三相電路電壓電流及相序的測量

1、4.9 三相交流電路電壓、電流和相序的測量 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 識別三相負(fù)載星形連接、三角形連接的方法以及線電壓、相電壓、線電流、相電流、中線電壓、中線電流的表示關(guān)系。2. 驗(yàn)證上述兩種連接方式線電壓與相電壓、線電流與相電流之間的關(guān)系。3. 用實(shí)驗(yàn)的方法研究三相四線制電路中的中線作用。4. 掌握三相交流電路相序判定的測量方法。 實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)要求1. 預(yù)習(xí)三相交流電路的基本原理。2. 熟悉實(shí)驗(yàn)步驟。3. 掌握相序測量的計(jì)算方法。 基本原理1. 三相交流電的輸出：如圖4.9-1所示，三相交流發(fā)電機(jī)發(fā)出按正幅值（或相應(yīng)零值）AB C順序輸出電壓，其幅值相等、頻率相同、彼此相位差也相等。電動(dòng)勢及端電壓表示如下：

2、 圖4.9-1 2. 電壓相量圖：線電壓與相電壓之間的關(guān)系如圖4.9-2所示。圖4.9-23. 負(fù)載連接方式（1）星形連接（Y連接三相三線制及Y0三相四線制）（如圖4.9-3所示）（2）三角形接法（接法三相三線制），（如圖4.9-4所示）。 （3）線電壓、相電壓、線電流、相電流等表示法。(如表4.9-1所示)。圖4.9-4 圖4.9-3 表4.9-1接法線電壓相電壓線電流相電流中線電壓中線電流、4. 星形接法時(shí)的中線作用。圖4.9-5 圖4.9-6(1) 位形圖：是電壓相量圖中的一種特殊形式。其特點(diǎn)是位形圖上的點(diǎn)與電路圖上的點(diǎn)一一對應(yīng)，即直觀的表示出各相量（模及角度）之間的相互關(guān)系。在三相負(fù)載

3、對稱時(shí)，位形圖中負(fù)載中性點(diǎn)O與電源中性點(diǎn)O重合（如圖4.9-5）；負(fù)載不對稱時(shí)雖然線電壓仍對稱，但負(fù)載的相電壓不再對稱，負(fù)載中性點(diǎn)O發(fā)生位移（如圖4.9-6）。 (2) 中性線的作用：在三相三線制中，星形三相負(fù)載在一般情況下很難達(dá)到對稱，這就導(dǎo)致負(fù)載中性點(diǎn)的位移，使得三相負(fù)載電壓的不對稱，有時(shí)十分嚴(yán)重。這會(huì)引起負(fù)載不能正常工作，甚至燒毀。當(dāng)接上中線以后，使得不對稱的三相負(fù)載就工作在對稱的三相電路中，而解決了上述問題。為防止中線開路，中線上不允許接保險(xiǎn)絲或開關(guān)。5. 當(dāng)三相電源輸出平衡、忽略線路的損耗情況下，負(fù)載電壓及電流的關(guān)系如下表所示。表4.9-2Z平衡Z不平衡Z平衡Z不平衡Z平衡Z不平衡與

4、0000與=006. 相序的判定:三相交流發(fā)電機(jī)發(fā)出三相交流電，通過線路傳輸，以A相線（黃色）、B相線（綠色）、C相線（紅色）連接到用戶的負(fù)載上。在線路的傳輸連接過程中，A、B、C三相必須唯一確定。但對于用戶的一般三相負(fù)載來說，任意圖4.9-7一條火線都可定為A相，另外兩條火線則根據(jù)它們相角滯后的對應(yīng)關(guān)系確定為B相和C相。 判定方法：按圖4.9-7接線，其中C=1F（Xc=3.185k）、PB=PC=15W(R=3.227k)、線電壓220V。如果電容器所接的定為A相，則燈光較亮的是B相，較暗的是C相。證明： (1) 純阻負(fù)載不對稱 在Y連接負(fù)載是純電阻但不對稱時(shí)，由節(jié)點(diǎn)電壓法得到負(fù)載中心點(diǎn)電

5、壓：當(dāng)負(fù)載中心點(diǎn)電位不等于零時(shí)，各負(fù)載上的電壓就不等于額定電壓，由于負(fù)載電壓的不對稱就不能正常工作。當(dāng)接上中線以后，使得不對稱的三相負(fù)載就工作在對稱的三相電路中，從而解決了上述問題。(2) 負(fù)載阻抗絕對值相等而并非純電阻 在Y連接負(fù)載阻抗絕對值相等而并非純電阻時(shí)（設(shè)XC=RB=RC， ）， 由節(jié)點(diǎn)電壓法得到負(fù)載中心點(diǎn)電壓： 7. 三相四線接地制（三相五線制） 三相四線制是從電路原理分析及計(jì)算的角度出發(fā)來討論的，人們有時(shí)把零線稱為地線只是為了從參考電位或是公共點(diǎn)的角度來討論的。 在實(shí)際線路的設(shè)計(jì)和施工中，除三相四線以外還從保護(hù)的目的出發(fā)增加了一條地線（也稱保護(hù)零線），用來連接電氣設(shè)備的外殼，以防

6、止電氣設(shè)備絕緣不好而出現(xiàn)漏電現(xiàn)象而產(chǎn)生的觸電或火災(zāi)事故發(fā)生，這是設(shè)計(jì)、施工規(guī)范要求所必須的。所以在實(shí)際工作當(dāng)中，不能把零線與地線混淆（地線可以某種形式與零線歸一。對于特殊情況下，地線需要與否以及如何與零線歸一的方式則不屬此范疇）。 實(shí)驗(yàn)任務(wù)1. 三相負(fù)載星形連接按圖4.9-8電路接線，即把三相負(fù)載插到三相自耦變壓器的輸出端，當(dāng)讓調(diào)壓器的調(diào)壓旋轉(zhuǎn)手柄逆時(shí)針旋到底，即輸出電壓為零狀態(tài)。經(jīng)老師檢查接線合格后，方可接通負(fù)載電源。順時(shí)針調(diào)手柄升壓（同時(shí)通過電壓表監(jiān)測），使電源輸出線電壓上升至220V，再按照表4.9-3的要求進(jìn)行相應(yīng)的測試。圖4.9-8表4.9-3測量數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容(負(fù)載情況)開燈盞數(shù)線電

7、流(A)線電壓(V)相電壓(V)中線電流 中點(diǎn)電壓A相B相C相接法負(fù)載平衡333負(fù)載不衡123B相斷開13接法負(fù)載平衡333負(fù)載不衡123B相斷開13B相短路132. 三相負(fù)載三角形接法按圖4.9-9電路接線。經(jīng)老師檢查接線合格后，方可接通電源，調(diào)整自耦變壓器使其輸出線電壓為220V。再按表4.9-4的要求進(jìn)行相應(yīng)測試，測試結(jié)果填入到表中。圖4.9-9表4.9-4測量數(shù)據(jù)(根據(jù)負(fù)載情況)開燈盞數(shù)線電壓、相電壓(V)線電流(A)相電流(A)AB相BC相CA相三相平衡333三相不平衡1233. 相序的測量負(fù)載按圖4.9-7所示。是電容，是15W燈泡，是15W燈泡。負(fù)載輸入端與電源輸出端連接方式按表

8、4.9-5中給定方式進(jìn)行，接線完成后，調(diào)壓使線電壓升至220V，測試結(jié)果填入到表4.9-5中，并根據(jù)負(fù)載電壓及亮度不同判定電源輸出端的相序（U、V、W的先后順序）。表4.9-5電源端UVWUVWUVW負(fù)載端負(fù)載電壓較亮負(fù)載相序判定 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1. 本實(shí)驗(yàn)采用三相交流電，最高電壓為380V，必須注意安全，嚴(yán)禁穿拖鞋進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室。2. 接線或拆線期間，應(yīng)遵循斷電接線、檢查、升壓、測試、降壓、斷電、拆線規(guī)程。3. 要求所有實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，必須限定所加的線電壓為220V。4. 做負(fù)載短路實(shí)驗(yàn)時(shí)，B相短路電流要測量。接線方式只能按星形三相三線制連接。5. 測試電壓使用萬用表的表筆進(jìn)行測量。 思考題1. 三相負(fù)載根據(jù)什么條件作星形或三角形接法？2. 為什么在實(shí)驗(yàn)中限定所加的線電壓為220V？3. 中線為什么不允許接保險(xiǎn)絲或開關(guān)？4. 相序判定的實(shí)驗(yàn)過程的主要原理是什么？5. 在本實(shí)驗(yàn)中不對稱負(fù)載的三角形連接能否正常工作