《电路》课程教学资源（实验指导）实验11 三相电路综合实验

实验11三相电路综合实验 一、实验目的 1.了解三相交流电源电压的相序，学习其测量方法。 2.掌握三相负载作星形联接和三角形联接的方法，验证这两种接法下线、相电压，线、相 电流之间的关系。 3.理解三相四线制供电系统中中线的作用 4.掌握用三表法、二表法测量三相电路有功功率，用一表法测量三相电路无功功率的方法。 二、原理说明 1.图2-11-1所示为相序指示器电路，用以测量三相交流电源电压的相序A、B、C。该电 路由一个电容器和两个功率相同的白炽灯组成星形不对称三相负载，如果电容器接A相，则 灯光较亮的为B相，灯光较暗的为C相。（相序是相对的，任何一相均可作为A相，但A相 确定以后，B相和C相也就确定了)。 N Co 图2-11-1 为了分析问题方便，设Xc=Rg=R=R,另设U4=U,∠0°，则 。+R+tUC,所以B相灯较亮。 2.三相负载星形联接（三相四线制供电）

51 实验 11 三相电路综合实验 一、实验目的 1．了解三相交流电源电压的相序，学习其测量方法。 2．掌握三相负载作星形联接和三角形联接的方法，验证这两种接法下线、相电压，线、相 电流之间的关系。 3．理解三相四线制供电系统中中线的作用。 4．掌握用三表法、二表法测量三相电路有功功率，用一表法测量三相电路无功功率的方法。 二、原理说明 1．图 2-11-1 所示为相序指示器电路，用以测量三相交流电源电压的相序 A、B、C。该电 路由一个电容器和两个功率相同的白炽灯组成星形不对称三相负载，如果电容器接 A 相，则 灯光较亮的为 B 相，灯光较暗的为 C 相。（相序是相对的，任何一相均可作为 A 相，但 A 相 确定以后，B 相和 C 相也就确定了）。 图 2-11-1 为了分析问题方便，设 XC = RB = RC = R ，另设 0 UA =Up0  ，则 C C N N p B B N N p p A B C p p p N N U U U . . U U U U . . U . j . U j R R R R U R U j R U j R R R R U R U j R U U 0 0 0 0 0 0 4 138 6 1 49 101 6 0 2 0 6 1 1 1 0 120 120 1 1 1  = − =  −  = − =  − = − + + + −  +  − + −  = + + − + + − =              （ ） 由于 UB UC    ，所以 B 相灯较亮。 2．三相负载星形联接（三相四线制供电）

若三相负载对称，则线电压等于相电压的、√5倍，线电流等于相电流，这时中线电流为0， 所以中线可以省去。即使省去中线，电源中点和负载中点之间电压亦为零。 若三相负载不对称，则必须采用三相四线制接法，并且中线一定 3.三相负载三角形联接（三相三线制供电） 若三相负载对称，则线电压等于相电压，线电流等于相电流的√倍。 若三相负载不对称，这时线电流不等于相电流的5倍，但三相不对称负载的电压却是对 称的，不影响负载的工作。 4.不论三相四线制还是三相三线制，不论负载Y接还是△接，也不论负载对称与否，都可 以用三表法测量三相有功功率。所谓三表法即先测量出各相有功功率P、Pg、P。,则三相总 有功功率为P=P,+P。+P。(三表法不一定要用三块表，用一块表测量三次也即三表法)。 用三表法测量三相有功功率时一定要注意：测A相功率时，功率表一定要加A相电压和A相 电流：测B相功率时，功率表一定要加B相电压和B相电流：测C相功率时，功率表一定要 加C相由压和C相由流。 5.对于三相三线制，不论负载Y接还是△接，也不论负载对称与否，都可以用二表法测量 三相有功功率。二表法的测量接线如图211-2所示，若所的读数为P、W的读数为PB,则 三相总有功功率为ΣP=P+P,(二表法不一定要用两块表，用一块表按图示接线测量两次也 即二表法)。 A。 ZL B 三相 图2-11-2 6.对于三相三线制供电的三相对称负载，可用一表法测得三相无功功率。测量接线如图 2-1-3所示，若W的读数为P,则三相总无功功率为Q=√5P B 三相 Co 图2-11-3

52 若三相负载对称，则线电压等于相电压的 3 倍， 线电流等于相电流，这时中线电流为 0， 所以中线可以省去。即使省去中线，电源中点和负载中点之间电压亦为零。 若三相负载不对称，则必须采用三相四线制接法，并且中线一定 3．三相负载三角形联接（三相三线制供电） 若三相负载对称，则线电压等于相电压，线电流等于相电流的 3 倍。 若三相负载不对称，这时线电流不等于相电流的 3 倍，但三相不对称负载的电压却是对 称的，不影响负载的工作。 4．不论三相四线制还是三相三线制，不论负载 Y 接还是△接，也不论负载对称与否，都可 以用三表法测量三相有功功率。所谓三表法即先测量出各相有功功率 PA、PB、PC，则三相总 有功功率为 P = PA + PB + PC （三表法不一定要用三块表，用一块表测量三次也即三表法）。 用三表法测量三相有功功率时一定要注意：测 A 相功率时，功率表一定要加 A 相电压和 A 相 电流；测 B 相功率时，功率表一定要加 B 相电压和 B 相电流；测 C 相功率时，功率表一定要 加 C 相电压和 C 相电流。 5．对于三相三线制，不论负载 Y 接还是△接，也不论负载对称与否，都可以用二表法测量 三相有功功率。二表法的测量接线如图 2-11-2 所示，若 W1 的读数为 P1、W2 的读数为 P2，则 三相总有功功率为 P = P1 + P2 （二表法不一定要用两块表，用一块表按图示接线测量两次也 即二表法）。 图 2-11-2 6．对于三相三线制供电的三相对称负载，可用一表法测得三相无功功率。测量接线如图 2-11-3 所示，若 W 的读数为 P，则三相总无功功率为 Q = 3P 。 图 2-11-3

三、实验设备 表2-11 号与规格数量备注 数字万用表 三相灯组负载 15/220 DG08 电容 4.7uF/450V 四、实验内容 1.在调压器空载的情况下，将其输出电压从0开始逐渐上升，最后调节到线电压为220V, 然后关断电源。 2.交流电源电压相序的测定 (1)在三相电源关断的情况下，按图2-11-1所示接线，其中一相负裁为4.7μF/450V的 电容器一只，另两相负载为15W白炽灯各一盏。然后合上电源，观察两只灯泡的明亮状态， 判断三相交流电源电压的相序。 (2)在三相电源关断的情况下，将图211-1所示电路中的任意两相电源线对调，负载不 变。然后合上电源观察两只灯泡的明亮状态，判断三相交流电源电压的相序。 3.三相负载星形联接（三相四线制供电） 在三相电源关断的情况下，将负载进行星形联接接线，接线图自己设计。然后合上电源， 按表2112任务，分别测量各项任务下的线电压、相电压、线电流、相电流、中线电流、电 源与负载中点间的电压等，并观察不同情况下各相灯组亮暗的变化情况，特别注意中线的作 用。 表2-11-2 A相 B相 3 9 线电压() 相电压(V) 中点电压（ U 中线电流@五 4.三相负载三角形联接（三相三线制供电） 在三相电源关断的情况下，将负载进行三角形联接接线，接线图自己设计。然后合上电 源，按表2113任务，分别测量对称负载和不对称负载两种情况下的线电压、相电压、线电 流、相电流，并观察两种情况下各相灯组亮暗的变化情况

53 三、实验设备 表 2-11-1 序号 名称 型号与规格 数量 备注 1 数字万用表 1 2 GYS-Ⅰ组合仪表 1 5 自耦调压器 1 DG01 6 三相灯组负载 15W/220V 9 DG08 7 电容器 4.7F/450V 1 DG08 四、实验内容 1．在调压器空载的情况下，将其输出电压从0开始逐渐上升，最后调节到线电压为220V， 然后关断电源。 2． 交流电源电压相序的测定 （1）在三相电源关断的情况下，按图 2-11-1 所示接线，其中一相负载为 4.7F/450V 的 电容器一只，另两相负载为 15W 白炽灯各一盏。然后合上电源，观察两只灯泡的明亮状态， 判断三相交流电源电压的相序。 （2）在三相电源关断的情况下，将图 2-11-1 所示电路中的任意两相电源线对调，负载不 变。然后合上电源观察两只灯泡的明亮状态，判断三相交流电源电压的相序。 3．三相负载星形联接（三相四线制供电） 在三相电源关断的情况下，将负载进行星形联接接线，接线图自己设计。然后合上电源， 按表 2-11-2 任务，分别测量各项任务下的线电压、相电压、线电流、相电流、中线电流、电 源与负载中点间的电压等，并观察不同情况下各相灯组亮暗的变化情况，特别注意中线的作 用。 表 2-11-2 任务 Y0接对称 负载 Y 接对称 负载 Y0接不对称 负载 Y 接不对称 负载 Y0接 B 相断开 Y 接 B 相 断开 Y 接 B 相 短路 开灯 盏数 A 相 3 3 1 1 1 1 1 B 相 3 3 2 2 ∞ ∞ 0 C 相 3 3 3 3 3 3 3 线电压(V) UA B UB C UC A 相电压(V) UA N UB N UC N 线电流= 相 电 流(A) IA IB IC 中点电压(V) UNN 中线电流(A) IN 4．三相负载三角形联接（三相三线制供电） 在三相电源关断的情况下，将负载进行三角形联接接线，接线图自己设计。然后合上电 源，按表 2-11-3 任务，分别测量对称负载和不对称负载两种情况下的线电压、相电压、线电 流、相电流，并观察两种情况下各相灯组亮暗的变化情况

表2-11-3 任务 对称负载不对称负我 A相 开灯盏数 B相 2 C相 线电压-相电压(W) 线电流(A) 相电流) 5.在电源关断的情况下，将三相负载Yo接（有中线）。然后合上电源，用三表法分别测 量负载对称和不对称两种情况下的三相功率，将数据记录于表2-114中。 6.在电源关断的情况下，将三相负载Y接（中线断开）。然后合上电源，用三表法分别 测量负载对称和不对称两种情况下的三相功率，将数据记录于表2-11-4中。 表2-11-4 测量 装 三表法 两表法 B(W)P(W) 及(W) 三表法两表法 7.三相负载仍Y接，用二表法分别测量负载对称和不对称两种情况下的三相功率，将数 据记录于表2-11-4中。 8.在电源关断的情况下，将三相负载按△接线。然后合上电源，用三表法分别测量负载 对称和不对称两种情况下的三相功率，将数据记录于表2-114中。 9.三相负载仍△接，用二表法分别测量负载对称和不对称两种情况下的三相功率，将数 据记录于表2-11-4中。 54

54 表 2-11-3 任务 对称负载 不对称负载 开灯盏数 A 相 3 1 B 相 3 2 C 相 3 3 线电压=相电压(V) UA B UB C UC A 线电流(A) IA IB IC 相电流(A) IA B IB C IC A 5．在电源关断的情况下，将三相负载 Y0 接（有中线）。然后合上电源，用三表法分别测 量负载对称和不对称两种情况下的三相功率，将数据记录于表 2-11-4 中。 6．在电源关断的情况下，将三相负载 Y 接（中线断开）。然后合上电源，用三表法分别 测量负载对称和不对称两种情况下的三相功率，将数据记录于表 2-11-4 中。 表 2-11-4 负载 情况 开灯盏数 测量值 计算值 A 相 B 相 C 相 三表法 两表法 P（W） PA（W） PB（W） PC（W） P1（W） P2（W） 三表法 两表法 Y0接 对 称 3 3 3 × × × 不 对 称 1 2 3 × × × Y 接 对 称 3 3 3 不 对 称 1 2 3 △ 接 对 称 3 3 3 不 对 称 1 2 3 7．三相负载仍 Y 接，用二表法分别测量负载对称和不对称两种情况下的三相功率，将数 据记录于表 2-11-4 中。 8．在电源关断的情况下，将三相负载按△接线。然后合上电源，用三表法分别测量负载 对称和不对称两种情况下的三相功率，将数据记录于表 2-11-4 中。 9．三相负载仍△接，用二表法分别测量负载对称和不对称两种情况下的三相功率，将数 据记录于表 2-11-4 中

10.用一表法测量三相对称Y接负载的无功功率，自己设计接线图，三相负载如表2-11-5 所示，分三种情况。 表2-11-5 测量值 计算值 负载情况 (V) 五(A) P() O=3P A:三相对称灯组（每相3盏灯） B:三相对称电容器（每相4.7uF) C:A、B两种负载并联 五、实验注意事项 1.本实验直接用220V的三相交流电源供电，实验中要特别注意人身安全，不可用手直接 触摸通电线路的裸露部分，以免触电。 2.每次接线或拆线都应在断电的情况下进行。在带电情况下，改变三相负载时，注意不要 碰到通电线路的裸露部分。 3.星形负载作短路时，必须首先断开中线，以免发生短路事故。 4.每次改接线路，均须断开三相电源。 5.若功率表指针反偏，只需对调两只电压表笔或反接电流插头。 六、预习思考题 1.掌握图2-11-1测量相序的原理。 2.仔细阅读实验原理及内容，然后设计出本实验所有电路图，并在实验前画出接线图。 3.三相负载根据什么条件作星形联接或三角形联接。本次实验为什么要将线电压调为 220V? 4.分析三相不对称负载作星形联接时，在无中线情况下，当某相负载开路或短路时会出现 什么情况？如果接上中线，情况又如何？ 5.明确二表法测量三相有功功率的原理。 6.明确一表法测量三相对称负载无功功率的原理 7.测量功率时，为什么要将功率表电压线圈和电流线圈的同名端接在一起？如若不接在一 起，是否影响功率的测量？ 七、实验报告要求 1.根据实验测得的数据，说明三相负载星形联接和三角形联接时，各自的线、相电压及线、 相电流之间的关系。 2.根据实验测得的数据和观察的结果，说明三相四线制供电时，中线的作用。 3.不对称三相负载三角形联接时，能否正常工作？ 4.总结三表法和二表法测量三相有功功率方法的适用性。 5.总结一表法测量三相无功功率方法的适用性。 55

55 10．用一表法测量三相对称 Y 接负载的无功功率，自己设计接线图，三相负载如表 2-11-5 所示，分三种情况。 表 2-11-5 负载情况 测量值 计算值 UL（V） IL（A） P（W） Q = 3P A：三相对称灯组（每相 3 盏灯） B：三相对称电容器（每相 4.7μF） C：A、B 两种负载并联 五、实验注意事项 1．本实验直接用 220V 的三相交流电源供电，实验中要特别注意人身安全，不可用手直接 触摸通电线路的裸露部分，以免触电。 2．每次接线或拆线都应在断电的情况下进行。在带电情况下，改变三相负载时，注意不要 碰到通电线路的裸露部分。 3．星形负载作短路时，必须首先断开中线，以免发生短路事故。 4．每次改接线路，均须断开三相电源。 5．若功率表指针反偏，只需对调两只电压表笔或反接电流插头。 六、预习思考题 1．掌握图 2-11-1 测量相序的原理。 2．仔细阅读实验原理及内容，然后设计出本实验所有电路图，并在实验前画出接线图。 3．三相负载根据什么条件作星形联接或三角形联接。本次实验为什么要将线电压调为 220V？ 4．分析三相不对称负载作星形联接时，在无中线情况下，当某相负载开路或短路时会出现 什么情况？如果接上中线，情况又如何？ 5．明确二表法测量三相有功功率的原理。 6．明确一表法测量三相对称负载无功功率的原理 7．测量功率时，为什么要将功率表电压线圈和电流线圈的同名端接在一起？如若不接在一 起，是否影响功率的测量？ 七、实验报告要求 1．根据实验测得的数据，说明三相负载星形联接和三角形联接时，各自的线、相电压及线、 相电流之间的关系。 2．根据实验测得的数据和观察的结果，说明三相四线制供电时，中线的作用。 3．不对称三相负载三角形联接时，能否正常工作？ 4．总结三表法和二表法测量三相有功功率方法的适用性。 5．总结一表法测量三相无功功率方法的适用性