中国石油大学(华东)2014年春三相交流电路实验报告

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实验报告

课程名称：电工电子学 实验名称：三相交流电路 实验形式：在线模拟+现场实践 学生姓名： 号：年级专业层次：网络14春高起专化工工艺 学习中心：

提交时间： 2014年 12月5日

一、实验目的 答： 1. 练习三相交流电路中负载的星形接法。 2. 了解三相四线制中线的作用。 二、实验原理 答： 1. 对称三相电路中线、相电压和线、相电流的关系，三相电路中，负载的连接分为星形 连接和三角形连接两种。一般认为电源提供的是对称三相电压。 (1)星形连接的负载如图 1 所示：

图 1 星形连接的三相电路 A、B、C 表示电源端，N 为电源的中性点(简称中点),N' 为负载的中性点。无论是三线 制或四线制，流过每一相负载的相电流恒等于与之相连的端线中的线电流： (下标 I 表示线的变量，下标 p 表示相的变量)

在四线制情况下，中线电流等于三个线电流的相量之和，即 端线之间的电位差(即线电压)和每一相负载的相电压之间有下列关系：

当三相电路对称时，线、相电压和线、相电流都对称，中线电流等于零，而线、相电压满 足：

(2)三角形连接的负载如图 2 所示：

其特点是相电压等于线电压： 线电流和相电流之间的关系如下：

当三相电路对称时，线、相电压和线、相电流都对称，此时线、相电流满足：

2.不对称三相电路 在三相三线制星形连接的电路中，若负载不对称，电源中点和负载中点的电位不再相等， 称为中点位移，此时负载端各相电压将不对称，电流和线电压也不对称。 在三相四线制星形连接的电路中， 如果中线的阻抗足够小， 那么负载端各相电压基本对称， 线电压也基本对称， 从而可看出中线在负载不对称时起到了很重要的作用。 但由于负载不对称， 因此电流是不对称的三相电流，这时的中线电流将不再为零。 在三角形连接的电路中，如果负载不对称，负载的线、相电压仍然对称，但线、相电流不 再对称。 如果三相电路其中一相或两相开路也属于不对称情况。 3.三相负载接线原则

连接后加在每相负载上的电压应等于其额定值。

三、实验设备 答：1.灯箱 2.交流电压表 3.交流电流表 四、实验内容及步骤 答：1.本实验采用线电压为 220V 的三相交流电源。测量该电源的线电压(UAB、UBC、UCA)和相 电压(UAO、UBO、UCO),并记录之。 2.星形对称有中线：按图 1 接线，每相开 3 盏灯。测各线电压、各相电压、各相电流、 两中点间电压 UOO',记录于表 1 中。 一个(灯泡，220V,25W)(DG04-S)

一个(300V,600V)(DG053) 一个(5A、10A)(DG053)

图 1 Y 接电路 3.星形不对称有中线：各相灯数分别为 1、2、3 盏。重复步骤 2,观察灯泡亮度有无变 化。 4.星形对称无中线：除去中线，每相开 3 盏灯，测各线电压、各相电压(每相负载上的 电压)、各相电流、UOO',记于表 1 中。 5.星形不对称无中线：各相灯数分别为 1、2、3 盏，重复步骤 4,观察灯泡亮度有无变 化，有何规律。 表 1 星形接法数据表 测量项目 线电压/V 相电压/V 电流/A

UAB UBC UCA UAO' UBO' UCO'工作状态 对称 负载 不对称 有中线 无中线 有中线

IA

IB

IC

IO

UOO'/v

无中线 负载 从表中可看出： 对于负载对称星形连接有无中线对电路无影响，此时中线可以去掉。无

中线时，对于负载对称连接与有中线情况相同。所以负载对称连接可用三相三线制连接。对于 负载不对称星形连接，有中线时，三只灯泡亮度一样，此时线电压相电压均与负载对称星形连 接相同；对于负载不对称星形连接，无中线时，负载为单盏灯的一相灯最亮，而负载为三盏灯 的一相灯最暗。此时中线两端电压极大，在这种情况下工作是非正常工作。所以对负载不对称 连接，必须是三相四线制连接。 五、实验数据及分析 答： 表 1 星形接法数据 测量项目 线电压/V 相电压/V 电流/A

UAB工作状态 对称 负载 不对称 有中线 无中线 有中线

UBC

UCA UAO' UBO' UCO'

IA

IB

IC

IO

UOO'/v

229 230 229 132 132 132 0.246 0.249 0.250 0.05 229 230 229 132 131 131 0.246 0.248 0.249 0

0 0 0 52

229 230 229 134 133 131 0.085 0.167 0.250 0.143 229 230 229 178 151 84 0.098 0.178 0.205 0

无中线 负载 从表中可看出：

对于负载对称星形连接有无中线对电路无影响，此时中线可以去掉。无中线时，对于负载 对称连接与有中线情况相同。所以负载对称连接可用三相三线制连接。对于负载不对称星形连 接，有中线时，三只灯泡亮度一样，此时线电压相电压均与负载对称星形连接相同；对于负载 不对称星形连接，无中线时，负载为单盏灯的一相灯最亮，而负载为三盏灯的一相灯最暗。此 时中线两端电压极大，在这种情况下工作是非正常工作。所以对负载不对称连接，必须是三相 四线制连接。 六、实验结论 答：在三相四线制不对称的负载连接中，中线的作用是：使不对称的各相负载得到相同的相电 压。

七、思考题 1、请问三相负载按星形或三角形连接，它们的线电压与相电压、线电流与相电流有何关系？ 答：线电压：两相之间的电压(实际也就是两条相线之前的电压) 相电压：一相对地的电压(实际也就是相线与地之间的电压，中性线接地系统也就是相线 与中性线间的电压，普通民用三相

四线制线电网中即为火线和零线间的电压) 线电流：导线上的电流。 相电流：每一相上电流，星形负载时即为流过每一相负载的电流。 三相交流电路中负载星形连接时对负载侧： 线电压=1。732 相电压 线电流=相电流。 2、说明在三相四线制供电系统中，中线的作用是什么？ 答：三相负载星形接法，对称时，有中线和没有中线是一样的 当负载不对称也没有中线时， 会使阻抗大的负载的实际相电压高于额定电压而变亮或烧毁， 使阻抗小的负载相电压低于额定 电压而变暗。均不能正常工作。中线的作用是：在三相不对称时，中线可以让三相负载仍获得 对称的相电压而正常工作。