实验二十四 三相交流电路电压、电流的测量
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, 验证这两种接法下线、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
在这种情况下,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IL=Ip, UL=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Yo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≠3Ip,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。
四、实验内容
1. 三相负载星形联接(三相四线制供电)
按图24-1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输出为0V的位置(即逆时针旋到底)。经指导教师检查合格后,方可开启实验台电源,然后调节调压器的输出,使输出的三相线电压为220V,并按下述内容完成各项实验,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、电源与负载中点间的电压。将所测得的数据记入表24-1中,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24-1
2. 负载三角形联接(三相三线制供电)
按图24-2改接线路,经指导教师检查合格后接通三相电源,并调节调压器,使其输出线电压为
五、实验注意事项
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,必须严格遵守先断电、再接线、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。
4.为避免烧坏灯泡,DGJ-04实验挂箱内设有过压保护装置。当任一相电压>245~250V时,即声光报警并跳闸。因此,在做Y接不平衡负载或缺相实验时,所加线电压应以最高相电压<240V为宜。 六、预习思考题
1. 三相负载根据什么条件作星形或三角形连接?
2. 复习三相交流电路有关内容, 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?
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? 七、实验报告
1. 用实验测得的数据验证对称三相电路中的3关系。
2. 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。 3. 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?
4. 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。
5. 心得体会及其他。
实验二十五 三相电路功率的测量
一、实验目的
1. 掌握用一瓦特表法、 二瓦特表法测量三相电路有功功率与无功功率的方法
2. 进一步熟练掌握功率表的接线和使用方法 二、原理说明
1.对于三相四线制供电的三相星形联接的负载(即Yo接法),可用一只功率表测量各相的有功功率PA、PB、PC,则三相负载的总有功功率ΣP=PA+PB+PC。这就是一瓦特表法,如图25-1所示。若三相负载是对称的,则只需测量一相的功率,再乘以3 即得三相总的有功功率。
V
图
25-2
2. 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Y接还是△接,都可用二瓦特表法测量三相负载的总有功功率。测量线路如图25-2所示。若负载为感性或容性,且当相位差φ>60°时,线路中的一只功率表指针将反偏(数字式功率表将出现负读数), 这时应将功率表电流线圈的两个端子调换(不能调换电压线圈端子),其读数应记为负值。而三相总功率∑P=P1+P2(P1、P2本身不含任何意义)。
除图25 -2
的IA、UAC与IB、UBC接法外,还有IB、UAB与IC、UAC以及IA、UAB与IC、UBC两种接法。
3. 对于三相三线制供电的三 相对称负载,可用一瓦特表法测得 三相负载的总无功功率Q,测试原 理线路如图25-3所示。
图示功率表读数的3倍,即为
U
V
对称三相电路总的无功功率。 除了
此图给出的一种连接法(IU、UVW)
外,还有另外两种连接法,即接成 图 25-3 (IV、UUW)或(IW、UUV)。
四、实验内容
1. 用一瓦特表法测定三相对称Y0接以及不对称Y0接负载的总功率ΣP。实验按图25-4线路接线。线路中的电流表和电压表用以监视该相的电流和电压,不要超过功率表电压和电流的量程。
U
V
N
经指导教师检查后,接通三相电源, 调节调压器输出, 使输出线电压为220V,按表25-1的要求进行测量及计算。
首先将三只表按图25-4接入B相进行测量,然后分别将三只表换接到A相和C相,再进行测量。
2. 用二瓦特表法测定三相负载的总功率
(1) 按图25-5接线,将三相灯组负载接成Y形接法。
图 25-5
经指导教师检查后,接通三相电源,调节调压器的输出线电压为220V,按表24-2的内容进行测量。
(2) 将三相灯组负载改成△形接法,重复(1)的测量步骤, 数据记入表25-2中。
表
(3)将两只瓦特表依次按另外两种接法接入线路,重复(1)、(2)的测量。(表格自拟。) 3. 用一瓦特表法测定三相对称星形负载的无功功率,按图25-6 所示的电路接线。
图 25-6
(1)每相负载由白炽灯和电容器并联而成,并由开关控制其接入。检查接线无误后,接通三相电源,将调压器的输出线电压调到 220V, 读取三表的读数,并计算无功功率 ΣQ,记入表25-3。
(2)分别按IV、UUW和IW、UUV接法,重复(1)的测量,并比较各自的ΣQ值。
五、实验注意事项
1. 每次实验完毕,均需将三相调压器旋柄调回零位。 每次改变接线,均需断开三相电源,以确保人身安全。 六、预习思考题
1. 复习二瓦特表法测量三相电路有功功率的原理。 2. 复习一瓦特表法测量三相对称负载无功功率的原理。 3. 测量功率时为什么在线路中通常都接有电流表和电压表? 七、实验报告
1. 完成数据表格中的各项测量和计算任务。 比较一瓦特表和二瓦特表法的测量结果。 2. 总结、分析三相电路功率测量的方法与结果。
3. 心得体会及其他。
实验二十四 三相交流电路电压、电流的测量
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, 验证这两种接法下线、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
在这种情况下,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IL=Ip, UL=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Yo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≠3Ip,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。
四、实验内容
1. 三相负载星形联接(三相四线制供电)
按图24-1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输出为0V的位置(即逆时针旋到底)。经指导教师检查合格后,方可开启实验台电源,然后调节调压器的输出,使输出的三相线电压为220V,并按下述内容完成各项实验,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、电源与负载中点间的电压。将所测得的数据记入表24-1中,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24-1
2. 负载三角形联接(三相三线制供电)
按图24-2改接线路,经指导教师检查合格后接通三相电源,并调节调压器,使其输出线电压为
五、实验注意事项
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,必须严格遵守先断电、再接线、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。
4.为避免烧坏灯泡,DGJ-04实验挂箱内设有过压保护装置。当任一相电压>245~250V时,即声光报警并跳闸。因此,在做Y接不平衡负载或缺相实验时,所加线电压应以最高相电压<240V为宜。 六、预习思考题
1. 三相负载根据什么条件作星形或三角形连接?
2. 复习三相交流电路有关内容, 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?
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? 七、实验报告
1. 用实验测得的数据验证对称三相电路中的3关系。
2. 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。 3. 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?
4. 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。
5. 心得体会及其他。
实验二十五 三相电路功率的测量
一、实验目的
1. 掌握用一瓦特表法、 二瓦特表法测量三相电路有功功率与无功功率的方法
2. 进一步熟练掌握功率表的接线和使用方法 二、原理说明
1.对于三相四线制供电的三相星形联接的负载(即Yo接法),可用一只功率表测量各相的有功功率PA、PB、PC,则三相负载的总有功功率ΣP=PA+PB+PC。这就是一瓦特表法,如图25-1所示。若三相负载是对称的,则只需测量一相的功率,再乘以3 即得三相总的有功功率。
V
图
25-2
2. 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Y接还是△接,都可用二瓦特表法测量三相负载的总有功功率。测量线路如图25-2所示。若负载为感性或容性,且当相位差φ>60°时,线路中的一只功率表指针将反偏(数字式功率表将出现负读数), 这时应将功率表电流线圈的两个端子调换(不能调换电压线圈端子),其读数应记为负值。而三相总功率∑P=P1+P2(P1、P2本身不含任何意义)。
除图25 -2
的IA、UAC与IB、UBC接法外,还有IB、UAB与IC、UAC以及IA、UAB与IC、UBC两种接法。
3. 对于三相三线制供电的三 相对称负载,可用一瓦特表法测得 三相负载的总无功功率Q,测试原 理线路如图25-3所示。
图示功率表读数的3倍,即为
U
V
对称三相电路总的无功功率。 除了
此图给出的一种连接法(IU、UVW)
外,还有另外两种连接法,即接成 图 25-3 (IV、UUW)或(IW、UUV)。
四、实验内容
1. 用一瓦特表法测定三相对称Y0接以及不对称Y0接负载的总功率ΣP。实验按图25-4线路接线。线路中的电流表和电压表用以监视该相的电流和电压,不要超过功率表电压和电流的量程。
U
V
N
经指导教师检查后,接通三相电源, 调节调压器输出, 使输出线电压为220V,按表25-1的要求进行测量及计算。
首先将三只表按图25-4接入B相进行测量,然后分别将三只表换接到A相和C相,再进行测量。
2. 用二瓦特表法测定三相负载的总功率
(1) 按图25-5接线,将三相灯组负载接成Y形接法。
图 25-5
经指导教师检查后,接通三相电源,调节调压器的输出线电压为220V,按表24-2的内容进行测量。
(2) 将三相灯组负载改成△形接法,重复(1)的测量步骤, 数据记入表25-2中。
表
(3)将两只瓦特表依次按另外两种接法接入线路,重复(1)、(2)的测量。(表格自拟。) 3. 用一瓦特表法测定三相对称星形负载的无功功率,按图25-6 所示的电路接线。
图 25-6
(1)每相负载由白炽灯和电容器并联而成,并由开关控制其接入。检查接线无误后,接通三相电源,将调压器的输出线电压调到 220V, 读取三表的读数,并计算无功功率 ΣQ,记入表25-3。
(2)分别按IV、UUW和IW、UUV接法,重复(1)的测量,并比较各自的ΣQ值。
五、实验注意事项
1. 每次实验完毕,均需将三相调压器旋柄调回零位。 每次改变接线,均需断开三相电源,以确保人身安全。 六、预习思考题
1. 复习二瓦特表法测量三相电路有功功率的原理。 2. 复习一瓦特表法测量三相对称负载无功功率的原理。 3. 测量功率时为什么在线路中通常都接有电流表和电压表? 七、实验报告
1. 完成数据表格中的各项测量和计算任务。 比较一瓦特表和二瓦特表法的测量结果。 2. 总结、分析三相电路功率测量的方法与结果。
3. 心得体会及其他。