，调节旋钮三相电压同时升高，将三相相电压调至220V。

图11-2 负载的星形连接

（2）测三相负载对称时，有中线情况下各线电压Uab、Ubc、Uca，相电压Ua、Ub、Uc各线电流，Ia、Ib、Ic和中线电流I０的数值，记入表11-1中。(3)　三相负载仍对称，将中线拆除测各线电压、相电压、线电流、相电流及负载中点和电源中点的电压，记入表11-1中。看一看此时三相箱灯的亮度是否有所不同

（3）在有中线时，测量三相负载不对称情况下各线电压、相电压、相电流及中线电流，并观察一下三相灯的亮度是否有所不同。

（4）在没有中线时，测量三相负载不对称情况下各线电压、相电压、相电流、负载中点与电源中点之间的电压，观察此时三相灯的亮度是否不同，分析中线的作用。

（5）分析当负载作星形连接时，相、线电流之间的关系。

2.三相负载三角形连接

（1）三相负载接成三角形连接，三相电源线电压调至220V，按图10-3接法串入电流插孔，测量三相负载对称时，各线电压、线电流，一一记入表11-2中。

（2）三角形负载不对称时：A相亮一盏灯，B相亮两盏，C相亮三盏，再按上述方法测量线电压相电压、相电流。记入11-3表中。

（3）分析当负载作三角形连接时，相、线电流之间的关系。

图11-3 三角形连接原理图 

注意：

1.三相负载星形连接时，一相短路时千万不能接中线。

2.三相负载三角形连接时，线电压不能超过220Ｖ。

五．实验结果

表11-1 星形连接

 测量值

负载

表11-2 三角形连结

测量值

负载

（1）GDS-08挂箱上为白炽灯和电容器组成的三相负载电路，有三路２5W灯负载和一路1μF电容，一路2μF电容无功率负载，它们都可接入或拆除，当需要不对称负载时可任意选择每相通断灯泡的个数。

（2）白炽灯的额定电压为220V，电容器的额定电压为400V，实验时注意在各种接法下，加在灯上电压不超过额定电压，在三角形接线时由于相电压等于线电压，所以不能使用380V线电压，可通过电源控制屏上三相调压旋钮将线电压调至220V。星形连接时，若负载不对称且无电源中线时，由于负载中性点的浮动也可能产生某相电压过高的状态，这时亦应调低线电压再进行测量。

（3）本实验中不加无功负载，因此可将电容支路断路。

七．实验报告

1.根据实验数据总结星形连接时对称负载相电压与线电压之间的数值关系。

2.根据实验数据总结三角形连接时对称负载相电流与线电流之间的数值关系。

3.根据实验数据按比例画出不对称负载星形连接三相三线制电压相量图和三相四线制电流相量图。

八．思考题

1.说明中线的作用。

2.三相负载根据什么条件决定采用星形或三角形连接。

3.一相短路时，能否用中线，为什么？