《電工技術(shù)實(shí)訓(xùn)》課件第3章

第3章交流電路3.1正弦交流電路3.2三相電路3.1正弦交流電路在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中所用的電一般都是正弦交流電。這是因?yàn)?其一，正弦交流電容易產(chǎn)生,并能用變壓器改變電壓,便于輸送和使用;其二，交流電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

所以正弦交流電得到了廣泛應(yīng)用。

通過白熾燈串聯(lián)電感調(diào)光實(shí)驗(yàn)(實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目10),能夠很好地了解交流電路與直流電路的區(qū)別;實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目11～13中介紹了日常生活中常用的簡單照明電路的形式和接線;實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目14學(xué)習(xí)感性電路阻抗參數(shù)的測量,找出影響線路功率因數(shù)的原因,總結(jié)提高功率因數(shù)的方法;實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目15測試RC選頻網(wǎng)絡(luò)的幅頻特性和相頻特性;實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目16對R、L、C串聯(lián)諧振電路的特性進(jìn)行研究。通過上述豐富的實(shí)訓(xùn)內(nèi)容,可以熟練掌握交流電路的特點(diǎn)與應(yīng)用。由此可見,在分析交流電路時(shí),必須了解交流電路與直流電路的區(qū)別,掌握交流電路的特點(diǎn)與應(yīng)用,從而找出適用于交流電路分析與計(jì)算的方法。實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目10白熾燈調(diào)光實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)訓(xùn)目的(1)掌握白熾燈串聯(lián)電感調(diào)光電路的組成及接線(如圖10.1所示)。(2)了解正弦交流電路的組成特點(diǎn)。(3)體會交、直流電路的區(qū)別。(4)掌握交流電路的測量方法。(5)熟練掌握萬用表和示波器的使用方法。

圖

10.1白熾燈串聯(lián)電感調(diào)光電路

二、原理說明

我們知道,一個(gè)220V、30W的白熾燈接在220V的市電上能夠正常發(fā)光,如果要降低它的亮度,但手頭又沒有變壓器,該怎么辦呢？大家可能會想到串聯(lián)電阻分壓,但所串電阻很快就會劇烈發(fā)熱,功率損耗很大,這個(gè)方案不合理。這時(shí),正好有一個(gè)220V、20W的鎮(zhèn)流器,將它與白熾燈串聯(lián)后接在市電上,會發(fā)生什么現(xiàn)象？白熾燈亮度變暗,經(jīng)過一段時(shí)間鎮(zhèn)流器只微微有點(diǎn)發(fā)熱。因?yàn)榘谉霟粝喈?dāng)于一個(gè)純電阻;鎮(zhèn)流器基本相當(dāng)于一個(gè)純電感,功耗很小,又能夠起到分壓的作用。

由于白熾燈相當(dāng)于純電阻,鎮(zhèn)流器相當(dāng)于純電感,它們是不同的負(fù)載。雖然同一個(gè)電流流過電阻和電感,但是它們各自產(chǎn)生的電壓降和的相位是不同的。與相位相同,滯后,如圖10.2所示。在串聯(lián)電路中,以電流為標(biāo)準(zhǔn)按比例大小和相位關(guān)系作相量圖較為方便,即 ,為水平相量。

圖10.2R、L串聯(lián)電路的相量圖(a)電阻上電壓與電流的相量圖;(b)電感上電壓與電流的相量圖；(c)R、L串聯(lián)電路的相量圖

顯然有

但

(10-1)(10-2)

UR與UL不能直接相加,可按平行四邊形法求得電源電壓U,并且UR、UL和U構(gòu)成一直角三角形,稱為“電壓三角形”,可用三角形的勾股定理進(jìn)行計(jì)算。

(10-3)式中, 為日光燈電路的阻抗的模,單位是Ω,由此,I=U／|Z|,即為交流電路有效值的歐姆定律。

若以相量表示,則有

(10-4)式中,Z=R+jXL為日光燈電路的阻抗,單位是Ω。式(10-4)可寫成 ,即為通用的交流電路歐姆定律相量關(guān)系式。將電壓三角形的每邊除以I,就得到了“阻抗三角形”。如果電壓三角形的角邊乘以I,就可得到“功率三角形”,如圖10.3所示。可以證明,在同一交流電路中,電壓三角形、阻抗三角形和功率三角形是相似三角形,Z和R之間的夾角稱為阻抗角φ(又稱功率因數(shù)角)。它在數(shù)值上通過這三個(gè)三角形都可求取,但實(shí)質(zhì)上取決于電路中的電阻、電感和電源的頻率。圖10.3電壓、阻抗、功率三角形(a)電壓三角形；

(b)阻抗三角形；

(c)功率三角形

三、實(shí)訓(xùn)設(shè)備和器件(1)實(shí)訓(xùn)工作臺(含三相電源、常用儀表等)一臺(2)單鈕開關(guān)、二相自動(dòng)開關(guān)各二個(gè)(3)白熾燈一盞(4)鎮(zhèn)流器一個(gè)(5)導(dǎo)線一卷(6)萬用表一個(gè)(7)示波器一臺(8)螺絲刀、剝線鉗、尖嘴鉗各一把

以上設(shè)備和器件的技術(shù)參數(shù)可按實(shí)訓(xùn)室的要求進(jìn)行選取。

四、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容和步驟

(1)按圖10.1裝接白熾燈調(diào)光電路,使白熾燈點(diǎn)亮。

(2)測量環(huán)路電壓。用萬用表交流電壓擋分別測量市電U、鎮(zhèn)流器兩端的電壓U1及白熾燈兩端的電壓U2,將結(jié)果填入表10-1中。注意比較U、U1

、U2在數(shù)值上的關(guān)系。

表10-1調(diào)光電路的電壓測量

(3)觀察u1、u2的相位關(guān)系。用示波器的兩個(gè)通道同時(shí)觀察鎮(zhèn)流器兩端的電壓u1及燈泡兩端的電壓u2的波形。仔細(xì)調(diào)節(jié)示波器,屏幕上顯示如圖10.4所示的波形。測量時(shí)要注意:①如圖10.5(a)所示,示波器兩個(gè)探頭的接地端必須同時(shí)接在B點(diǎn),兩個(gè)探針分別接于A點(diǎn)和C點(diǎn)。否則,如果照圖10.5(b)接線會造成鎮(zhèn)流器短路,燈泡此時(shí)仍接在220V電源上,這是因?yàn)閮蓚€(gè)接地端在示波器內(nèi)部是連在一起的。②按照圖10.5(a)接線后,因?yàn)閡1與u2所取的參考方向相反,其中的一個(gè)波形必須取反后才能在同樣的參考方向下進(jìn)行比較。最后示波器上顯示如圖10.4所示的波形。

圖

10.4示波器上u1與u2的波形

圖10.5觀察雙蹤波形時(shí)的兩探頭位置(a)正確測量法;(b)錯(cuò)誤測量法

五、注意事項(xiàng)(1)由于電源接的是220V的市電,操作過程中一定要注意安全。(2)注意示波器探頭接地端的選擇,防止部分電路被短路。

六、分析思考經(jīng)過上述實(shí)驗(yàn),我們可以看到以下現(xiàn)象:

(1)在步驟(3)中我們觀察到的鎮(zhèn)流器兩端的電壓u1及白熾燈兩端的電壓u2的波形都是按正弦規(guī)律變化的,稱為正弦交流電。仔細(xì)觀察波形,思考正弦交流電的特征是什么？

(2)分析表10-1所記錄的數(shù)據(jù),我們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)令人費(fèi)解的現(xiàn)象:電路的端電壓不等于各分電壓之和,即U≠U1+U2,且U＜U1+U2

。顯然,直流電路分析與計(jì)算電路的方法并不能完全照搬到交流電路中。之所以會出現(xiàn)上述現(xiàn)象,是因?yàn)殡娐分谐霈F(xiàn)了電感性與電容性負(fù)載。

(3)在觀察波形時(shí),我們發(fā)現(xiàn)電壓u1及u2存在一定的相位差。相位在交流電路是一個(gè)十分重要的物理量。當(dāng)同一個(gè)電流流過不同類型的負(fù)載時(shí),負(fù)載上電壓的相位不同。

(4)從表10-1中還可以看出,u1及u2之間的相位差接近于π／2,也就是說,鎮(zhèn)流器(電感)上的電壓超前白熾燈(電阻)上的電壓π／2,這是一個(gè)十分重要的現(xiàn)象。實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目11簡單照明電路的裝接(一)一、實(shí)訓(xùn)目的(1)了解照明電路的組成。(2)熟悉電源、開關(guān)、負(fù)載、回路的概念。(3)掌握照明電路原理及接線方法。

二、原理說明

1.照明電路的組成

電路是由一些電氣設(shè)備或電子器件按一定方式連接而成的。照明電路是由電燈(白熾燈、日光燈等)、開關(guān)(觸摸開關(guān)、感應(yīng)開關(guān)、單鈕開關(guān)、雙鈕開關(guān)等)、電源(電池、發(fā)電機(jī))等組成的一個(gè)電的通路。當(dāng)開關(guān)閉合時(shí),形成通路,電燈發(fā)亮;當(dāng)開關(guān)斷開時(shí),通路中斷,電燈熄滅。

2.日光燈的工作原理

在日常生活中常常用到日光燈,如圖11.1所示是日光燈電路圖,電路中有日光燈管、鎮(zhèn)流器、啟輝器、開關(guān)等器件。日光燈管是一根普通的玻璃管,管內(nèi)壁涂有一層均勻的熒光粉,燈管兩端各有一根鎢絲繞成的螺旋狀燈絲。鎮(zhèn)流器是一個(gè)繞在硅鋼片鐵芯上的電感線圈,其作用一是當(dāng)啟輝器兩觸頭突然斷開瞬間由于電流變化較大,在燈管兩端產(chǎn)生足夠高的自感電動(dòng)勢,使燈管內(nèi)氣體被電離導(dǎo)電;二是在管內(nèi)氣體電離而呈低阻狀態(tài)時(shí),由于鎮(zhèn)流器的降壓和限流作用而限制燈管電流,防止燈管損壞。啟輝器是一個(gè)很小的充放電管,它的內(nèi)部有兩個(gè)電極,其中一個(gè)由雙金屬片制成,在室溫下兩個(gè)電極之間有空隙,啟輝器兩極間的啟輝電壓比日光燈管開始放電的電壓要低。

圖

11.1日光燈電路圖

當(dāng)日光燈電路接上電源后,電源電壓便加到啟輝器的兩個(gè)電極上,使啟輝器發(fā)生輝光放電,放電所產(chǎn)生的熱量加熱了電極,于是雙金屬片伸張與另一電極接觸。兩電極接觸后把日光燈的燈絲電路接通,使日光燈的燈絲灼熱,另一方面兩電極接觸后啟輝器內(nèi)的輝光放電停止,于是雙金屬片逐漸冷卻并在零點(diǎn)幾秒內(nèi)恢復(fù)原狀,與另一電極分開。在兩電極分開的瞬間電流變化很大,鎮(zhèn)流器上產(chǎn)生一個(gè)很大的反電動(dòng)勢,它和電源電壓一起加到日光燈管的兩端,使日光燈放電并發(fā)出頻譜接近于陽光的光線。

三、實(shí)訓(xùn)設(shè)備和器件(1)實(shí)訓(xùn)工作臺(含三相電源、常用儀表等)一臺(2)單鈕開關(guān)、觸摸開關(guān)、感應(yīng)開關(guān)各一個(gè)(3)日光燈一盞(4)白熾燈二盞(5)插座一個(gè)(6)鎮(zhèn)流器、啟輝器各一個(gè)(7)導(dǎo)線一卷(8)萬用表一個(gè)(9)螺絲刀、剝線鉗、尖嘴鉗各一把以上設(shè)備和器件的技術(shù)參數(shù)可按實(shí)訓(xùn)室的要求進(jìn)行選取。

四、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容和步驟

(1)按圖11.2所示電路準(zhǔn)備好所需的元器件。(設(shè)白熾燈的電阻小于200Ω)

(2)用萬用表測量所用元器件的好壞。將萬用表置R×1擋或數(shù)字表的200Ω擋,測量各種開關(guān)的觸點(diǎn)是否良好;再測量白熾燈、

日光燈的電阻大小,判斷它們的好壞。

圖

11.2照明電路圖

(3)按圖11.2所示電路接好線路。裝接線路的工藝要求:“橫平豎直,拐彎成直角,少用導(dǎo)線少交叉,多線并攏一起走。”其意思是橫線要水平,豎線要垂直,轉(zhuǎn)彎要是直角,不能有斜線,接線時(shí),要盡量避免交叉線,如果一個(gè)方向有多條導(dǎo)線,要并在一起走。

(4)用萬用表檢查線路情況。將萬用表置R×1擋或數(shù)字表的200Ω擋,一個(gè)表筆放在QF下方的L相線上,另一表筆分別放在鎮(zhèn)流器與S1開關(guān)的連接處、EL1與S2開關(guān)的連接處、EL2與S3開關(guān)的連接處,當(dāng)分別按下S1、S2、S3時(shí),都能測到一個(gè)微小的電阻,表明火線到電燈的線路沒有問題;然后一個(gè)表筆放在QF下方的N零線上,分別測量零線到各電燈的線路是否良好。

(5)通過上述檢查正確后,合上開關(guān)QF,接通電源,合上S1,觀察日光燈的發(fā)光情況。

(6)合上開關(guān)QF,接通電源,合上S2、S3,觀察白熾燈的發(fā)光情況。

(7)合上開關(guān)QF,接通電源,用萬用表測量插座上的電壓是否為220V。

(8)通電完畢,斷開開關(guān)QF,切斷電源。

五、注意事項(xiàng)

(1)注意電路中元器件的額定電壓值應(yīng)與電源電壓相符。

(2)分清實(shí)訓(xùn)臺上電源的相線和零線,開關(guān)應(yīng)接在相線上。

(3)通電前,應(yīng)認(rèn)真檢查線路,防止發(fā)生短路。

六、分析思考

(1)日光燈是如何發(fā)光的?在日光燈電路中的鎮(zhèn)流器、啟輝器各起什么作用？

(2)接線時(shí)應(yīng)注意什么？

40W鎮(zhèn)流器能否用在20W的燈管上？

實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目12單相電度表的裝接

一、實(shí)訓(xùn)目的(1)了解單相電度表的用途。(2)掌握單相電度表的接線方法。

二、原理說明

1.單相電度表的作用單相電度表主要用于記錄電流通過用戶電路時(shí)做了多少電功,即用電設(shè)備消耗了多少電能,根據(jù)表中所記錄的數(shù)據(jù),用戶合理地支付電費(fèi)。單相電度表只能用于交流電路,它是利用電磁感應(yīng)原理制成的。

2.單相電度表的接法

單相電度表的表盤如圖12.1所示。表盤上開有數(shù)字窗口及轉(zhuǎn)盤窗口,在轉(zhuǎn)盤窗口處的箭頭所指方向?yàn)殡姸缺碚９ぷ鲿r(shí)鋁盤的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。盤面標(biāo)記為:

kWh——此表為電度表,示數(shù)單位為千瓦時(shí),1千瓦時(shí)俗稱1度;

220V——標(biāo)定電壓,即此表額定電壓為220伏特;

3(6)A——標(biāo)定電流,即此表的額定電流為3安培,但最大使用電流可達(dá)6安培;

1200r／kWh——盤轉(zhuǎn)數(shù)或常數(shù),即電度表每走一個(gè)字,鋁盤應(yīng)轉(zhuǎn)過1200轉(zhuǎn)。

圖

12.1單相電度表

三、實(shí)訓(xùn)設(shè)備和器件(1)實(shí)訓(xùn)工作臺(含三相電源、常用儀表等)一臺(2)單相電度表 一個(gè)(3)觸摸開關(guān)、雙鈕開關(guān) 各一個(gè)(4)單鈕開關(guān)、二極自動(dòng)空氣開關(guān) 各二個(gè)(5)日光燈 一盞(6)白熾燈 一盞(7)插座 一個(gè)(8)鎮(zhèn)流器、啟輝器 各一個(gè)(9)電容、單相電機(jī) 各一個(gè)(10)導(dǎo)線 一卷(11)萬用表 一個(gè)(12)螺絲刀、

剝線鉗、

尖嘴鉗

各一把

四、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容和步驟

(1)按圖12.2所示電路準(zhǔn)備好所需的元器件。

(設(shè)白熾燈的電阻小于200Ω)

圖

12.2單相電度表的裝接

(2)用萬用表測量所用元器件的好壞。將萬用表置R×1擋或數(shù)字表的200Ω擋,測量各種開關(guān)的觸點(diǎn)是否良好;再測量白熾燈、日光燈的電阻大小,判斷它們的好壞;找出單相電機(jī)與電容并聯(lián)的兩點(diǎn),具體做法是:測量電機(jī)三點(diǎn)中的任意兩點(diǎn),電阻最大的兩點(diǎn)就是與電容并聯(lián)的兩點(diǎn),另外一點(diǎn)與零線相連。

(3)按圖12.2所示電路接好線路。

裝接線路的工藝按實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目11的要求。

(4)用萬用表檢查線路情況。將萬用表置R×1擋或數(shù)字表的200Ω擋,一個(gè)表筆放在QF2下方的L火線上,另一表筆分別放在鎮(zhèn)流器與S1開關(guān)的連接處、EL1與S2開關(guān)的連接處、單相電機(jī)與S4開關(guān)的連接處,當(dāng)分別按下S1、S2、S3和S4時(shí),都能測到一個(gè)微小的電阻,表明火線到電燈和電機(jī)的線路沒有問題;然后將一個(gè)表筆放在QF2下方的N零線上,分別測量零線到電燈和電機(jī)的線路是否良好。

(5)通過上述檢查正確后,合上開關(guān)QF1、QF2,接通電源,合上S1,觀察日光燈的發(fā)光情況。

(6)合上開關(guān)QF1、QF2,接通電源,合上S2,觀察白熾燈的發(fā)光情況。

(7)合上開關(guān)QF1、QF2,接通電源,合上S3、S4,觀察電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)情況。

(8)合上開關(guān)QF1、QF2,接通電源,用萬用表測量插座上的電壓是否是220V。

(9)合上開關(guān)QF1、QF2,接通電源,合上S1、S2、S3、S4,觀察單相電度表的運(yùn)行情況。

(10)通電完畢,斷開所有開關(guān),切斷電源。

五、注意事項(xiàng)

(1)注意在圖12.2中單相電機(jī)的三點(diǎn)中測量電阻值最大的兩點(diǎn)與電容C并聯(lián),否則,電機(jī)就不能實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)。單相電機(jī)的詳細(xì)介紹見實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目24。

(2)注意電度表的容量應(yīng)滿足線路的要求,火線和零線不可接反。

(3)通電前,應(yīng)認(rèn)真檢查線路,防止發(fā)生短路。

六、分析思考(1)如何正確選用電度表的容量？(2)實(shí)訓(xùn)完畢后,體會裝接電度表時(shí),應(yīng)注意哪些問題？

實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目13簡單照明電路的裝接(二)一、實(shí)訓(xùn)目的

(1)學(xué)會識別照明線路的各種電器。

(2)學(xué)會照明電路的故障排除。

(3)掌握室內(nèi)照明電路中電度表、計(jì)數(shù)開關(guān)、電子鎮(zhèn)流器、日光燈的接線方法。

(4)掌握照明電路的組成。

(5)熟悉照明電路中元器件的結(jié)構(gòu)和特性。

二、原理說明

1.照明電路的組成

電路是由一些電氣設(shè)備或電子器件按一定方式連接而成的。照明電路是由負(fù)載(電燈、日光燈等)、開關(guān)(觸摸開關(guān)、感應(yīng)開關(guān)、計(jì)數(shù)開關(guān)等)、電源(電池、發(fā)電機(jī))等組成的一個(gè)電的通路。

當(dāng)開關(guān)閉合時(shí),形成通路;當(dāng)開關(guān)斷開時(shí),通路中斷。

2.單相電度表電度表又稱火表,它是累計(jì)記錄用戶一段時(shí)間內(nèi)所耗電能的儀表,在工業(yè)和民用配電中應(yīng)用廣泛。單相電度表多用于家用配電線路中,其規(guī)格多用其額定電流表示,常用規(guī)格有1、2、3、4、

5、

10、

20A等。

3.客廳吊燈計(jì)數(shù)開關(guān)控制

如圖13.1所示,由計(jì)數(shù)開關(guān)控制三只燈,不妨稱它們?yōu)闊鬉、B、C。當(dāng)S1第一次閉合時(shí),燈A和B點(diǎn)亮;S1第二次閉合時(shí),燈B和C點(diǎn)亮;S1第三次閉合時(shí),燈A和C亮了;S1第四次閉合時(shí),三只燈全亮了。

以此為一個(gè)循環(huán)。

利用計(jì)數(shù)開關(guān)可實(shí)現(xiàn)客廳吊燈的控制。

圖

13.1照明電路原理圖

4.日光燈的工作原理日光燈電路是由日光燈管、鎮(zhèn)流器、啟輝器構(gòu)成的。鎮(zhèn)流器串聯(lián)在電路中,它的作用是幫助燈管啟動(dòng),燈管正常發(fā)光時(shí)穩(wěn)定電流;啟輝器并聯(lián)在燈管兩端,它是幫助燈管啟動(dòng)的。日光燈發(fā)光原理可簡單敘述如下:開關(guān)閉合,電源接通，此時(shí)燈管未發(fā)光,電壓全加在啟輝器上,啟輝器動(dòng)靜觸片接觸,使電路接通,燈管中燈絲有電流通過。此時(shí)啟輝器動(dòng)靜觸片斷開,整個(gè)電路電流突然中斷,鎮(zhèn)流器此時(shí)產(chǎn)生很高的感應(yīng)電動(dòng)勢,與電源電壓串聯(lián)后,全部加在燈管兩端，

使燈管內(nèi)汞氣弧光放電,紫外線激發(fā)熒光粉,發(fā)出近似日光的可見光。

5.觸摸開關(guān)控制一盞燈

在公共場合常能見到用觸摸開關(guān)或感應(yīng)開關(guān)實(shí)現(xiàn)照明燈亮滅的控制。開燈操作簡便,同時(shí)經(jīng)過一段延時(shí)后,燈能自動(dòng)熄滅,可起到節(jié)能的作用。

6.單相插座單相插座有兩類,分為單相雙極雙孔(左零右火)、單相三極三孔(左零右火,上接保護(hù)接地或接零)。

圖13.1中就是單相三極三孔插座。

三、實(shí)訓(xùn)設(shè)備和器件(1)實(shí)訓(xùn)工作臺(含三相電源、常用儀表等)一臺(2)單相電度表一個(gè)(3)觸摸開關(guān)、雙鈕開關(guān)各一個(gè)(4)單鈕開關(guān)、二相自動(dòng)開關(guān)各二個(gè)(5)日光燈一盞(6)白熾燈一盞(7)插座一個(gè)(8)鎮(zhèn)流器、啟輝器各一個(gè)(9)計(jì)數(shù)開關(guān)一個(gè)(10)導(dǎo)線一卷(11)萬用表一個(gè)(12)螺絲刀、

剝線鉗、

尖嘴鉗

各一把

四、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容和步驟

(1)從電拖實(shí)習(xí)柜的三相四線斷路器下方,接出一根零線和一根相線(～220V)進(jìn)入柜后的單相電度表。相線進(jìn)電度表端子1,出線端子2接漏電保護(hù)開關(guān)(L);零線進(jìn)電度表端子3,出線端4接漏電保護(hù)開關(guān)(N)。

(2)漏電保護(hù)開關(guān)按上進(jìn)下出原則接線,為了安全連接所有電器開關(guān)應(yīng)接在相(火)線側(cè)。

(3)依次接好計(jì)數(shù)開關(guān)控制三個(gè)白熾燈、日光燈電路，觸摸開關(guān)控制一盞燈和單相插座四組照明負(fù)載。

(4)單相三孔插座按左零右相原則接線,上孔接交流接地,以保證漏電保護(hù)開關(guān)的有效性。

五、注意事項(xiàng)

(1)為避免漏接線或接錯(cuò)線,接線時(shí)應(yīng)按照從左到右、從上到下、從電源到負(fù)載的順序。

(2)照明線路必須相線進(jìn)開關(guān),插座線左零右相安裝。

(3)注意布線工藝,做到橫平豎直,轉(zhuǎn)彎成直角,少交叉,多根線并攏平行走。

(4)注意布線的顏色,黃、綠、紅表示三相電源火線,故圖中的相線L可取其中任一顏色。黑線為零線N,黃綠雙色線做地線PE。

(5)安裝完畢通電時(shí),應(yīng)注意安全用電,避免意外事故發(fā)生。

(6)操作完成,拆線清理現(xiàn)場,安全文明生產(chǎn)。

六、分析思考

(1)單相電度表若反轉(zhuǎn),可能是什么原因造成的？

(2)斷路器有什么功能和作用？

(3)對于單相三線系統(tǒng),漏電保護(hù)器如何接線才能實(shí)現(xiàn)人身保護(hù)？

實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目14日光燈電路阻抗計(jì)算和功率因數(shù)的提高

一、實(shí)訓(xùn)目的

(1)學(xué)會正確使用交流電壓表、電流表、功率表和自耦調(diào)壓器。

(2)了解電感性負(fù)載用并聯(lián)電容提高功率因數(shù)的基本概念。

二、原理說明

交流電路中,元件的阻抗值可以用交流電壓表、電流表及功率表分別測出元件兩端電壓U、流過電流I和它所消耗的有功功率P,然后通過計(jì)算得出。日光燈電路被測阻抗Z=R+jXL,

各參數(shù)值可按下式計(jì)算:交流電源頻率為50Hz時(shí),可計(jì)算出等效電感L。這種測量阻抗的方法簡稱三表法,是測量交流阻抗的基本方法。

需要說明的是,由于氣體放電的燈管并非純電阻,致使其上的電壓波形不再是標(biāo)準(zhǔn)正弦波了,嚴(yán)格地講這里的計(jì)算并不準(zhǔn)確。但是大的趨勢不錯(cuò),計(jì)算結(jié)果對提高功率因數(shù)仍有指導(dǎo)意義。日光燈電路工作時(shí),線路中有大電感鎮(zhèn)流器存在,功率因數(shù)較低。為了提高日光燈電路的功率因數(shù),可采用并聯(lián)電容器的方法。這時(shí)候電容器提供超前的無功電流以補(bǔ)償感性負(fù)載中滯后的無功電流,從而使電路中總電流的無功分量減少。

當(dāng)并聯(lián)電容器C增加時(shí),電路總電流減少,整個(gè)電路的無功功率提高。當(dāng)C達(dá)到一定值時(shí),總電流最小,cosφ=1,即φ=0。電路出現(xiàn)并聯(lián)諧振現(xiàn)象。若電容C值繼續(xù)增加,cosφ反而降低,成過補(bǔ)償,總電流又會增加。三、實(shí)訓(xùn)設(shè)備和器件(1)實(shí)訓(xùn)工作臺(含三相電源、常用儀表等)一臺(2)數(shù)字萬用表一個(gè)(3)自耦變壓器一臺(4)日光燈一盞(5)鎮(zhèn)流器一個(gè)(6)功率表、電壓表、電流表各一個(gè)(7)電容器一個(gè)(8)導(dǎo)線一卷以上設(shè)備和器件的技術(shù)參數(shù)可按實(shí)訓(xùn)室的要求進(jìn)行選取。

四、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容和步驟

(1)按原理圖14.1組成實(shí)驗(yàn)電路,先不并聯(lián)電容器。調(diào)壓器先置0位。

(2)接通電路,轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)壓器旋鈕,把電壓升至220V,在調(diào)動(dòng)過程中若出現(xiàn)指針反偏或超量程情況,應(yīng)迅速將電壓調(diào)至0,切斷電源后,檢查接線錯(cuò)誤。

圖

14.1日光燈電路測量圖

(3)日光燈點(diǎn)亮后,調(diào)整電壓至220V,記錄下此時(shí)U、I、P

的值,填入表14－1中,并計(jì)算功率因數(shù)cosφ和交流阻抗|Z|、R、L。

(4)測量完畢后,先把調(diào)壓器調(diào)至0,再切斷電源。切勿直接斷電,以防調(diào)壓器產(chǎn)生很高的感應(yīng)電動(dòng)勢,對人身或設(shè)備造成傷害。

(5)在日光燈電路的電源輸入端并聯(lián)電容,重復(fù)步驟(2)、(3)、(4),記錄新的U′、I′、P′,并計(jì)算功率因數(shù)cosφ，填入表14-1中。表14-1日光燈電路實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

五、注意事項(xiàng)

(1)正確選擇儀表的量程,電流表量程要大于或等于計(jì)算電流的最大值;電壓表量程要大于或等于計(jì)算電壓的最大值,而且電流表與功率表電流量程要一致,電壓表與功率表電壓量程要一致。

(2)電容的電壓不能超過允許值,否則極易損壞元器件。

(3)正確連接與使用調(diào)壓器,為了實(shí)驗(yàn)的安全,調(diào)壓器輸出端與輸入端絕對不能接反,并且要始終保證調(diào)壓器從0起調(diào)和使用后退回0位。

六、分析思考(1)對感性負(fù)載并聯(lián)電容后,對以下問題進(jìn)行討論:①感性負(fù)載中的電流改變了嗎？②線路總電流改變了嗎？③整個(gè)電路的有功功率P改變了嗎？④整個(gè)電路的無功功率Q改變了嗎？⑤C能否串聯(lián)在電路中？⑥

cosφ能否提高到1？

(2)能不能用串聯(lián)電容的方法提高功率因數(shù)？

(3)啟輝器實(shí)際上相當(dāng)于一個(gè)自動(dòng)開關(guān)。如果不用啟輝器,可用什么簡易方法點(diǎn)亮日光燈？

(4)想一想功率因數(shù)與哪些因素有關(guān)？

(5)交流電壓表有150V、300V、500V三個(gè)量程,日光燈電路額定電壓為220V,選________________量程最合適。

(6)若功率表所選電壓量程為300V,電流量程為0.5A。功率表滿偏刻度為1500,當(dāng)指針指在50處時(shí)表示功率為________________W。

(7)平常我們說的20W日光燈指的是________________(燈管／鎮(zhèn)流器／燈管加上鎮(zhèn)流器)的功率。

(8)交流電壓表應(yīng)________________(串聯(lián)／并聯(lián))在電路中,交流電流表應(yīng)(串聯(lián)／并聯(lián))在電路中。

實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目15

RC選頻網(wǎng)絡(luò)特性測試一、實(shí)訓(xùn)目的

(1)熟悉文氏電橋電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其應(yīng)用。

(2)學(xué)會用交流毫伏表和示波器測定文氏電橋電路的幅頻特性和相頻特性。

(3)根據(jù)電路參數(shù),能估算電路兩組參數(shù)時(shí)的特定頻率。

二、原理說明文氏電橋電路是一個(gè)RC的串、并聯(lián)電路,如圖15.1所示。該電路結(jié)構(gòu)簡單,被廣泛地應(yīng)用于低頻振蕩電路中作為選頻環(huán)節(jié),可以獲得很高純度的正弦波電壓。圖

15.1文氏電橋電路

(1)用信號發(fā)生器的正弦輸出信號作為圖15.1的激勵(lì)信號ui,并保持ui的有效值ui不變的情況下,改變輸入信號的頻率f,用交流毫伏表或示波器測出輸出端相應(yīng)于各個(gè)頻率點(diǎn)下的輸出電壓Uo值,將這些數(shù)據(jù)畫在以頻率f為橫軸、Uo為縱軸的坐標(biāo)紙上,用一條光滑的曲線連接這些點(diǎn),該曲線就是上述電路的幅頻特性曲線。文氏橋路的一個(gè)特點(diǎn)是其輸出電壓幅度不僅會隨輸入信號的頻率而變,而且還會出現(xiàn)一個(gè)與輸入電壓同相位的最大值,如圖15.2所示,其中,|β|=Uo／Ui。圖

15.2文氏電橋電路的幅頻特性曲線

由電路分析得知,該網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)為

(15-1)當(dāng)角頻率

此時(shí)Uo與Ui同相。

由圖15.2可見RC串、

并聯(lián)電路具有帶通特性。

(2)將上述電路的輸入和輸出分別接到雙蹤示波器的YA和YB兩個(gè)輸入端,改變輸入正弦信號的頻率,觀測相應(yīng)的輸入和輸出波形間的時(shí)延τ及信號的周期T,則兩波形間的相位差為(輸出相位與輸入相位之差)將各個(gè)不同頻率下的相位差φ畫在以f為橫軸,φ為縱軸的坐標(biāo)紙上,用光滑的曲線將這些點(diǎn)連接起來,即是被測電路的相頻特性曲線,如圖15.3所示。圖

15.3文氏電橋電路的相頻特性曲線

由電路分析理論得知,當(dāng)

即

時(shí),φ=0,即Uo與Ui同相位。三、實(shí)訓(xùn)設(shè)備和器件(1)實(shí)訓(xùn)工作臺(含三相電源、常用儀表等)一臺(2)數(shù)字萬用表一個(gè)(3)1kΩ、200Ω電阻各二個(gè)(4)0.1μF、2μF電容各二個(gè)(5)小面包板一塊(6)音頻信號發(fā)生器一臺(7)示波器一臺(8)導(dǎo)線一卷(9)尖嘴鉗、剝線鉗各一把以上設(shè)備和器件的技術(shù)參數(shù)可按實(shí)訓(xùn)室的要求進(jìn)行選取。

四、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容和步驟

1.測量RC串、并聯(lián)電路的幅頻特性。

(1)在實(shí)訓(xùn)板上按圖15.1電路選R=1kΩ,C=0.1μF。

(2)調(diào)節(jié)低頻信號源的輸出電壓為3V的正弦波,接入圖15.1的輸入端。

(3)改變信號源的頻率f(由頻率計(jì)讀得),并保持Ui=3V不變,測量輸出電壓Uo(可先測量β=1／3時(shí)的頻率f0,然后再在f0左右設(shè)置其它頻率點(diǎn),測量Uo),將對應(yīng)不同頻率的輸出電壓值填入表15-1中。

(4)另選一組參數(shù)(如令R=200Ω,C=2μF),重復(fù)測量一組數(shù)據(jù)，也填入表15-1中。表15-1文氏電路幅頻特性測試表

2.測定RC串、并聯(lián)電路的相頻特性按實(shí)訓(xùn)原理說明(2)的內(nèi)容、方法步驟進(jìn)行,選定兩組電路參數(shù)進(jìn)行測量,測量數(shù)據(jù)填入表15-2中。

表15-2文氏電路相頻特性測試表

五、注意事項(xiàng)

由于低頻信號源內(nèi)阻的影響,在調(diào)節(jié)輸出頻率時(shí),應(yīng)同時(shí)調(diào)節(jié)輸出幅度,使實(shí)訓(xùn)電路的輸入電壓保持不變。

六、分析思考

(1)根據(jù)所給R、C參數(shù),繪制幅頻特性和相頻特性曲線,找出輸出電壓最大值、最大值對應(yīng)的頻率值以及輸入和輸出同相位時(shí)對應(yīng)的頻率值,并與理論計(jì)算值比較。

(2)將根據(jù)實(shí)訓(xùn)數(shù)據(jù)作出的幅頻特性與理論計(jì)算結(jié)果相比較。

實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目16R、L、C串聯(lián)諧振電路特性的研究

一、實(shí)訓(xùn)目的(1)觀察R、L、C串聯(lián)諧振現(xiàn)象,加深對諧振電路特性的認(rèn)識。(2)研究電路參數(shù)對串聯(lián)諧振電路特性的影響。(3)學(xué)會尋找諧振頻率。理解諧振電路的選頻特性及應(yīng)用。(4)進(jìn)一步熟悉信號發(fā)生器及示波器的使用方法。

二、原理說明

在R、L、C串聯(lián)電路中,由于電源頻率的不同,電感和電容所呈現(xiàn)的電抗也不相同。當(dāng) 時(shí),UL＜UC,電路呈容性;當(dāng)時(shí),UL>UC,電路呈感性;

當(dāng) 時(shí),UL=UC,電路呈阻性。我們把處于這一狀態(tài)下的串聯(lián)電路稱為串聯(lián)諧振電路或電壓諧振電路,諧振頻率為 ,諧振角頻率為 。當(dāng)電路處于諧振狀態(tài)時(shí),阻抗最小,Z0=R。當(dāng)電壓大小一定時(shí),電路中電流最大,I0=UR／R。而頻率偏離諧振頻率時(shí),電流則變小。電流隨頻率的變化關(guān)系曲線如圖16.1所示。圖中ω0為R、L、C串聯(lián)諧振時(shí)電路的角頻率。可見在發(fā)生諧振時(shí)阻抗最小,電流最大。諧振電路具有選頻特性。工程上把諧振時(shí)線圈電感上的電壓(或電容上的電壓)與電源電壓的比稱為電路的品質(zhì)因數(shù)Ｑ。(16-1)圖

16.1R、L、C串聯(lián)電路電流與角頻率的關(guān)系

可見要使電路滿足諧振條件,可以通過改變L、C或f來實(shí)現(xiàn),本實(shí)訓(xùn)是采用改變外加正弦交流電壓的頻率來使電路達(dá)到諧振的。諧振時(shí),電路的復(fù)阻抗 是一個(gè)純電阻,這時(shí)阻抗為最小值,阻抗角φ=0。若外加電壓的有效值U及電路中的電阻R為定值,則諧振時(shí)電路中電流的有效值達(dá)到最大值，即I0=U／R。三、實(shí)訓(xùn)設(shè)備和器件(1)實(shí)訓(xùn)工作臺(含三相電源、常用儀表等)一臺(2)交流毫伏表一臺(3)低頻函數(shù)信號發(fā)生器一臺(4)雙蹤示波器一臺(5)諧振電路實(shí)驗(yàn)電路板(HE-15)一塊(6)連接導(dǎo)線幾根(7)小面包板一塊(8)0.1μF電容 幾個(gè)(9)100Ω電阻幾個(gè)(10)4mH電感幾個(gè)以上設(shè)備和器件的技術(shù)參數(shù)可按實(shí)訓(xùn)室的要求進(jìn)行選取。

四、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容和步驟

1.按圖16.2所示電路實(shí)驗(yàn)

(1)按原理圖16.2組成R、L、C串聯(lián)電路,以信號發(fā)生器作電源,使Ui=4V;圖

16.2R、L、C串聯(lián)電路實(shí)訓(xùn)圖

(2)調(diào)節(jié)信號發(fā)生器的頻率(因信號發(fā)生器不是穩(wěn)壓電源,在調(diào)節(jié)過程中應(yīng)注意保持信號發(fā)生器輸出電壓Ui=4V),分別測出不同頻率時(shí)的UR、UL、UC,將值填入表16-1中。

表16-1R、L、C串聯(lián)諧振數(shù)據(jù)表

(3)當(dāng)UL≈UC且UR最接近Ui=4V時(shí)(因電感上存在微小電阻及電容,有泄漏電流存在,使UR與Ui之間有誤差存在),記錄諧振頻率f0。

(4)雙蹤示波器兩探頭分別接,頻率變化時(shí)觀察兩波形的超前、滯后情況,當(dāng)?shù)牟ㄐ瓮鄷r(shí),即可認(rèn)為此時(shí)電路發(fā)生串聯(lián)諧振,記錄此時(shí)諧振頻率f0,進(jìn)一步精確第(3)步的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

2.按圖16.3所示電路實(shí)驗(yàn)

(1)利用R、L、C串聯(lián)諧振電路實(shí)驗(yàn)電路板,按圖16.3組成監(jiān)視、測量電路。選C=0.01μF。用交流毫伏表測電壓,用示波器監(jiān)視信號源輸出。令信號源輸出電壓Ui=4V,并保持不變。圖

16.3R、L、C串聯(lián)實(shí)驗(yàn)電路圖

(2)找出電路的諧振頻率f0,其方法是,將毫伏表接在R(200Ω)兩端,調(diào)節(jié)信號源信號發(fā)生器的頻率由小逐漸變大(注意要維持信號源的輸出幅度不變),當(dāng)Uo的讀數(shù)為最大時(shí),讀得頻率計(jì)上的頻率值即為電路的諧振頻率f0,并測量UC與UL之值(注意及時(shí)更換毫伏表的量程)。

(3)在諧振點(diǎn)兩側(cè),按頻率遞增或遞減500Hz或1kHz,依次各取8個(gè)測量點(diǎn),逐點(diǎn)測出Uo,UL,UC之值,填入表16-2中。表中,f2-f1為相臨兩次頻率遞減值,Q為品質(zhì)因數(shù)。表16-2R、L、C串聯(lián)諧振數(shù)據(jù)表

(4)選C=0.01μF,R=1kΩ,重復(fù)步驟(2)、(3)的測量過程,將所得數(shù)據(jù)填入表16-3中。表16-3R、L、C串聯(lián)諧振數(shù)據(jù)表

(5)選C=0.1μF,R=200Ω及C=0.1μF,R=1kΩ,重復(fù)(2)、(3)兩步。(自制表格)

五、注意事項(xiàng)

(1)在每次調(diào)節(jié)頻率時(shí)都應(yīng)調(diào)節(jié)信號發(fā)生器的輸出,注意保持Ui=4V。

(2)用雙蹤示波器同時(shí)觀察Ui和UＲ兩個(gè)波形時(shí),兩探頭的接地點(diǎn)應(yīng)接在圖16.2中的b點(diǎn)。

(3)完成表16-1后,還可在靠近諧振頻率附近多取幾點(diǎn)測試頻率點(diǎn),以獲得含有較多有效數(shù)字的諧振頻率。

..

(4)由于電壓UL和UC的大小可能超出電源電壓Ui,在測量UL和UC時(shí)應(yīng)注意電壓量程的選擇。

(5)實(shí)驗(yàn)中,信號源的外殼應(yīng)與毫伏表的外殼絕緣(不共地)。如能用浮地式交流毫伏表測量,則效果更佳。六、分析思考

(1)畫出三種情況下Ui和UＲ、UL、UC的相量圖,并說明電路的性質(zhì)(即電阻性、電容性、電感性)。

(2)電路發(fā)生串聯(lián)諧振時(shí)有哪些特征？

(3)根據(jù)表16-1中記錄的UL、UC的電壓大小,回答:串聯(lián)揩振為何又叫電壓諧振？

(4)根據(jù)實(shí)驗(yàn)線路板給出的元件參數(shù)值,估算電路的諧振頻率。

....

(5)改變電路的哪些參數(shù)可以使電路發(fā)生諧振,電路中R的數(shù)值是否影響諧振頻率值？

(6)判別電路是否發(fā)生諧振?測試諧振點(diǎn)的方案有哪些？

(7)電路發(fā)生串聯(lián)諧振時(shí),為什么輸入電壓不能太大?如果信號源給出3V的電壓,電路諧振時(shí),用交流毫伏表測UL和UC,應(yīng)該選擇用多大的量程？

(8)要提高R、L、C串聯(lián)電路的品質(zhì)因數(shù),電路參數(shù)應(yīng)如何改變？

(9)本實(shí)驗(yàn)在諧振時(shí),對應(yīng)的UL和UC是否相等？

如有差異,原因何在？

3.2三

相

電

路

家用電器用的都是220V的單相交流電,而工廠車間、實(shí)訓(xùn)室等動(dòng)力用電卻幾乎都是380V的三相交流電,這是因?yàn)?從負(fù)載方看,世界上75%的用電設(shè)備都是三相交流異步電動(dòng)機(jī),三相交流電動(dòng)機(jī)需要三相交流電作為電源產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場,來帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng);從電源方看,三相輸電比單相輸電節(jié)省導(dǎo)線的材料;而且三相電路能提供兩種電壓:380V及220V。

因此,在生產(chǎn)實(shí)際中,動(dòng)力用電普遍是三相交流電。

實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目17三相電路的測量

一、實(shí)訓(xùn)目的

(1)了解三相負(fù)載的星形接法和三角形接法。

(2)掌握三相負(fù)載在星形連接和三角形連接時(shí)線電壓、相電壓、線電流、相電流之間的關(guān)系。

(3)明確三相四線制中“中性線”的作用。

(4)學(xué)習(xí)測量三相功率的三瓦計(jì)法和二瓦計(jì)法。

(5)觀察負(fù)載星形連接無中性線時(shí)中性點(diǎn)的位移情況。

二、原理說明

1.三相負(fù)載的連接方式三相電路中,負(fù)載的連接方式有星形連接和三角形連接兩種。星形連接時(shí)根據(jù)需要可以采用三相三線制或三相四線制供電,三角形連接時(shí)只能用三相三線制供電。三相電路的電源和負(fù)載有對稱和不對稱兩種情況。本實(shí)訓(xùn)研究三相電源對稱、負(fù)載作星形和三角形連接時(shí)的電路工作情況。

1)三相負(fù)載的星形連接三相負(fù)載星形連接的三相電路,可分為三相三線制(沒有中性線的)和三相四線制(有中性線的),如圖17.1、17.2所示。三相負(fù)載不對稱,必須使用中性線,否則會造成各相負(fù)載電壓不平衡。在有中性線時(shí),不論負(fù)載對稱與否,都可保證各相負(fù)載電壓恒等于電源相電壓,故三相三線制一定用于對稱負(fù)載。

對于不對稱負(fù)載,只能用三相四線制。

圖

17.1負(fù)載星形連接的三相三線制電路

圖

17.2負(fù)載星形連接的三相四線制電路

(1)三相負(fù)載對稱。如圖17.3所示為三相負(fù)載對稱的情況,當(dāng)接于三相對稱電源時(shí)有如下關(guān)系:①相電流等于相應(yīng)的線電流,即Ip=Il。②線電壓是相電壓的倍,即 。③

有中性線時(shí),中性線電流IN=0。

圖

17.3三相負(fù)載對稱

(2)三相負(fù)載不對稱。如圖17.4所示為三相負(fù)載不對稱的情況,當(dāng)接于三相對稱電源時(shí)有如下關(guān)系:①相電流等于相應(yīng)的線電流,即Ip=Il。②線電壓不等于相電壓的倍。③

有中性線時(shí),中性線電流IN不等于0。

圖

17.4三相負(fù)載不對稱

2)三相負(fù)載的三角形連接三相負(fù)載首尾相連,再將三相連接點(diǎn)與三相電源端線U、V、W相接,即構(gòu)成負(fù)載三角形連接的三相三線制電路,如圖17.5所示。

圖

17.5三相負(fù)載的三角形連接

(1)三相負(fù)載對稱。對于三相負(fù)載對稱的情況,當(dāng)接于三相對稱電源時(shí)有如下關(guān)系:①相電壓等于相應(yīng)的線電壓,即Up=Ul。②

線電流是相電流的倍,即。

(2)三相負(fù)載不對稱。對于三相負(fù)載不對稱的情況,當(dāng)接于三相對稱電源時(shí)有如下關(guān)系:①相電壓等于相應(yīng)的線電壓,即Up=Ul。②線電流不等于相電流的倍 。在對稱三相電路中,根據(jù)理論分析可知:在星形連接時(shí),其線電壓Ul與相電壓Up之間的數(shù)量關(guān)系為;在三角形連接時(shí),其線電流Il與相電流Ip之間的數(shù)量關(guān)系為。

在負(fù)載不對稱的三相電路中,都采用三相四線制。這是因?yàn)?不對稱三相負(fù)載連接成星形,當(dāng)不接中性線時(shí),各相電壓不對稱,嚴(yán)重時(shí)會使負(fù)載的工作狀態(tài)不正常。所以,在不對稱三相電路中,中性線有其重要作用,它強(qiáng)迫保證各相負(fù)載電壓對稱,并且使各相負(fù)載間互不影響。

2.三相電路功率的計(jì)算

根據(jù)電動(dòng)系單相功率表的基本原理,在測量交流電路中負(fù)載所消耗的功率時(shí),其讀數(shù)P決定于式:P=UIcosφ。其中，U為功率表電壓線圈所跨接的電壓,I為流過功率表電流線圈的電流,φ為電壓和電流之間的相位差角。單相功率表也可以用來測量三相電路的功率,只是各功率表應(yīng)采用適當(dāng)?shù)慕臃?。三相?fù)載所吸收的功率等于各相負(fù)載功率之和。在對稱三相電路中,因各相負(fù)載所吸收的功率相等,故用一只功率表測出任一相的功率,三倍即得三相負(fù)載的功率;在不對稱三相電路中,各相負(fù)載功率不等,可用一只功率表分別測出各相功率,然后相加即得三相負(fù)載的總功率。

這種測量方法,稱為三瓦計(jì)法,其接線如圖17.6所示。

圖

17.6三瓦計(jì)法測功率

圖

17.7兩瓦計(jì)法測三相功率

在三相三線制電路中,不論對稱與否,可使用兩只功率表來測量三相功率。其接線如圖17.7所示。兩只功率表的電流線圈分別接入任意兩條端線中(圖示為U、W線,它們的電壓線圈的非對應(yīng)端(即無星號*端)共同接到第三條端線上(圖示為V線)?？梢钥闯?在這種測量方法中功率表的接線與負(fù)載及電源的連接方式無關(guān)。這時(shí),兩只功率表讀數(shù)的代數(shù)和等于待測的三相功率,這種測量方法稱為二瓦計(jì)法。如果按上述規(guī)定接線,功率表的指針作反向偏轉(zhuǎn)時(shí),應(yīng)把功率表電流線圈的接頭對調(diào)(電流插板翻面),并把讀數(shù)記作負(fù)值。用二瓦計(jì)法測量三相功率時(shí)應(yīng)注意,每一只功率表的讀數(shù)與負(fù)載不存在對應(yīng)關(guān)系(即沒有任何實(shí)際意義)。三、實(shí)訓(xùn)設(shè)備和器件(1)實(shí)訓(xùn)工作臺(含三相電源、常用儀表等)一臺(2)功率表一個(gè)(3)單鈕開關(guān)一個(gè)(4)白熾燈七盞(5)電流表三個(gè)(6)導(dǎo)線一卷(7)萬用表一個(gè)(8)螺絲刀、剝線鉗、尖嘴鉗各一把以上設(shè)備和器件的技術(shù)參數(shù)可按實(shí)訓(xùn)室的要求進(jìn)行選取。

四、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容和步驟1.負(fù)載星形連接(1)按圖17.8連接實(shí)訓(xùn)電路。(2)經(jīng)教師檢查后合閘通電,觀察三相燈泡是否正常發(fā)光。

圖

17.8白熾燈負(fù)載星形連接

(3)測出接通與斷開中性線,負(fù)載對稱與不對稱時(shí)的線電壓、相電壓、線電流、中性線電流值,記錄數(shù)值,填入表17-1中。注意觀察無中性線、負(fù)載不對稱時(shí)燈泡亮度的變化。

表17-1負(fù)載星形連接測量數(shù)據(jù)

(4)用二瓦計(jì)法和三瓦計(jì)法測星形對稱電路三相總功率(可用一只功率表測兩次或三次代替兩個(gè)或三個(gè)功率表),將結(jié)果填入表17-2中。

表17-2功

率

測

量

2.負(fù)載三角形連接

(1)按圖17.9接線,經(jīng)教師檢查同意后,接通電源,測量各電壓、電流值,填入表17-3中。

圖

17.9白熾燈負(fù)載三角形連接

表17-3負(fù)載三角形連接測量數(shù)據(jù)

(2)合上開關(guān)S,增加U相負(fù)載,觀測燈泡亮度變化,重測電壓、電流值,填入表17-3中。

五、注意事項(xiàng)

(1)本實(shí)訓(xùn)采用三相交流市電,線電壓為380V,實(shí)訓(xùn)室應(yīng)鋪絕緣墊。實(shí)訓(xùn)時(shí)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)每次接線完畢后,必須由指導(dǎo)老師檢查后方可通電,改動(dòng)任何線路都應(yīng)先斷電。

(3)每個(gè)白熾燈為普通的耐壓220V的燈泡。為防止不對稱負(fù)載造成相電壓升高,使燈泡上的電壓有可能超過額定值,故本實(shí)訓(xùn)電路中的每相由兩個(gè)白熾燈串聯(lián)而成。

(4)測量功率時(shí),應(yīng)在負(fù)載對稱方式下測量,并注意功率表的電壓量程選擇以及電流線圈的串并聯(lián)選擇。

(5)實(shí)訓(xùn)中注意人體不要觸及帶電的金屬部位,以免觸電。

六、分析思考

(1)為什么三相四線制照明電路的零線不準(zhǔn)安裝保險(xiǎn)絲,而單相照明線路又必須安裝保險(xiǎn)絲？

(2)三相負(fù)載根據(jù)什么條件作星形或三角形連接？

(3)復(fù)習(xí)三相交流電路有關(guān)內(nèi)容,試分析三相星形連接不對稱負(fù)載在無中性線情況下,當(dāng)某相負(fù)載開路或短路時(shí)會出現(xiàn)什么情況？如接上中性線,情況又如何？

(4)星形無中性線接法中,當(dāng)U相負(fù)載增加時(shí),各相電壓是如何變化的？電源中性點(diǎn)與負(fù)載中性點(diǎn)之間的電壓UN‘N又有什么改變？

(5)一表法、

二表法、

三表法測三相功率時(shí)各適用于什么電路？

.實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目18三相四線有功電度表的裝接

一、實(shí)訓(xùn)目的(1)了解電度表的用途、結(jié)構(gòu)。(2)理解三相四線有功電度表的原理。(3)重點(diǎn)掌握三相四線有功電度表的裝接。

二、原理說明有功電度表是一種感應(yīng)儀表,用作電能消耗計(jì)量,其單位是kW·h,俗稱“度”。有功電度表有單相及三相之分。

常用的單相及三相交流有功電度表外形如圖18.1所示。

圖

18.1單相及三相交流有功電度表

三相四線有功電度表由三個(gè)驅(qū)動(dòng)元件組成,稱三元件電度表,對外共有11個(gè)接線端,用于動(dòng)力和照明混合的供電電路