實驗6三相對稱與不對稱交流電路電壓電流的測量

1、實驗6 三相對稱與不對稱交流電路電壓、電流的測量實驗目的1. 學會三相負載星形和三角形的連接方法，掌握這兩種接法的線電壓和相電壓，線電流和相電流的測量方法。2. 觀察分析三相四線制中，當負載不對稱時中線的作用。3. 學會相序的測試方法。 實驗原理將三相阻容負載（圖1）各相的一端X、Y、Z連接在一起接成中點，A、B、C（或U、V、W）分別接于三相電源即為星形連接，這時相電流等于線電流，如電源為對稱三相電壓，則因線電壓是對應的相電壓的矢量差，在負載對稱時它們的有效值相差倍，即 U線=U相K3K3K2K2K2K3K1K1K1CA2FAX××CB2FBY××CC

2、2FCZ××圖1這時各相電流也對稱，電源中點與負載中點之間的電壓為零，如用中線將兩中點之間連接起來，中線電流也等于零，如果負載不對稱，則中線就有電流流過，這時如將中線斷開，三相負載的各相相電壓不再對稱，各相電燈出現(xiàn)亮、暗不同的現(xiàn)象，這就是中點位移引起各相電壓不等的結(jié)果。如果將圖1的三相負載的X與B、Y與C、Z與A分別相連，再在這些連接點上引出三根導線至三相電源，即為三角形連接法。這時線電壓等于相電壓，但線電流為對應的兩相電流的矢量差，負載對稱時，它們也有倍的關系，即 I線=I相若負載不對稱，雖然不再有倍的關系，但線電流仍為相應的相電流矢量差，這時只有通過矢量圖，方能計算它們

3、的大小和相位。在三相電源供電系統(tǒng)中，電源線相序確定是極為重要的事情，因為只有同相序的系統(tǒng)才能并聯(lián)工作，三相電動機的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向也完全決定于電源線的相序，許多電力系統(tǒng)的測量儀表及繼電保護裝置也與相序密切有關。確定三相電源相序的儀器稱相序指示器，它實際上是一個星形聯(lián)結(jié)的不對稱電路，一相中接有電容C，另二相分別接入相等的電阻R（或兩個相同的燈泡）如圖2所示：××1/CABC（a）N××ABCUCUAUBRRN1/JC（b） 圖2如果把圖（a）的電路接到對稱三相電源上，等效電路如圖（b），則如果認定接電容的一相為A相，那么，其余二相中相電壓較高的一相必定是B相

4、，相電壓較低的一相是C相，B、C兩種電壓的相差程度決定于電容的數(shù)值，電容可取任意值，在極限情況下B、C兩相電壓相等，即如果C=0，A相斷開，此時B、C兩相電阻串接在線電壓上，如兩電阻相等，則兩相電壓相同，如C=，A相短路，此時，B、C兩相都接在線電壓上，如電源對稱，則兩相電壓也相同。當電容為其他值時，B相電壓高于C相，一般為便于觀測，B、C兩相用相同的燈泡代替R，如選擇1/C=R，這時有簡單的計算形式：設三相電源電壓為UA=U0°，UB=U-120°，UC=U120°，電源中點為N，負載中點N'，兩中點電壓為：UNN' = = =（-0.2+j0.

5、6）UB相負載的相電壓UBN' =UB-U N'N=U-120°-（-0.2+j0.6）U = (-0.3-j1.47)U=1.5U-105.5°C相負載的相電壓U CN' = UC-U N'N=U120°-（-0.2+j0.6）U = (-0.3-j0.266)U=0.4U-138.4°由計算可知，B相電壓較C相電壓高3.8倍，所以B相燈泡較C相亮，亦即燈亮的一相，電源相序就可確定了。實驗內(nèi)容1. 將三相燈板負載按星形接法聯(lián)接，接至三相對稱電源。如圖3(a)。2. 測量有中線時負載對稱和不對稱的情況下，各線電壓、相電壓、

6、線電流、相電流和中線電流的數(shù)值。3. 拆除中線后，測量負載對稱和不對稱，各線電壓、相電壓、線電流、相電流的數(shù)值。觀察各相燈泡的亮暗，測量負載中點與電源中點之間的電壓，分析中線的作用。4. 將三相燈板接成三角形連接，測量在負載對稱及不對稱時的各線電壓、相電壓、線電流、相電流讀數(shù)，分析它們互相間的關系。如圖3(b)。5. 用兩相燈泡負載與一相電容器組成一只相序指示器接上三相對稱電源檢查相序，并測量指示器各相電壓、線電壓、線電流及指示器中點與電源中點間的電壓。如圖3(c)。實驗所需元器件可從部件D05和D06上選取實驗結(jié)果（1）星形連接 測量值負載狀態(tài)線電壓（v）相電壓（v）相（線）電線（A）中 線

7、電 流（A）中 點間電壓（v）UABUBCUCAUAUBUCIAIBIC負載對稱有中線無中線負載不對稱有中線無中線（2）三角形連接（負載對稱） 測量值負載狀態(tài)線電壓（v）相電流（A）線電流（A）線電流/相電流UABUBCUCAIABIBCICAIAIBICIA/IABIB/IBCIC/ICA對稱負載不對稱負載（3）相序指示器UABUBCUCAU'ANU'BNU'CNIAIBICUNN'RBRCC注意事項1. 可變電容箱D06有2只2f電容和3只220V 15W白熾燈泡，分別由三只開關控制變換接線，二只燈泡可通過開關接成串聯(lián)或后1只燈泡被短接，前1只燈泡與電容并聯(lián)，串聯(lián)接法用于380V/220V系統(tǒng)中三角形負載聯(lián)接。2. 作負載不對稱連接時，可同時控制電容與燈泡的各種聯(lián)接。3. 如使用電流表插座應控制插