《电工学（上册）电工技术》课程教学资源（实验讲义）实验七 三相电路的电压和电流

实验七三相电路的电压和电流 71实验目的 (1)加深对三相电路中的线电压与相电压,线电流与相电流的概念及其关系的 理解。 (2)了解星形负载下中点的位移及中线所起的作用;了解三相供电方式中三线 制和四线制的特点 (3)进一步提高实验操作能力。 72实验原理 (1)三相电路中,负载的连接有星形和三角形两种。在星形连接中(见图71), 不论三线制或四线制,相电流恒等于线电流,在四线制情况下,中线电流等于三 个线电流的相量和,即Io=iA+B+lc 线电压与相电压之间有下列关系 UAB=UAOUBOFUA-UB UBCEUBO-UCOFUB-U UCAUCOUAOFUC-UA 电源和负载都对称时,以上关系简化为 UAB=√3UAo∠300=√3UA∠300UBC=√3UBo∠300=√3UB∠30 UcA=3Uco∠300=3Uc∠300 在这种情况下,线电压和相电压关系是对称的,其数值关系为 若把电源中点O与负载中点O之间用导线连接起来,就成为三相四线制,由于 负载对称,中线电流为零。 B 图7.1三相电路

1 实验七 三相电路的电压和电流 7.1 实验目的 （1） 加深对三相电路中的线电压与相电压，线电流与相电流的概念及其关系的 理解。 （2） 了解星形负载下中点的位移及中线所起的作用；了解三相供电方式中三线 制和四线制的特点。 （3） 进一步提高实验操作能力。 7.2 实验原理 （1）三相电路中，负载的连接有星形和三角形两种。在星形连接中（见图 7.1）， 不论三线制或四线制，相电流恒等于线电流，在四线制情况下，中线电流等于三 个线电流的相量和，即 ÌO=ÌA+ÌB+ÌC 线电压与相电压之间有下列关系： ÙAB=ÙAO—ÙBO=ÙA—ÙB ÙBC=ÙBO—ÙCO=ÙB—ÙC ÙCA=ÙCO—ÙAO=ÙC—ÙA 电源和负载都对称时，以上关系简化为 ÙAB= 3 ÙAO∠300= 3 ÙA∠300 ÙBC= 3 ÙBO∠300= 3 ÙB∠300 ÙCA= 3 ÙCO∠300= 3 ÙC∠300 在这种情况下，线电压和相电压关系是对称的，其数值关系为：Ù 线= 3 Ù 相 若把电源中点 O 与负载中点 O 之间用导线连接起来，就成为三相四线制，由于 负载对称，中线电流为零。 图 7.1 三相电路

(2)在三相制星形连接中,若负载不对称,将出现中点位移现象。中点位移后, 各相负载电压将不对称。当有中线(三相四线制)时,若中线阻抗足够小,则各 相负载电压仍将对称。从而可看出中线的作用,但这时的中线电流将不为零 (3)三相电源相序可根据中点位移的原理可用实验方法来测量。实验所用的无 中线的不对称负载(相序器)如图72所示。负载的一相是电容器,另外两相是 两个同样的灯泡,适当选择电容器C的值,可使两个灯泡的亮度有明显的差别, 根据理论分析可知,灯泡较亮一相相位超前灯泡较暗的一相,而落后于接电容的 相 图7.2相序器电路 (4)在负载三角形连接中(图73),相电压等于线电压。线电流与相电流之间 有下列关系: IAFIABI IBFIBC-IAB ICIcA-IBC 当电源和负载都对称时,上列关系可简化为: iA=√3iAB∠(-30)iB=3iBC∠(-30)ic=√3icA∠(-300) 在这种情况下,线电流和相电流是对称的,其数值关系是:I线=3Ⅰ相 A B C 图73负载三角形连接电路 73预习要求

2 (2) 在三相制星形连接中，若负载不对称，将出现中点位移现象。中点位移后， 各相负载电压将不对称。当有中线（三相四线制）时，若中线阻抗足够小，则各 相负载电压仍将对称。从而可看出中线的作用，但这时的中线电流将不为零。 （3） 三相电源相序可根据中点位移的原理可用实验方法来测量。实验所用的无 中线的不对称负载（相序器）如图 7.2 所示。负载的一相是电容器，另外两相是 两个同样的灯泡，适当选择电容器 C 的值，可使两个灯泡的亮度有明显的差别， 根据理论分析可知，灯泡较亮一相相位超前灯泡较暗的一相，而落后于接电容的 一相。 图 7.2 相序器电路 （4）在负载三角形连接中（图 7.3），相电压等于线电压。线电流与相电流之间 有下列关系： ÌA=ÌAB—ÌCA ÌB=ÌBC—ÌAB ÌC=ÌCA—ÌBC 当电源和负载都对称时，上列关系可简化为： ÌA= 3 ÌAB∠（—300） ÌB= 3 ÌBC∠（—300） ÌC= 3 ÌCA∠（—300） 在这种情况下，线电流和相电流是对称的，其数值关系是：I 线= 3 I 相 图 7.3 负载三角形连接电路 7.3 预习要求

(1)复习课本上相关的内容及相关资料。 (2)阅读实验指导书,了解实验原理和内容步骤 74实验内容 (1)按图74(a)接线,将中线上开关打开,并把其中一相换成电容器负载,测 定相序。 (2)按图74(a)接线,测量在三线制或四线制两种情况下的线电压、相电压、 线电流及中线电流(有中线时)。观察有中线和无中线时对灯泡的影响 图74(a)负载星形连接实验电路 (3)将图74a)中A相该为适当的电容器后接如电路中成为不对称负载电路, 重复步骤(2)中的测量。 (4)把图74(a)中A相断开,观察有中线和无中线时对灯泡亮度的影响,测量 有中线和无中线两种情况下的各相电压和电流值 (5)去除图74(a)中的中线,并将A相短路,B、C两相仍用灯泡见图74(b), 测量各相电压和电流值。 图7(b) (6)按图7.5接成对称三角形负载,测量线电流和相电流值

3 （1） 复习课本上相关的内容及相关资料。 （2） 阅读实验指导书，了解实验原理和内容步骤。 7.4 实验内容 （1） 按图 7.4(a)接线，将中线上开关打开，并把其中一相换成电容器负载，测 定相序。 （2） 按图 7.4(a)接线，测量在三线制或四线制两种情况下的线电压、相电压、 线电流及中线电流（有中线时）。观察有中线和无中线时对灯泡的影响。 图 7.4(a) 负载星形连接实验电路 （3） 将图 7.4(a)中 A 相该为适当的电容器后接如电路中成为不对称负载电路， 重复步骤（2）中的测量。 （4） 把图 7.4(a)中 A 相断开，观察有中线和无中线时对灯泡亮度的影响，测量 有中线和无中线两种情况下的各相电压和电流值。 （5） 去除图 7.4(a)中的中线，并将 A 相短路，B、C 两相仍用灯泡见图 7.4(b)， 测量各相电压和电流值。 图 7.4(b) （6） 按图 7.5 接成对称三角形负载，测量线电流和相电流值

图7.5负载三角形连接实验电路 (7)把图7.5中A、B相断开,测量线电流和相电流值。 75注意事项 (1)测量时严禁接触带点端钮或电路裸露部分,该接电路前应先断开电源,在 将电容器短接放电 (2)本实验中,电路换形次数较多,应仔细按照任务接线,防止事故性短路。 76报告要求 (1)设计数据表格,把实验内容(2)一(7)的实验数据填入表格。 (2)作出相应电压、电流的相量图 (3)回答思考题。 77思考题 (1)分析相序器能测定相序的原理 (2)三相四线制有什么特点? (3)三相四线制中线上能接保险丝吗?为什么 78实验器材 通用电学实验台电容器电流表开关

4 图 7.5 负载三角形连接实验电路 （7） 把图 7.5 中 A、B 相断开，测量线电流和相电流值。 7.5 注意事项 （1） 测量时严禁接触带点端钮或电路裸露部分，该接电路前应先断开电源，在 将电容器短接放电。 （2） 本实验中，电路换形次数较多，应仔细按照任务接线，防止事故性短路。 7.6 报告要求 （1） 设计数据表格，把实验内容（2）—（7）的实验数据填入表格。 （2） 作出相应电压、电流的相量图。 （3） 回答思考题。 7.7 思考题 （1） 分析相序器能测定相序的原理。 （2） 三相四线制有什么特点？ （3） 三相四线制中线上能接保险丝吗？为什么？ 7.8 实验器材 通用电学实验台 电容器 电流表 开关