三相交流电路电压、电流的分析与测量

一、实验目的

1．掌握三相负载作星形联接、三角形联接的方法，验证这两种接法时线、相电压及线、相电流之间的关系。

2．充分理解三相四线供电系统中中线的作用。

二、原理说明

1．三相负载可接成星形（又称“Ｙ”接）或三角形(又称"△"接)，当三相对称负载作Y 形联接时，线电压Ul 是相电压Up 的倍。线电流Il 等于相电流Ip，即

Ul＝Up       Il＝Ip

当采用三相四线制接法时，，流过中线的电流I0＝0， 所以可以省去中线。

当对称三相负载作△形联接时，有

       I1=Ip,       U1=Up

2．不对称三相负载作Y 联接时,必须采用三相四线制接法，即Y0 接法。而且中线必须牢固联接，以保证三相不对称负载的每相电压维持对称不变。

倘若中线断开，会导致三相负载电压的不对称，致使负载轻的那一相的相电压过高，使负载遭受损坏；负载重的一相相电压又过低，使负载不能正常工作。尤其是对于三相照明负载，无条件地一律采用Y0 接法。

3．当不对称负载作△接时，Il≠Ip，但只要电源的线电压Ul 对称，加在三相负载上的电压仍是对称的，对各相负载工作没有影响。

三、实验设备及器件

四、实验内容

1．三相负载星形联接（三相四线制供电）

按图6-3-3-1 线路组接实验电路。即三相灯组负载经三相自耦调压器接通三相对称电源,将三相调压器的旋柄置于三相电压输出为0V的位置，经指导教师检查后。方可合上三相电源开关，然后调节调压器的输出，使输出的三相线电压为220V，按表6-3-3-1数据表格所列各项要求分别测量三相负载的线电压、相电压、线电流（相电流）、中线电流、电源与负载中点的电压，记录之。并观察各相灯组亮暗的变化程度，特别要注意观察中线的作用。

                        图6-3-3-1  三相负载星形联接的实验线路

2．负载三角形联接（三相三线制供电）

按图6-3-3-2改接线路，经指导教师检查合格后接通三相电源，调节调压器，使其输出线电压为220V，并按表6-3-3-2数据表格要求进行测试

                   图6-3-3-2  三相负载三角形联接的实验线路

五、实验报告

1．三相负载根据什么条件作星形或三角形连接？

答：一般电机功率大于11kw就采用星－三角启动，否则采用三角形直接启动，一般不采用星形接法 。

2．试分析三相星形联接不对称负载在无中线情况下，当某相负载开路或短路时会出现什么情况？如果接上中线，情况又如何？

答：在电源无中线且负载不对称情况下，那相的负载重那相的电压就低，如果接上中线，三相电压趋于平衡。

3．本次实验中为什么要通过三相调压器将380V 的市电线电压降为220V 的线电压使用？

       答：为了实验人的安全和设备的安全。

4．用实验测得的数据验证对称三相电路中的关系。

5．用实验数据和观察到的现象，总结三相四线供电系统中中线的作用。

答：当三相负载不对称时，中线提供各相电流的回路。

6．不对称三角形联接的负载，能否正常工作？实验是否能证明这一点？

答：对于不对称负载作△接时，Il≠Ip，但只要电源的线电压Vl对称，加三相负载上的电压仍是对称的，对各相负载工作没有影响

7．根据不对称负载三角形联接时的相电流值作相量图，并求出线电流值，然后与实验测得的线电流作比较，分析之。

表6-3-3-1三相负载星形联接实验数据表

注意：

1．本实验采用三相交流市电，线电压为380V， 应穿绝缘鞋进实验室。实验时要注意人身安全，不可触及导电部件，防止意外事故发生。

2．每次接线完毕，同组同学应自查一遍， 然后由指导教师检查后，方可接通电源，必须严格遵守先接线、后通电；先断电、后拆线的实验操作原则。

3．星形负载作短路实验时，必须首先断开中线，以免发生短路事故。

表6-3-3-2 负载三角形联接实验数据表

东南大学电工电子实验中心

实验报告

课程名称：     电路与电子线路实验1                              

第 5次实验

实验名称：     三相交流电路的认识                                                                    

院 （系）：                专    业：                

姓    名：                  学    号：                 

实 验 室:               实验组别：                 

同组人员：              实验时间：   年  月   日 

评定成绩：              审阅教师：                   

一、实验目的

    ①认识三相交流电路，了解交流电路应用

②熟悉电工实验台电路模块，了解电路的连接方法

③了解交流电路综合仪表的使用，学习交流电路电流、电压、功率的测量方法，识别三相交流电的相序

④了解改善功率因素的方法，自行设计电路验证功率因数改善

二、实验原理

 1. 功率因数的概念

在交流电路中，电压与电流之间的相位差(Φ)的余弦叫做功率因数，用符号cosΦ表示。在数值上，功率因数是有功功率和视在功率的比值，即cosΦ=P/S。

 2. 功率因数补偿

原则上，必须保证原负载的工作状态不变，即加至负载上的电压U和负载的有功功率P不变。

日常生活中很多负载为感性的，因此可以采用并联电容的方法提高功率因数。

三、实验内容

? 经自耦变压器降压至30V左右后，构建由R-L-C构成的电路，测量各部分电路的电流和电压，画出电压（串联电路）矢量图；求R、L、C。

? 自行设计电路，学习感性电路功率因数补偿的方法（在R－L电路两端并联电容（10微法），改善功率因数）；若不直接测量PF，如何表征功率因数得到了补偿？

? 设计电动机正反转自动切换控制电路：启动按钮按下正转30秒、反转40秒、正转工30秒…如此循环往复，直到按下停止按钮。

四、实验方案设计

 1. R-L-C交流电路的设计

由电阻、电容、电感构成的交流电路的实验设计图如下图1所示：

图1  R-L-C交流电路

其中，电源需经自耦变压器降压至30-40V，电路中还应接入电流表测量电流，接入电压表测量分别测量电阻、电感和电容的电压。

测量所得的实验数据如下表1所示：

表1 R-L-C交流电路实验数据表

根据表1中的前两组数据，做出的两张电压矢量图如下图2所示：

图2 电压矢量图

图2所示的矢量图中，取电流方向为X轴方向，画出各个电压矢量。由于电感的电压矢量太小，在上面的电压矢量图上省略了。

对表1中的实验数据进行处理，以求出R、L、C。实验数据处理的表格如下图2所示：

表2 R-L-C交流电路实验数据处理表

因此，电阻R=179.4，电容容抗=889.5，电感感抗=5.9。根据公式，可得C=3.6μF；根据公式，可得L=18.8mH。

2. 交流电路功率因数补偿

交流电路功率因数补偿的电路设计如下图3所示：

图3 功率因数补偿电路

在保持其他量不变的情况下，改变电容C的值，可以观察到灯泡先变暗再变亮的现象。实验中测得的数据如下表3所示：

表3 功率因数补偿实验数据表

根据表3，可得该电路的功率因数先减小后增大，因此会观察到灯泡先变暗再变亮的现象。

3. 电动机正反转自动切换控制电路设计

电动机正反转自动切换控制电路的设计图如下图4所示，设计中以两只灯泡的亮暗为现象进行观察。

图4 电动机正反转自动切换控制电路

如图所示，当按下启动开关S1后，接触器KM3一直保持接通，使得KM3常开开关一直闭合，从而保证了电路的持续供电。此外，接触器KM2和30s延时器亦接通。接触器KM2接通后，灯L2发亮，直到经过30s延时后，30s常闭开关断开，接触器KM2断开，灯L2停止发亮。同时，经30s延时后，30s常开开关闭合，使得40s延时器和接触器KM1接通。接触器KM1接通后，灯L1发亮，直到经过40s延时后，40s常闭开关断开，30s延时器断开，从而导致30s常开开关恢复常开，接触器KM1断开，灯L1停止发亮。此外，30s延时器断开后，30s常闭开关亦恢复常闭；40s延时器断开后，40s常闭开关亦恢复常闭。于是电路又回到了最初的状态，此时的电路仍然持续供电，因此该电路会不断的重复上述过程，直到按下停止开关S2，接触器KM3断开，电路断电，从而停止一切。

实验二十四三相交流电路电压电流的测量

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三相交流电路电压电流的测量实验报告（35篇）