实验二十四　三相交流电路电压、电流的测量

一、实验目的

　　1. 掌握三相负载作星形联接、三角形联接的方法， 验证这两种接法下线、相电压及线、相电流之间的关系。

　　2. 充分理解三相四线供电系统中中线的作用。

二、原理说明

　　1. 三相负载可接成星形（又称“Ｙ”接）或三角形(又称"△"接)。当三相对称负载作Y形联接时，线电压UL是相电压Up的倍。线电流IL等于相电流Ip，即

　　　　UL＝，　　IL＝Ip

　　在这种情况下，流过中线的电流I0＝0， 所以可以省去中线。

　　当对称三相负载作△形联接时，有IL＝Ip，　　UL＝Up。

2. 不对称三相负载作Y联接时,必须采用三相四线制接法，即Yo接法。而且中线必须牢固联接，以保证三相不对称负载的每相电压维持对称不变。

　　倘若中线断开，会导致三相负载电压的不对称，致使负载轻的那一相的相电压过高，使负载遭受损坏；负载重的一相相电压又过低，使负载不能正常工作。尤其是对于三相照明负载，无条件地一律采用Y0接法。

　　3. 当不对称负载作△接时，IL≠Ip，但只要电源的线电压UL对称，加在三相负载上的电压仍是对称的，对各相负载工作没有影响。

三、实验设备

四、实验内容

1. 三相负载星形联接（三相四线制供电）

按图24-1线路组接实验电路。即三相灯组负载经三相自耦调压器接通三相对称电源。将三相调压器的旋柄置于输出为0V的位置（即逆时针旋到底）。经指导教师检查合格后，方可开启实验台电源，然后调节调压器的输出，使输出的三相线电压为220V，并按下述内容完成各项实验，分别测量三相负载的线电压、相电压、线电流、相电流、中线电流、电源与负载中点间的电压。将所测得的数据记入表24-1中，并观察各相灯组亮暗的变化程度，特别要注意观察中线的作用。

　图24-1

表24-1

2. 负载三角形联接（三相三线制供电）

按图24-2改接线路，经指导教师检查合格后接通三相电源，并调节调压器，使其输出线电压为220V，并按表24-2的内容进行测试。

                                    图24-2

表24-2

五、实验注意事项

　　1. 本实验采用三相交流市电，线电压为380V， 应穿绝缘鞋进实验室。实验时要注意人身安全，不可触及导电部件，防止意外事故发生。

　　2. 每次接线完毕，同组同学应自查一遍， 然后由指导教师检查后，方可接通电源，必须严格遵守先断电、再接线、后通电；先断电、后拆线的实验操作原则。

3. 星形负载作短路实验时，必须首先断开中线，以免发生短路事故。

4．为避免烧坏灯泡，DGJ-04实验挂箱内设有过压保护装置。当任一相电压＞245~250V时，即声光报警并跳闸。因此，在做Y接不平衡负载或缺相实验时，所加线电压应以最高相电压＜240V为宜。

六、预习思考题

　　1. 三相负载根据什么条件作星形或三角形连接？

　　2. 复习三相交流电路有关内容， 试分析三相星形联接不对称负载在无中线情况下，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？

　　3. 本次实验中为什么要通过三相调压器将 380V 的市电线电压降为220V的线电压使用？

七、实验报告

　　1. 用实验测得的数据验证对称三相电路中的关系。

　　2. 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。

　　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？

　　4. 根据不对称负载三角形联接时的相电流值作相量图， 并求出线电流值，然后与实验测得的线电流作比较，分析之。

5. 心得体会及其他。

实验二十五　三相电路功率的测量

一、实验目的

　　1. 掌握用一瓦特表法、 二瓦特表法测量三相电路有功功率与无功功率的方法

2. 进一步熟练掌握功率表的接线和使用方法

二、原理说明

1．对于三相四线制供电的三相星形联接的负载（即Yo接法），可用一只功率表测量各相的有功功率PA、PB、PC，则三相负载的总有功功率ΣP＝PA＋PB＋PC。这就是一瓦特表法，如图25-1所示。若三相负载是对称的，则只需测量一相的功率，再乘以3 即得三相总的有功功率。

图25-1                     图 25-2

2. 三相三线制供电系统中，不论三相负载是否对称，也不论负载是Y接还是△接，都可用二瓦特表法测量三相负载的总有功功率。测量线路如图25-2所示。若负载为感性或容性，且当相位差φ＞60°时，线路中的一只功率表指针将反偏(数字式功率表将出现负读数), 这时应将功率表电流线圈的两个端子调换（不能调换电压线圈端子），其读数应记为负值。而三相总功率∑P=P1+P2（P1、P2本身不含任何意义）。

除图25 -2的IA、UAC与IB、UBC接法外，还有IB、UAB与IC、UAC以及IA、UAB与IC、UBC两种接法。

3. 对于三相三线制供电的三

相对称负载，可用一瓦特表法测得

三相负载的总无功功率Q，测试原

理线路如图25-3所示。

图示功率表读数的倍，即为

对称三相电路总的无功功率。 除了

此图给出的一种连接法（IU、UVW）                   

外，还有另外两种连接法，即接成                     图  25-3

（IV、UUW）或（IW、UUV）。

三、实验设备

四、实验内容

1. 用一瓦特表法测定三相对称Y0接以及不对称Y0接负载的总功率ΣP。实验按图25-4线路接线。线路中的电流表和电压表用以监视该相的电流和电压，不要超过功率表电压和电流的量程。

图 25-4

经指导教师检查后，接通三相电源， 调节调压器输出， 使输出线电压为220V，按表25-1的要求进行测量及计算。

表 25-1

首先将三只表按图25-4接入B相进行测量，然后分别将三只表换接到A相和C相，再进行测量。

2. 用二瓦特表法测定三相负载的总功率

(1) 按图25-5接线，将三相灯组负载接成Y形接法。

图 25-5

　　经指导教师检查后，接通三相电源，调节调压器的输出线电压为220V，按表24-2的内容进行测量。

　　(2) 将三相灯组负载改成△形接法，重复(1)的测量步骤， 数据记入表25-2中。

表 25-2

（3）将两只瓦特表依次按另外两种接法接入线路，重复（1）、（2）的测量。（表格自拟。）

3. 用一瓦特表法测定三相对称星形负载的无功功率，按图25-6 所示的电路接线。

　图 25-6

（１）每相负载由白炽灯和电容器并联而成，并由开关控制其接入。检查接线无误后，接通三相电源，将调压器的输出线电压调到 220V， 读取三表的读数，并计算无功功率

ΣQ，记入表25-3。

（２）分别按ＩV、UUW和ＩW、ＵUV接法，重复（１）的测量，并比较各自的ΣＱ值。

表 25-3

五、实验注意事项

　　1. 每次实验完毕，均需将三相调压器旋柄调回零位。 每次改变接线，均需断开三相电源，以确保人身安全。

六、预习思考题

　　1. 复习二瓦特表法测量三相电路有功功率的原理。

　　2. 复习一瓦特表法测量三相对称负载无功功率的原理。

　　3. 测量功率时为什么在线路中通常都接有电流表和电压表？

七、实验报告

　　1. 完成数据表格中的各项测量和计算任务。 比较一瓦特表和二瓦特表法的测量结果。

　　2. 总结、分析三相电路功率测量的方法与结果。

3. 心得体会及其他。