实验五 三相负载电压、电流功率的测量

1、 实验五 三相负载电压、电流、功率的测量一实验目的1熟悉三相交流电路中三相负载的星形联结、三角形联结方法，加深理解三相交流电路中线电压与相电压，线电流与相电流之间的关系。2用实验的方法研究、体会三相四线制电路中中线的作用。 3掌握三相星形电路有功功率的测量方法。掌握用二瓦特表法测量三相三线制供电系统的有功功率。4熟练掌握功率表的接线和使用方法。二实验原理概述及说明1三相电源电力系统采用三相三线制和三相四线制的供电方式。其三相电源的电动势相互对称，即三相电动势幅值相等，频率相等，相位互差120°。2三相电源的连接三相电源的联结方式分为星形联结和三角形联结两种。（1）三相电源的星形联结：

2、从三相绕组的首端A、B、C引出三根导线，称为相线，把三相绕组的末端连接在一起称为中性点，从中性点引出的导线称为中线。三相电源的星形联结时，线电压是相电压的倍，三相电源的线电压在相位上超前于相电压30º。（2）三相电源的三角形联结：把三相绕组的首端和末端依次相连，形成一个回路，从首端A、B、C引出三根端线，这种方式称为三相电源的三角形联结。三相电源的三角形联结时，线电压与对应的相电压有效值相等，即，相位相同。低压供电系统多采用三相四线制的供电方式。3.三相负载及其联结 三相负载可分为对称三相负载和不对称三相负载。三相电源向负载供电时，三相负载可以接成星形（又称形）或三角形（又称形）两种

3、形式。连接方式如图13-1所示。在星形联结中又包括有中线（三相四线制）和无中线(三相三线制）两种情况。 (a)星形联结 (b)三角形联结 图13-1 三相负载的两种联结方式 4三相负载星形联结（1）三相负载对称 当三相对称负载作星形联结时，线电压的有效值是相电压有效值的倍，线电流等于相电流，即： ，流过中线的电流NO，负载中点N´的电位与电源中点N的电位相等，即UNN=0，所以就对称负载而言，中线不起作用，可以去掉中线，采用三相三线制。（2）三相负载不对称三相不对称负载星形联接时，必须采用0（即三相四线制），此时负载中点N´的电位与电源中点N的电位不相等，即UNN0，中线必

4、须联接牢固，以保证三相不对称负载的每相电压保持对称。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。5. 测量三相星形负载的有功功率在电力系统中，需要对系统中的用电设备消耗的有功功率和无功功率进行测量。由于绝大多数的用电设备多采用三相电源供电，因此对三相功率的测量就显得非常重要。由于三相电路连接方式、负载对称情况不同，三相负载有功功率可以采用一瓦特表法、两瓦特表法和三瓦特表法来测量。(1) 三相四线制供电系统，测量负载星形联接（即0接法）的三相有功功率一瓦特表法对于三相四线制供电的星接三相对称负载（即Yo接法

5、），显然有，若用一个单相功率表测量A相的功率为，则三相总功率等于单相有功功率的3倍，即这种测量方法称为一瓦特表法。 图13-2 一瓦特表测量三相有功功率三瓦特表法电路如图13-2所示。对于三相四线制供电的星接三相不对称负载，可用三只瓦特表分别测量各相负载的有功功率PA、PB、PC，则三相负载的总有功功率值为三只瓦特表读数之和，即 图13-3 三瓦特表测量三相有功功率 这种测量方法称为三瓦特表法。(2) 三相三线制供电系统，测量负载星形联接的三相有功功率三相三线制供电系统中，不论三相负载是否对称，也不论负载是接法还是接法，都可按图13-3所示的电路采用两只瓦特表测量三相负载的总有功功率。这种测量

6、方法称为二瓦特表法。若两个功率表的读数为、，可以证明，三相电路负载总有功功率P等于两只瓦特表读数P1和P2的代数和，即。三实验仪器设备1三相自耦调压器2交流电压表、电流表、功率表3三相灯组负载（25W白炽灯9只）四实验内容及实验步骤1三相负载星形联接电压、电流的测量按图13-4接线，三相对称电源经自耦调压器接到三相灯组负载，首先检查三相调压器的旋柄是否置于输出为0V的位置（即逆时针旋到底的位置）。经指导教师检查接线正确后，方可合上三相电源开关。 旋转三相调压器的旋柄，调节调压器的输出，使输出的三相线电压为220。2. 三相负载星形联接有功功率测量（1）三相四线制供电系统一瓦特表法测定三相对称负

7、载三相功率实验电路如图13-2所示，线路中的电流表和电压表用以监视三相电流和电压，不要超过功率表电压和电流的量程。经指导教师检查线路接线无误后，接通三相电源开关，将调压器的输出由0调到220（线电压），（2）用三瓦特表法测定三相不对称负载三相功率。实验电路如图13-3所示，步骤与（1）相同，将数据记入表13-2中。 2三相三线制供电系统用二瓦特表法测量三相负载连接的三相功率，实验电路如图13-4所示。三相灯组负载接成Y形接法。经指导教师检查后，接通三相电源，调节三相调压器的输出，使线电压为220，按表10-3的内容进行测量计算，并将数据记入表中。五实验注意事项1本实验经三相自耦调压器调节，输出

8、线电压为220V。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， 确认正确无误后由指导教师检查方可接通电源。实验中必须严格遵守“先接线、后通电”,“先断电、后拆线”的安全实验操作规则。3.接通三相交流电源之前，三相调压器的旋转手柄必须在0V的位置，通电后缓慢地将调压器手柄沿顺时针方向旋转，调节输出电压至所需电压值。实验完毕时应注意先将调压器的旋转手柄转回0V的位置，再切断三相电源。4实验中若出现异常现象,应立即切断电源,找出故障原因,排除故障后方可继续实验.六实验预习与思考题1三相对称负载按星形连接、三角形联接，它们的线电压与相电压、线电流与

9、相电流有何关系？当三相负载不对称时又有何关系？2. 在三相四线制供电系统中中线的作用，中线上能安装保险丝吗？为什么？3复习二瓦特表法测量三相电路有功功率的原理。画出瓦特表另外两种联接方法的电路图。 4测量功率时为什么在线路中通常都接有电流表和电压表？ 5本实验经三相自耦调压器调节，输出线电压为220V。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。6. 每次接线完毕，同组同学应自查一遍， 确认正确无误后由指导教师检查方可接通电源。实验中必须严格遵守“先接线、后通电”,“先断电、后拆线”的安全实验操作规则。7.接通三相交流电源之前，三相调压器的旋转手柄必须在0V的位置，通电后缓慢地将

10、调压器手柄沿顺时针方向旋转，调节输出电压至所需电压值。实验完毕时应注意先将调压器的旋转手柄转回0V的位置，再切断三相电源。8实验中若出现异常现象,应立即切断电源,找出故障原因,排除故障后方可继续实验.七实验报告要求及结果分析1根据实验数据，在负载为星形联接时，在什么条件下成立？ 2用实验数据和观察到的现象，总结三相四线制供电系统中中线的作用。3. 总结一瓦特表法和二瓦特表法测量三相有功功率的适用场合。4总结三相负载星形联结时电路中电压、电流的特点以及有功功率的测量方法。5三相对称负载三角形连接，它们的线电压与相电压、线电流与相电流有何关系？当三相负载不对称时又有何关系？6分析二瓦特表法测量三相

11、电路有功功率的原理。八 综合实验（大型作业） 日光灯、白炽灯、节能灯的参数测试及技术经济比较：要求学生3至5人一组，查阅有关图书资料，以及进行上网查询，并进行市场调研，做到掌握日光灯、白炽灯、节能灯的工作原理；收集有关的技术数据；了解国家的相关政策；了解日光灯，白炽灯，节能灯的价格、电费（民用、单位、企业）。拟订从灯光寿命、亮度、光源效率和节约电能方面进行比较的方案，以及技术数据的实验测试方案（实验电路、选用仪器、记录表格、注意事项等设计）。实验设计完成后，提交指导教师检查认为可行（方案合理、实验设备需用实验室现有设备）且无安全隐患。在实验室开放时间进行实验。综合实验结果要求参照论文格式提交实验报告。表13-