實驗五 三相負(fù)載電壓、電流功率的測量

1、 實驗五 三相負(fù)載電壓、電流、功率的測量一實驗?zāi)康?熟悉三相交流電路中三相負(fù)載的星形聯(lián)結(jié)、三角形聯(lián)結(jié)方法，加深理解三相交流電路中線電壓與相電壓，線電流與相電流之間的關(guān)系。2用實驗的方法研究、體會三相四線制電路中中線的作用。 3掌握三相星形電路有功功率的測量方法。掌握用二瓦特表法測量三相三線制供電系統(tǒng)的有功功率。4熟練掌握功率表的接線和使用方法。二實驗原理概述及說明1三相電源電力系統(tǒng)采用三相三線制和三相四線制的供電方式。其三相電源的電動勢相互對稱，即三相電動勢幅值相等，頻率相等，相位互差120°。2三相電源的連接三相電源的聯(lián)結(jié)方式分為星形聯(lián)結(jié)和三角形聯(lián)結(jié)兩種。（1）三相電源的星形聯(lián)結(jié)：

2、從三相繞組的首端A、B、C引出三根導(dǎo)線，稱為相線，把三相繞組的末端連接在一起稱為中性點(diǎn)，從中性點(diǎn)引出的導(dǎo)線稱為中線。三相電源的星形聯(lián)結(jié)時，線電壓是相電壓的倍，三相電源的線電壓在相位上超前于相電壓30º。（2）三相電源的三角形聯(lián)結(jié)：把三相繞組的首端和末端依次相連，形成一個回路，從首端A、B、C引出三根端線，這種方式稱為三相電源的三角形聯(lián)結(jié)。三相電源的三角形聯(lián)結(jié)時，線電壓與對應(yīng)的相電壓有效值相等，即，相位相同。低壓供電系統(tǒng)多采用三相四線制的供電方式。3.三相負(fù)載及其聯(lián)結(jié) 三相負(fù)載可分為對稱三相負(fù)載和不對稱三相負(fù)載。三相電源向負(fù)載供電時，三相負(fù)載可以接成星形（又稱形）或三角形（又稱形）兩種

3、形式。連接方式如圖13-1所示。在星形聯(lián)結(jié)中又包括有中線（三相四線制）和無中線(三相三線制）兩種情況。 (a)星形聯(lián)結(jié) (b)三角形聯(lián)結(jié) 圖13-1 三相負(fù)載的兩種聯(lián)結(jié)方式 4三相負(fù)載星形聯(lián)結(jié)（1）三相負(fù)載對稱 當(dāng)三相對稱負(fù)載作星形聯(lián)結(jié)時，線電壓的有效值是相電壓有效值的倍，線電流等于相電流，即： ，流過中線的電流NO，負(fù)載中點(diǎn)N´的電位與電源中點(diǎn)N的電位相等，即UNN=0，所以就對稱負(fù)載而言，中線不起作用，可以去掉中線，采用三相三線制。（2）三相負(fù)載不對稱三相不對稱負(fù)載星形聯(lián)接時，必須采用0（即三相四線制），此時負(fù)載中點(diǎn)N´的電位與電源中點(diǎn)N的電位不相等，即UNN0，中線必

4、須聯(lián)接牢固，以保證三相不對稱負(fù)載的每相電壓保持對稱。若中線斷開，會導(dǎo)致三相負(fù)載電壓的不對稱，致使負(fù)載輕的那一相的相電壓過高，使負(fù)載遭受損壞，負(fù)載重的一相相電壓又過低，使負(fù)載不能正常工作。5. 測量三相星形負(fù)載的有功功率在電力系統(tǒng)中，需要對系統(tǒng)中的用電設(shè)備消耗的有功功率和無功功率進(jìn)行測量。由于絕大多數(shù)的用電設(shè)備多采用三相電源供電，因此對三相功率的測量就顯得非常重要。由于三相電路連接方式、負(fù)載對稱情況不同，三相負(fù)載有功功率可以采用一瓦特表法、兩瓦特表法和三瓦特表法來測量。(1) 三相四線制供電系統(tǒng)，測量負(fù)載星形聯(lián)接（即0接法）的三相有功功率一瓦特表法對于三相四線制供電的星接三相對稱負(fù)載（即Yo接法

5、），顯然有，若用一個單相功率表測量A相的功率為，則三相總功率等于單相有功功率的3倍，即這種測量方法稱為一瓦特表法。 圖13-2 一瓦特表測量三相有功功率三瓦特表法電路如圖13-2所示。對于三相四線制供電的星接三相不對稱負(fù)載，可用三只瓦特表分別測量各相負(fù)載的有功功率PA、PB、PC，則三相負(fù)載的總有功功率值為三只瓦特表讀數(shù)之和，即 圖13-3 三瓦特表測量三相有功功率 這種測量方法稱為三瓦特表法。(2) 三相三線制供電系統(tǒng)，測量負(fù)載星形聯(lián)接的三相有功功率三相三線制供電系統(tǒng)中，不論三相負(fù)載是否對稱，也不論負(fù)載是接法還是接法，都可按圖13-3所示的電路采用兩只瓦特表測量三相負(fù)載的總有功功率。這種測量

6、方法稱為二瓦特表法。若兩個功率表的讀數(shù)為、，可以證明，三相電路負(fù)載總有功功率P等于兩只瓦特表讀數(shù)P1和P2的代數(shù)和，即。三實驗儀器設(shè)備1三相自耦調(diào)壓器2交流電壓表、電流表、功率表3三相燈組負(fù)載（25W白熾燈9只）四實驗內(nèi)容及實驗步驟1三相負(fù)載星形聯(lián)接電壓、電流的測量按圖13-4接線，三相對稱電源經(jīng)自耦調(diào)壓器接到三相燈組負(fù)載，首先檢查三相調(diào)壓器的旋柄是否置于輸出為0V的位置（即逆時針旋到底的位置）。經(jīng)指導(dǎo)教師檢查接線正確后，方可合上三相電源開關(guān)。 旋轉(zhuǎn)三相調(diào)壓器的旋柄，調(diào)節(jié)調(diào)壓器的輸出，使輸出的三相線電壓為220。2. 三相負(fù)載星形聯(lián)接有功功率測量（1）三相四線制供電系統(tǒng)一瓦特表法測定三相對稱負(fù)

7、載三相功率實驗電路如圖13-2所示，線路中的電流表和電壓表用以監(jiān)視三相電流和電壓，不要超過功率表電壓和電流的量程。經(jīng)指導(dǎo)教師檢查線路接線無誤后，接通三相電源開關(guān)，將調(diào)壓器的輸出由0調(diào)到220（線電壓），（2）用三瓦特表法測定三相不對稱負(fù)載三相功率。實驗電路如圖13-3所示，步驟與（1）相同，將數(shù)據(jù)記入表13-2中。 2三相三線制供電系統(tǒng)用二瓦特表法測量三相負(fù)載連接的三相功率，實驗電路如圖13-4所示。三相燈組負(fù)載接成Y形接法。經(jīng)指導(dǎo)教師檢查后，接通三相電源，調(diào)節(jié)三相調(diào)壓器的輸出，使線電壓為220，按表10-3的內(nèi)容進(jìn)行測量計算，并將數(shù)據(jù)記入表中。五實驗注意事項1本實驗經(jīng)三相自耦調(diào)壓器調(diào)節(jié)，輸出

8、線電壓為220V。實驗時要注意人身安全，不可觸及導(dǎo)電部件，防止意外事故發(fā)生。2. 每次接線完畢，同組同學(xué)應(yīng)自查一遍， 確認(rèn)正確無誤后由指導(dǎo)教師檢查方可接通電源。實驗中必須嚴(yán)格遵守“先接線、后通電”,“先斷電、后拆線”的安全實驗操作規(guī)則。3.接通三相交流電源之前，三相調(diào)壓器的旋轉(zhuǎn)手柄必須在0V的位置，通電后緩慢地將調(diào)壓器手柄沿順時針方向旋轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)輸出電壓至所需電壓值。實驗完畢時應(yīng)注意先將調(diào)壓器的旋轉(zhuǎn)手柄轉(zhuǎn)回0V的位置，再切斷三相電源。4實驗中若出現(xiàn)異?，F(xiàn)象,應(yīng)立即切斷電源,找出故障原因,排除故障后方可繼續(xù)實驗.六實驗預(yù)習(xí)與思考題1三相對稱負(fù)載按星形連接、三角形聯(lián)接，它們的線電壓與相電壓、線電流與

9、相電流有何關(guān)系？當(dāng)三相負(fù)載不對稱時又有何關(guān)系？2. 在三相四線制供電系統(tǒng)中中線的作用，中線上能安裝保險絲嗎？為什么？3復(fù)習(xí)二瓦特表法測量三相電路有功功率的原理。畫出瓦特表另外兩種聯(lián)接方法的電路圖。 4測量功率時為什么在線路中通常都接有電流表和電壓表？ 5本實驗經(jīng)三相自耦調(diào)壓器調(diào)節(jié)，輸出線電壓為220V。實驗時要注意人身安全，不可觸及導(dǎo)電部件，防止意外事故發(fā)生。6. 每次接線完畢，同組同學(xué)應(yīng)自查一遍， 確認(rèn)正確無誤后由指導(dǎo)教師檢查方可接通電源。實驗中必須嚴(yán)格遵守“先接線、后通電”,“先斷電、后拆線”的安全實驗操作規(guī)則。7.接通三相交流電源之前，三相調(diào)壓器的旋轉(zhuǎn)手柄必須在0V的位置，通電后緩慢地將

10、調(diào)壓器手柄沿順時針方向旋轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)輸出電壓至所需電壓值。實驗完畢時應(yīng)注意先將調(diào)壓器的旋轉(zhuǎn)手柄轉(zhuǎn)回0V的位置，再切斷三相電源。8實驗中若出現(xiàn)異?，F(xiàn)象,應(yīng)立即切斷電源,找出故障原因,排除故障后方可繼續(xù)實驗.七實驗報告要求及結(jié)果分析1根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，在負(fù)載為星形聯(lián)接時，在什么條件下成立？ 2用實驗數(shù)據(jù)和觀察到的現(xiàn)象，總結(jié)三相四線制供電系統(tǒng)中中線的作用。3. 總結(jié)一瓦特表法和二瓦特表法測量三相有功功率的適用場合。4總結(jié)三相負(fù)載星形聯(lián)結(jié)時電路中電壓、電流的特點(diǎn)以及有功功率的測量方法。5三相對稱負(fù)載三角形連接，它們的線電壓與相電壓、線電流與相電流有何關(guān)系？當(dāng)三相負(fù)載不對稱時又有何關(guān)系？6分析二瓦特表法測量三相

11、電路有功功率的原理。八 綜合實驗（大型作業(yè)） 日光燈、白熾燈、節(jié)能燈的參數(shù)測試及技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較：要求學(xué)生3至5人一組，查閱有關(guān)圖書資料，以及進(jìn)行上網(wǎng)查詢，并進(jìn)行市場調(diào)研，做到掌握日光燈、白熾燈、節(jié)能燈的工作原理；收集有關(guān)的技術(shù)數(shù)據(jù)；了解國家的相關(guān)政策；了解日光燈，白熾燈，節(jié)能燈的價格、電費(fèi)（民用、單位、企業(yè)）。擬訂從燈光壽命、亮度、光源效率和節(jié)約電能方面進(jìn)行比較的方案，以及技術(shù)數(shù)據(jù)的實驗測試方案（實驗電路、選用儀器、記錄表格、注意事項等設(shè)計）。實驗設(shè)計完成后，提交指導(dǎo)教師檢查認(rèn)為可行（方案合理、實驗設(shè)備需用實驗室現(xiàn)有設(shè)備）且無安全隱患。在實驗室開放時間進(jìn)行實驗。綜合實驗結(jié)果要求參照論文格式提交實驗報告。表13-