電工電子學(xué)試驗(yàn)報(bào)告試驗(yàn)三三相交流電路

1、一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 學(xué)習(xí)三相交流電路中三相負(fù)載的連接。2. 了解三相四線制中線的作用。3. 掌握三相電路功率的測量方法。二、主要儀器設(shè)備1. 實(shí)驗(yàn)電路板2. 三相交流電源3. 交流電壓表或萬用表4. 交流電流表5. 功率表6. 單擲刀開關(guān)7. 電流插頭、插座三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 三相負(fù)載星形聯(lián)結(jié)按圖 3-2 接線，圖中每相負(fù)載采用三只白熾燈，電源線電壓為220V 。圖 3-2 三相負(fù)載星形聯(lián)結(jié)(1)測量三相四線制電源的線電壓和相電壓，記入表3-1(注意線電壓和相電壓的關(guān)系 )。UUV/VUVW /VUWU/VUUN/VUVN/VUWN/V219218220127127127表 3-1(2)按表 3-

2、2 內(nèi)容完成各項(xiàng)測量，并觀察實(shí)驗(yàn)中各白熾燈的亮度。表中對稱負(fù)載時(shí)為每相開亮三只燈；不對稱負(fù)載時(shí)為 U 相開亮一只燈， V 相開亮兩只燈， W 相開亮三只燈。測量值負(fù)載情況相電壓相電流中線電流中點(diǎn)電壓UUN/VU VN /VUWN /VIU/AIV/AIW/AIN/AU NN/V對稱 負(fù)載有中線1241241240.2680.2660.2710無中線1251251230.2680.2670.2701不對稱有中線1261251240.0960.1800.2710.158負(fù)載無中線167143780.1090.1920.22150表 3-22. 三相負(fù)載三角形聯(lián)結(jié)按圖 3-3 連線。測量功率時(shí)可用一

3、只功率表借助電流插頭和插座實(shí)現(xiàn)一表兩用， 具體接法見圖 3-4 所示。接好實(shí)驗(yàn)電路后，按表 3-3 內(nèi)容完成各項(xiàng)測量，并觀察實(shí)驗(yàn)中白熾燈的亮度。表中對稱負(fù)載和 不對稱負(fù)載的開燈要求與表 3-2 中相同。圖 3-3 三相負(fù)載三角形聯(lián)結(jié)測量值 負(fù)載情況線電流 (A)相電流 (A)負(fù)載電壓 (V)功率(W)IUIVIWIUVIVWIWUUUVUVWUWUP1P2對稱負(fù)載0.6000.5930.5980.3480.3450.352213212215-111-109不對稱負(fù)載0.4280.3130.5080.1240.2340.355220217216-89.8-63.4表 3-3四、實(shí)驗(yàn)總結(jié)1.根據(jù)實(shí)

4、驗(yàn)數(shù)據(jù)，總結(jié)對稱負(fù)載星形聯(lián)結(jié)時(shí)相電壓和線電壓之間的數(shù)值關(guān)系，以及三角形聯(lián)結(jié)時(shí)相電 流和線電流之間的數(shù)值關(guān)系。（1）.星形連結(jié)：根據(jù)表 3-1，可得：星形聯(lián)結(jié)情況下，不接負(fù)載時(shí)，各路之間的線電壓和各分電源的相電壓都分別相同，即 UUV= UVW=UWU=（218+219+220）/3=219V ；UUN =U VN =U WN =127V（ 本次實(shí)驗(yàn)中這三個(gè)電壓為手動(dòng)調(diào)節(jié) 所得 ）?？梢杂?jì)算： 219/127=1.7244 3 ，即：線電壓為相電壓的3 倍，與理論相符。根據(jù)表 3-2 ，可得：星形聯(lián)結(jié)情況下，接對稱負(fù)載時(shí)，線電壓不變，仍為表 3-1 中的數(shù)據(jù)；而相電壓 在有中線都為 124V，在

5、無中線時(shí)分別為 125V、125V、 123V，因此可認(rèn)為它們是相同的。由此，得到的結(jié) 論 與 上 文 相 同 ， 即 ： 有 中 線 時(shí) ， 219/124=1.7661 3 ， 線 電 壓 為 相 電 壓 的 3 倍 ； 無 中 線 時(shí) ， （125+125+123）/3=124.3 ， 219/124.3=1.7619 3 ，線電壓為相電壓的 3 倍。綜上所述，在對稱負(fù)載星形聯(lián)結(jié)時(shí)，不論是否接上負(fù)載 （ 這里指全部接上或全部不接 ） 、是否有中線， 線電壓都為相電壓的 3 倍。（2）.三角形聯(lián)結(jié)2.根據(jù)表 3-2 的數(shù)據(jù)，按比例畫出不對稱負(fù)載星形聯(lián)結(jié)三相四線制（有中線 ）的電流向量圖，

6、并說明中線 的作用。不對稱負(fù)載星形聯(lián)結(jié)三相四線制（有中線 ）電流向量圖如左圖所示，根據(jù) IU+IV+IW=IN，且根據(jù)對稱關(guān)系三個(gè) 相電流之間的夾角各為 120o，因而根據(jù)幾何關(guān)系畫出 IN。 可見， IN 在數(shù)值的大小上和三個(gè)相電流并不成線性關(guān)系， 而在角度 （相位）上也沒有直觀的規(guī)律。 這是因?yàn)?IN 是由三 個(gè)互成 120o的相電流合成的電流，是矢量的，與直流電 路的電流有很多不同性質(zhì)， 因而要講大小與方向結(jié)合計(jì)算 才有意義。中線的作用：由左圖可知， 在不對稱負(fù)載星形聯(lián)結(jié) （有 中線 ）電路中，中線電流不為 0，因而如若去掉中線必會(huì) 改變電路中電流的流向， 導(dǎo)致各相負(fù)載電壓不同 （即表

7、3-2 中不對稱且無中線的情況 ），這時(shí)部分負(fù)載可能會(huì)由于電 流過大而燒毀。 因此中線起到了電路中作為各相電流的回 路的作用，能夠保證各相負(fù)載兩端的電壓相同（據(jù)表 3-2也可看出 ） ，就能夠保證負(fù)載正常運(yùn)行，不致?lián)p壞。因此 中線在星形聯(lián)結(jié)中是至關(guān)重要的， 因而在通常的生產(chǎn)生活 中的星形聯(lián)結(jié)三相電路都是有中線的。3. 根據(jù)表 3-3 的電壓、電流數(shù)據(jù)計(jì)算對稱、不對稱負(fù)載三角形聯(lián)結(jié)時(shí)的三相總功率，并與兩瓦特表法 的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。1，由此，可根據(jù)本實(shí)驗(yàn)電路，可知負(fù)載電路均為電阻性，不對電流相位產(chǎn)生影響，因此功率因素為因而據(jù)表 3-3 得：得： P= IUVUUVIVW UVWIWU UWU對稱

8、負(fù)載：計(jì)算值 P=222.944W ；測量值 P= P1P2=220W；相差 (222.944-220)/220=1.34% 不對稱負(fù)載：計(jì)算值 P=154.738W ；測量值 P= P1 P2=153.2W ；相差 (154.738-153.2)/153.2=1.00% (注：功率表的正負(fù)不影響功率的測量，因此將其當(dāng)作正值計(jì)算。)通過上述計(jì)算， 可見用二功率表測量法測出的功率與分別測量各負(fù)載電流電壓而計(jì)算得出的功率非常 接近，相差僅約 1%，因此可以認(rèn)為這兩種方法測得的數(shù)據(jù)都是比較可靠的。這也表明該電路中只有負(fù)載 端的負(fù)載在耗能，而電路的其他部分 (如導(dǎo)線 ) 幾乎沒有能量損耗。但通過上述數(shù)

9、據(jù)也可發(fā)現(xiàn)，兩組測量值都略小于計(jì)算值，分析有如下可能原因：(1). 電路中可能存在多種因素導(dǎo)致功率因素小于 1，功率表在測量時(shí)已將功率因素計(jì)算在內(nèi)，而計(jì)算值是將功率因素當(dāng)作1 來算的，因此測量值會(huì)略小于計(jì)算值。 (2).存在某種系統(tǒng)誤差，導(dǎo)致測量結(jié)果有一定的趨向性，但可能導(dǎo)致 這種誤差的因素有很多，比如儀表內(nèi)部因素、電路連接因素等，難以確定具體由何種因素導(dǎo)致。(3). 存在隨機(jī)誤差，導(dǎo)致兩組測量值恰好都小于計(jì)算值，但這種可能性不大。另外，顯然有：不對稱負(fù)載功率 對稱負(fù)載功率，這是因?yàn)樵诒緦?shí)驗(yàn)中，對稱負(fù)載共開了9 盞燈，而不對稱負(fù)載只開了 6 盞，而又因?yàn)樵谌切温?lián)結(jié)中各負(fù)載所得的電壓相同(這在

10、表 3-3 中也可看出 )，因此每盞燈所耗功率接近， 導(dǎo)致對稱負(fù)載功率大于不對稱負(fù)載。 這完全是由實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)決定， 而與對稱與否無關(guān)。五、心得體會(huì)本次實(shí)驗(yàn)是三相交流電路相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，通過本次實(shí)驗(yàn)，我們學(xué)習(xí)了三相交流電路中三相負(fù)載的連接方 法，了解了三相四線制中線的作用，并掌握三相電路中功率的測量方法。這與我們書上學(xué)到的理論知識有 很好的關(guān)聯(lián)性，在實(shí)驗(yàn)過程中將理論結(jié)合于實(shí)踐，使我們更好地掌握所學(xué)的知識。由于此次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容比較多，接線等操作也較為復(fù)雜，因此實(shí)驗(yàn)過程中要十分仔細(xì)。在嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)冊 上所給電路連好線后，一定要再檢查一遍電路再開電源，以免連接出錯(cuò)損壞儀器。由于本次實(shí)驗(yàn)采用上百 伏的電壓，因此實(shí)驗(yàn)過程中務(wù)必要注意安全，必須待電路檢查無誤后再開電源，一旦發(fā)生問題要先關(guān)閉電 源再動(dòng)手更改連線。另外，由于本次實(shí)驗(yàn)用到了較多燈泡，在拿取燈泡時(shí)需小心，以免跌碎。另外，本次實(shí)驗(yàn)需要記錄的數(shù)據(jù)也比較多，然而在后續(xù)的實(shí)驗(yàn)數(shù)