三相电路实验报告

实验一

一、实验名称

    三相电路不同连接方法的测量

二、实验目的: 

1. 理解三相电路中线电压与相电压、线电流与相电流之间的关系。

2. 掌握三相电路的正确连接方法与测量方法。

三、实验原理

1．三相电路

三相电路在生产上应用最为广泛，发电和输配电一般都采用三相制。在用电方面，许多负载是三相的或连接成三相形式的，如三相交流电动机。

三相电路是由三相电源供电的电路。三个频率相同且随时间按正弦函数变换的电动势，如果每相电动势的振幅相等，相位依次相差120º，则称为三相电动势。产生对称三相电动势且各阻抗相等的电源称为对称电源。当三相电动势的相序依次为U相、V相和W相时，称为正序或顺序，反之称为负序或逆序。本实验在三相电源的相序为正序的情况下进行测量。

三相电源由DDSZ-1型实验台台面左侧的DD01三相调压交流电源提供。如下图所示。

在三相电路中，负载一般也是三相的，即由三个部分组成，每一部分称为一个相。如三相负载各相阻抗值相同，则称为对称三相负载。三相负载有两种连接方式：星形联结和三角形联结。

在三相电路中，电源或负载各相的电压称为相电压，端线之间的电压称为线电压；流过电源或负载各相的电流称为相电流，流过各端线的电流称为线电流。星形联结时，各相电压源的负极连在一起称为三相电源的中性点或零点。各相负载的一端接在一起称为负载的中性点或零点。电源的中性点与负载中性点的连线称为中性线或零线。流过中性线的电流称为中性线电流。

2．三相负载的星形联结（三相四线制）

3．三相负载的三角形联结

ou

负载为三角形联结时，线电压等于相电压。当电源与负载对称时，线电流和相电流在数值上的关系为。

四、实验设备

1．DDSZ-1型电机及电气技术实验装置

2．D42三相可调电阻器

3．D33交流电压表

4．D32交流电流表

五、实验内容与步骤

1. 组接实验电路；

2. 三相四线制，三相负载为星形联结时，分别测量线电压、相电压、线电流、相电流，记录实验数据。

表5-1

三相负载情况	UUV	UVW	UWU	UUN	UVN	UWN	IU	IV	IW	IN
负载对称	173.3	173.3	175.5	101.3	99.8	101.6	0.113	0.106	0.107	0
U相开路	174.1	174.2	176.3	102.1	99.9	101.9	0	0.106	0.107	0.106

3. 三相三线制，三相负载为星形联结时，分别测量线电压、相电压、线电流、相电流，记录实验数据。

表5-2

三相负载情况	UUV	UVW	UWU	UUN'	UVN'	UWN'	IU	IV	IW
负载对称	173.3	173.4	174.6	101.4	100.1	101.6	0.110	0.107	0.107
U相开路	174.9	174.1	176.8	101.9	99.9	102.0	0	0.091	0.092
U相短路	172.0	174.2	172.4	99.5	100.0	100.9	0.313	0.182	0.180

4、三相三线制，三相负载为三角形联结时，分别测量线电流、相电流，记录实验数据。

表5-3

三相负载情况	IU	IV	IW	IUV	IVW	IWU
负载对称	0.191	0.180	0.178	0.192	0.179	0.178
UV相开路	0	0.181	0	0	0.180	0

六、实验结果与分析

1. 画出电路图，列出实验所得数据表格。

A. 三相四线制，三相负载为星形联结时，分别测量线电压、相电压、线电流、相电流，记录实验数据。

(包括虚线)

表5-1

三相负载情况	UUV	UVW	UWU	UUN	UVN	UWN	IU	IV	IW	IN
负载对称	173.3	173.3	175.5	101.3	99.8	101.6	0.113	0.106	0.107	0
U相开路	174.1	174.2	176.3	102.1	99.9	101.9	0	0.106	0.107	0.106

B三相三线制，三相负载为星形联结时，分别测量线电压、相电压、线电流、相电流，记录实验数据。

(不包括虚线)

表5-2

三相负载情况	UUV	UVW	UWU	UUN'	UVN'	UWN'	IU	IV	IW
负载对称	173.3	173.4	174.6	101.4	100.1	101.6	0.110	0.107	0.107
U相开路	174.9	174.1	176.8	101.9	99.9	102.0	0	0.091	0.092
U相短路	172.0	174.2	172.4	99.5	100.0	100.9	0.313	0.182	0.180

C三相三线制，三相负载为三角形联结时，分别测量线电流、相电流，记录实验数据。

表5-3

三相负载情况	IU	IV	IW	IUV	IVW	IWU
负载对称	0.191	0.180	0.178	0.192	0.179	0.178
UV相开路	0	0.181	0	0	0.180	0

2. 分析三相电路中线电压与相电压，线电流与相电流的关系，用实验测得的数据验证对称三相电路中的关系。用实验数据和观察到的现象， 总结三相四线供电系统中中线的作用。当三相负载不对称时，中线提供各相电流的回路。

3. 不对称三角形联接的负载，能否正常工作？ 实验是否能证明这一点？

       能赞同

实验二

一.实验目的

    1.学习、掌握用三瓦计法和二瓦计法测量三相电路的有功功率。

2.了解上述两种方法在不同情况下的实用价值。

二.实验原理

  1. 三瓦计法测量功率电路

     三相四线制电路的总功率，通常用三只功率表测量功率。其接线如下图所示，分别测出A、B、C各相的有功功率相加而得到，即

P 总=PA+PB+PC,

图一. 三瓦计法测量功率电路

 2. 二瓦计法测量功率电路

     在三相三线制电路中，通常用二只功率表测量功率。其接线如图所示。功率表W1和W2的读数分别为P1和P2。三相电路的总功率等于 P1与 P2 的代数和。

P1=UACIAcosf1

P2=UBCIBcosf2

P 总=P1+P2

图二. 二瓦计法测量功率电路

二瓦计法测量三相电路的功率时，单只功率表的读数无物理意义。当负载为对称的星形连接时，由于中线中无电流流过，所以也可用二瓦计法测量功率。但是二瓦计法不适用于不对称三相四线制电

路。

三.实验仪器

1.电工实验台    1台

2.单相功率表    3只

3.三相电路实验板    1块

四.实验步骤

1.用白炽灯作为负载，按图一接线。即在三相四线制星形连接时分别用三瓦计法和二瓦计法测量负载功率，计算总功率并将实验数据填入表一内

2.按图一接线。在三相三线制和三相四线制两种不同星形连接时，其中A相为4uF的电容、B相和C相为2只串联的40W白炽灯。分别用三瓦计法和二瓦计法测量功率并所测得的数据加以比较后，计算总功率填入表一内。

3.在三相三线制星形连接时，A相为断路、B相和C相为2只串联的40W白炽灯时，分别用三瓦计法和二瓦计法测量功率，计算总功率并将实验数据填入表一内。

4.用白炽灯作为负载，接成三角形连接，分别用三瓦计法和二瓦计法测量负载功率。计算总功率并将实验数据填入表一内。

5.按图二接线。将负载接成三角形连接（负载AB为4uF电容、负载BC和我，负载CA为2只串联的40W白炽灯），分别用三瓦计法和二瓦计法测量负载功率，计算总功率并将实验数据填入表一内。

6.按图二接线。将负载接成三角形连接（AB相为断路、BC相和CA相为2只串联的40W白炽灯），分别用三瓦计法和二瓦计法测量负载功率，计算总功率并将实验数据填入表一内。

五、实验有关原理及原始计算数据，所应用的公式

1.三相四线制电路的总功率可通过用三只功率表（三瓦计法）分别测出A、B、C各相的有功功率相加而得到，即P=PA+PB+PC。当负载对称时，各相功率相等，因此可以只测任一相功率，再乘以三便可得到总功率。

2.在三相三线制电路中，无论负载对称或不对称，通常只用两只功率表来测量总功率。功率表W1和W2的读数分别为P1和P2。可以证明总功率

      P=P1+P2=UAC IAcos(UACIA)+UBCIB cos (UBCIB)

        =PA+PB+PC式中PA、PB、PC分别为负载等效星形连接时各相功率。功率表W1和W2读数的代数和等于负载消耗的总功率。单只功率表的读数无意义。若功率表的指针反转，可把功率表电流线圈两端的接线对换，但这时功率表的读数应取负值。

        因为对称四线制电路的中线内没有电流流过，所以二瓦计法仍然可以采用，但二瓦计法不适用于不对称四线制电路。对称三相电路中，两个功率表的读数分别为

          P1=UAC IAcos(UACIA)= UAC IAcos(30˚-Ф)

          P2= UBCIB cos(UBCIB)= UBCIB cos(30˚+Ф)

其中，Ф为相电流滞后于相电压的相位角，即负载阻抗角。由上述分析可知：当负载为纯电阻时，cosФ=0，P1、P2>0         

当负载的功率因数cosФ>0.5时，P1、P2读数不等，但都为正

   当负载的功率因数cosФ<0.5时，P1、P2读数不等，且有一个为负值

   当负载的功率因数cosФ=0.5时，P1、P2必有一个为零，一个为正

六.实验数据记录

  

	三瓦计法			二瓦计法
	PA / W	PB / W	PC / W	P1 / W	P2 / W
Y-Y（对称）	28.45	28.06	27.76	41.93	42.03
Y-Y （A=4uf）	0.83	75.47	32.84	52.97	55.31
Y-Y （A相开路）	0.01	22.75	22.49	0	45.54
Y-Yo （A=4uF）	0.95	28.19	28.22	-60.6	41.93
Y- ∆ 对称	62.7	62.99	.19	95.55	94.03
Y- ∆（AB相电容）	0.93	61.88	65.46	-116	245.9
Y- ∆（A相开路）	0.01	62.7	.13	.6	63.16

表一.实验数据记录

七、实验结果分析

	三瓦法	二瓦法
	PA + PB + PC / W	P1 + P2  / W
Y-Y（对称）	84.27	83.96
Y-Y （A=4uf）	109.14	108.28
Y-Y （A相开路）	45.25	45.54
Y-Yo（ A=4uf）	57.36	－18.67
Y- ∆ （对称）	1.88	1.58
Y- ∆（A相电容 ）	128.27	129.9
Y- ∆（A相开路）	126.84	127.76

八、实验结果分析

        实验数据表明：在三相四线制不对称联接不能用二瓦计法测量三相电路总功率。通常情况下，在三相四线制联接时采用三瓦计法测量电路总功率，三相三线制联接时采用二计法测量电路总功率。