三相交流电路-电工电子学实验报告.pdf
实验报告 课程名称：电工电子学 指导老师：张伯尧 成绩：_ _ 实验名称：三 相 交 流 电 路 一、实验目的和要求 二、实验设备 三、实验内容 四、实验结果 五、心得 一、实验目的 一、实验目的 1学习三相交流电路中三相负载的连接。2了解三相四线制中线的作用。3.掌握三相电路功率的测量方法。二、主要仪器设备 1.实验电路板 2.三相交流电源（220V）3.交流电压表或万用表 4.交流电流表 5.功率表 6.单掷刀开关 7.电流插头、插座 三、实验内容 1.三相负载星形联结 按图 1 接线，图中每相负载采用三只白炽灯，电源线电压为 220V。图 1 1)测量三相四线制电源各电压（注意线电压和相电压的关系）。U/V U/V U/V U/V U/V U/V 2170 2180 2170 1270 表 1 2)按表 2 内容完成各项测量，并观察实验中各电灯的亮度。表中对称负载时为每相开亮三只灯；不对称负载时为 U 相开亮 1 只灯，V 相开亮 2 只灯，W 相开亮 3 只灯。测量值 负载情况 相电压 相电流 中线电流 中点电压 U/V U/V U/V I/A I/A I/A I/A U/V 对称负载 有中线 124 124 124 0 0 无中线 0 不对称负载 有中线 124 125 124 0 无中线 168 144 77 0 表 2 2.三相负载三角形联结 按图 2 接线。测量功率时可用一只功率表借助电流插头和插座实现一表两用，具体接法见图 3 所示。接好实验电路后，按表 3 内容完成各项测量，并观察实验中电灯的亮度。表 3 中对称负载和不对称负载的开灯要求与表 2 中相同。三相负载三角形联结记录数据 测量 值 负载 线电流（A）相电流（A）负载电压（V）功率（W）I I I I I I U U U P P 对称负载 211 211 211 不对称负载 215 213 212 表 3 四、实验总结 1.根据实验数据，总结对称负载星形联结时相电压和线电压之间的数值关系，以及三角形联结时相电流和线电流之间的数值关系。(1).星形连结：根据表 1，可得：星形联结情况下，不接负载时，各路之间的线电压和各分电源的相电压都分别相同，即 U=U=U=(217+217+218)/3=217V；U=U=U=127V(本次实验中这三个电压为手动调节所得)。可以计算：217/127=3，即：线电压为相电压的3倍，与理论相符。根据表 2，可得：星形联结情况下，接对称负载时，线电压不变，仍为表 1 中的数据；而相电压在有中线都为 124V，在无中线时分别为、，因此可认为它们是相同的。由此，得到的结论与上文相同，即：有中线时，219/124=3，线电压为相电压的3倍；无中线时，(125+125+123)/3=，219/=3，线电压为相电压的3倍。综上所述，在对称负载星形联结时，不论是否接上负载(这里指全部接上或全部不接)、是否有中线，线电压都为相电压的3倍。(2).三角形联接：根据表 3，可得：三角形联结情况下，接对称负载时，线电流为：（+）/3=,相电流为（+）/3=,因此，=3，综上所述，在对称负载三角形结时，线电流都为相电流的3倍。2.根据表 3-2 的数据，按比例画出不对称负载星形联结三相四线制(有中线)的电流向量图，并说明中线的作用。不对称负载星形联结三相四线制(有中线)电流向量图如图所示，根据 I+I+I=I，且根据对称关系三个相电流之间的夹角各为 120，因而根据几何关系画出 I。可见I在数值的大小上和三个相电流并不成线性关系，而在角度(相位)上也没有直观的规律。这是因为 I是由三个互成 120的相电流合成的电流，是矢量的，与直流电路的电流有很多不同性质，因而要讲大小与方向结合计算才有意义。中线的作用：由图可知，在不对称负载星形联结(有中线)电路中，中线电流不为 0，因而如若去掉中线必会改变电路中电流的流向。导致各相负载电压不同(即表 2 中不对称且无中线的情况)，这时部分负载可能会由于电流过大而烧毁。因此中线起到了电路中作为各相电流的回路的作用，能够保证各相负载两端的电压相同(据表 2 也可看出)。就能够保证负载正常运行，不致损坏。因此中线在星形联结中是至关重要的，因而在通常的生产生活中的星形联结三相电路都是有中线的。3.根据表 3-3 的电压、电流数据计算对称、不对称负载三角形联结时的三相总功率，并与两瓦特表法的测量数据进行比较。根据本实验电路可知负载电路均为电阻性，不对电流相位产生影响。功率因素为 1，由此可得 P=IU+IU+IU,因而据表 3 得,对称负载，计算值 P=，测量值 P=P1+P2=，相差%。不对称负载，计算值 P=，测量值 P=P1+P2=，相差。通过上述计算，可见用二功率表测量法测出的功率与分别测量各负载电流电压而计算得出的功率非常接近，相差仅约 1%左右，因此可以认为这两种方法测得的数据都是比较可靠的。这也表明该电路中只有负载端的负载在耗能，而电路的其他部分(如导线)几乎没有能量损耗。但通过上述数据也可发现，两组测量值都略小于计算值，分析有如下可能原因：(1).电路中可能存在多种因素导致功率因素小于 1，功率表在测量时已将功率因素计算在内，而计算值是将功率因素当作 1 来算的，因此测量值会略小于计算值。(2).存在某种系统误差，导致测量结果有一定的趋向性，但可能导致这种误差的因素有很多，比如仪表内部因素、电路连接因素等，难以确定具体由何种因素导致。(3).存在随机误差，导致两组测量值恰好都小于计算值，但这种可能性不大。另外，显然有，不对称负载功率对称负载功率，这是因为在本实验中，对称负载共开了 9 盏灯，而不对称负载只开了 6 盏，而又因为在三角形联结中各负载所得的电压相同，因此每盏灯所耗功率接近，导致对称负载功率大于不对称负载。五、心得体会 本次实验采用了两种三相电路连接方式对电路进行了测量，实验表明，在本次试验中，各项数据都达到了预期的要求，验证了理论上的东西。但在刚开始做实验的时候，由于我们的疏忽，在测量星形连接不对称时，最后三个相电压都等于 127V，后来我们觉得数据与理论不相符，重新查看电路，发现中线没有扒开。将线扒开之后，电灯泡的亮度变化的十分明显，与理论相符合。本次实验所需要测量的数据比较多，电路也比较繁琐，所以在试验时需要我们集中注意力，将实验认真完成好。在最后，我们还多做了测量 P1、P2 的工作，验证了两瓦特法的方法。试验比较成功，下次还要加油！
