三相电路的研究

如图1-6-3所示为一个三相负载星形,四线制联接电路,其中对称负载为Za=Zb=Zc.该电路的电压和电流之间有下列关系成立;相电压UAO`=UBO`=UCO`=UP...&实验七三相电路的研究一、目的（1）学习三相电源的相序判定方法；（2）了解对称三相电路线电压与相电压、线电流与相电流；（3）了解负载不对称星形连接时的中线作用；（4）学会用三瓦计法和二瓦计法测量三相负载的有功功率。二、原理1三相四线制原理它是由一组频率相同、幅值相等、相位互差为120度的三个对称电动势构成的电路。目前，我国用电一般都采用星形联接、三相四线制供电方式。电源通过三相开关向负载供电，如图1-6-1所示。其中，不经过三相开关和熔断器的那根导线称为中线或零线（O），另外三根称为火线（A、B、C）。三相电源并网时，其相序必须一致。图1-6-2所示为一简单相序指示器，它可以根据负载灯泡的亮度来判定三相电源的相序为A、B、C。图1-6-1电源供电方式图1-6-2相序指示器2、负载的星形联接1）对称负载如图1-6-3所示为一个三相负载星形、四线制联接电路，其中对称负载为Za=Zb=Zc。该电路的电压和电流之间有下列关系成立；相电压UAO`=UBO`=UCO`=UP线电压UAB=UBC=UCA=UL线电流IA=IB=IC=IL相电IAO`=IBO`=ICO`=IP中线电流IO=0中线电压UOO`=0由上面式子可以看出，由于负载对称，造成Io=0、Uoo`=0，因此对于对称负载星形四线UL=3UPIL=IP制联接电路，其中线没有存在必要。因而，去掉中线的对称三线制星形联接的电路其电压和电流之间的关系都与对称四线制的相同。2）不对称负载图1-6-3所示电路中的不对称负载为Za≠Zb≠Zc。对于这种不对称负载星形四线制联接的电路，有以下式子成立：UAO`=UBO`=UCO`=UPUAB=UBC=UCA=ULIA=IAO`=UP/ZAIB=IAO`=UP/ZBIL=IP图1-6-3三相负载的星形连接（四线制）IC=ICO`=UP/ZCIO≠0UOO`=0若将图1-6-3所示电路的中线去掉，可以得到不对称负载星形三线制联接电路。这种电路会造成负载相电压不对称。如果某相负载阻抗大，则该相相电压有可能超过它的额定电压，长时间通电会缩短该相负载的寿命，甚至会损坏该器件。因此，应该避免该种情况出现。3、负载的三角形联接如图1-6-4所示的电路的电压、电流关系可以由以下式子来描述：UP=ULIL=3UPBCCACABBCBCAABAIIIIIIIII图1-6-4三相负载的三角形连接4、三相负载的有功功率(1)在三相四线制电路中，可以用三只功率表同时测量三相负载的有功功率，设测量结果分别为PA、PB、PC，则负载功率为P∑=PA+PB+PC。这中测量方法称为三表法。也可用一只功率表依次测量各相负载的功率，然后将他们相加得到总的负载功率。对于三相对称负载四线制电路，可以只测一相功率。设测得值为Po，则三相负载总功率为P∑=3Po。（2）在三相三线制负载电路中，不管负载是哪种接法、对称与否，都可以采用图1-6-5所示的二接表法来测量三相负载的总功率。其中，两功率表电压线圈的非发电机端（不打*号）应该共接在没有串接电流线圈的火线（如图1-6-5火线C）上。三相负载总功率为P∑=P1+P2。若有一相负载阻抗角|Φ|60º，则两只功率表中必有一只指针反偏，这时应将该功率表电流线圈的两端头换接，或将电压线圈的转换开关反接（由“+”“-”），都可以使功率表指针正偏，但读数应取负值。UL=3UP三、内容（1）用验电笔判定三相电源的火线和零线。（2）按图1-6-2所示电路判定三相电源的相序。（3）测量三相负载星形联接电路的电压、电流和负载功率，将实验数据填入表1-6-1中图1-6-5二表法测量表1-6-1星形负载电路的测试负载每相开灯功率线电压相电压线电流中线电压中线电流三相负载功率WVVAVAWABCUABUBCUCAUAO`UBO`UCO`IAIBICUOO`IOPAPBPCPΣ负载对称606060606060负载不对称断606010060601006060短6060（4）测量三相负载三角形联接电路的电压、电流和负载功率，并填入表1-6-2中。表1-6-1星形负载电路的测量每相开灯功率相电压线电流相电流三相负载功率WVAAWABBCCAUABUBCUCAIAIBICIABIBCICAP1P2PΣ606060断6060四、注意事项（1）因为负载灯泡额定电压为220V，所以本次实验中的三相电源线电压已从380V降到220V。（2）注意用电安全。（3）注意测量不对称负载星形三线制联接电路中，应避免负载长时间过压，而应尽快的测量。（4）在负载星形四线制或三角形联接电路中，绝对不允许负载短接。否则会烧断熔丝，甚至会烧坏三相电源。五、预习要求阅读有关电动系仪表的工作原理和使用方法（参阅附录四）。六报告要求（1）根据实验数据，验证三相对称负载线电压与相电压、线电流与相电流的关系。（2）总结中线的作用（3）完成思考题1、2、3。七、思考题（1）在三相四线制电路中，中线是不允许接熔断器的，为什么？（2）为什么不能在负载星形四线制和负载三角形电路中短接负载？若短接，其后果如何？（3）三相电源相序判定的原理是什么？（4）用二表法测量三相负载总功率的原理是什么？八、仪器与器材（1）三相电路实验板自制1块（2）功率表D26-W型1只（3）交流电压表D26-V型1只（4）交流电流表D26-A型1只（5）灯泡、电容箱600*3，100W*1，24Uf*1附三相电路实验箱（图1-6-6）图1-6-6三相电路实验板A、B、C分别接三相电源的火线，O接零线。a、x、b、y、c、z分别接三相负载Za、Zb、Zc。负载与电源的通断主要由三相开关来控制。另外，还配有专门用来测量电流的插口。中线电流插口