实验三、三相交流电路
实验预习：
一、实验目的
1、 掌握三相负载星形、三角形联接的方法。
2、 验证在这两种接法下，三相负载线电压与相电压、线电流与相电流之间的关系。 3、 充分理解三相四线制供电系统中，中线的作用。
二、实验原理
PA
ABCN
A
LA
BC
图1-10-1 三相负载星形连接 图1-10-2 三相负载三角形连接
1．如图1-10-1所示，负载作星（Y）形联接。
端线上的电流（线电流）IL就是负载中的电流（相电流）IP 。即IL = IP 。
1）有中线时（三相四线制），由于UN’N=0 ，因此负载相电压UP’就是电源相电压UP 。
即 UP'UP , ULUP
III0若负载对称,则INABC若负载不对称 ,则
III0INABC
2）无中线时（三相三线制）
若负载对称，则UN’N=0 ， UP’ = UP 若负载不对称，则UN’N≠0 ，UP’≠ UP
故倘若中线开断，会导致三相负载不对称，致使负载轻（负载阻抗大）的那一相的相电压过高，使负载遭受损坏；使负载重（负载阻抗小）的那一相的相电压过低，使负载不能正常工作，为保证负载正常工作，必须采取三相四线制供电。
2．如图1-10-2所示，负载作三角形（△）联接时：
每相负载接于两根端线之间，故每相负载的相电压UP’ 就是电源的线电压UL 。 即ＵＰ’=ＵＬ 。
端线电流与负载相电流的一般关系为：
II, III, III IAABCABBCABCCABC
若负载对称，则线电流ＩＬ和相电流ＩＰ的关系为IL3IP， 其中：线电流ＩL＝ＩA＝ＩB＝ＩC ， 相电流ＩP＝ＩAB＝ＩBC＝ＩCA 若负载不对称，则 IL
IP ，但只要电源的线电压对称，加在三相负载上的电压仍
是对称的，对各相负载的工作没有影响。
3. 图1-10-3给出了三相交流实验所用的电源和负载。
本实验电源采用三相交流市电，线电压为380V。首先通过三相自耦变压器调压，然后再经过过流保护装置，最后从U、V、W、N端接入实验电路。
每相负载由三盏220V/25W灯泡并联组成。开关K用于控制三相负载的对称情况。K闭合时，对应灯泡导通，断开时，对应灯泡关闭。
三相负载
UV
N
W
N1
三相可调电源
图1-10-3 三相交流实验面板图
三、预习要求与计算仿真
1、本次实验涉及到以下仪器：交流电压表、交流电流表。关于这些设备的使用说明，详见附录，在正式实验前应予以预习。
2、根据图1-10-4、1-10-5，计算出待测量的电流、电压值，记入表中，以便与实验测量的数据比较，并帮助正确选定测量仪表的量程。
3、利用PSPICE仿真软件，根据图1-10-4、1-10-5，选择合适参数，设计仿真电路，并试运行。（PSPICE仿真软件的使用方法详见附录）
四、注意事项
1、本实验采用三相交流市电，线电压达380Ｖ，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，必须经指导教师检查后，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、负载从星形转为三角形时，必须记得断开中线，以免发生短路事故。 4、UNN’是指电源中心点N至负载中心点N’之间的电压差，测量时请注意。
五、思考题
1、画出负载作星形和三角形联接时的实验线路图。 2、三相负载如何作星形或三角形联接？
3、复习三相交流电路的有关内容。试分析三相星形联接（对称、不对称）时，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？
4、本次实验中，灯箱负载中灯泡（220V , 25W）可承受220V电压，为何要将电源的相电压调至100V？
5、图1-10-3中的三相可调电源，其U、V、W三相上都加装了过流保护FU，为何中线N上却没有加装？
实验内容：
一、实验线路
实验线路如图1-10-4、1-10-5所示。
图1-10-4 三相负载星形连接电路
I 图1-10-5 三相负载三角形连接电路
三、实验步骤
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，使输出相电压为100V，并按下述内容完成各项实验。
1、 负载星形联接
按图1-10- 4所示，连接实验电路，经教师检查合格后方可接通电源。 （１） 有中线（ＹＮ）
令三相负载对称，即闭合所有控灯开关K，使A、B、C三相灯数为3:3:3。测量负载相电压、相电流，线电压、线电流，中线电流及电源与负载间的中点电压，记入表1-10-1中。
令三相负载不对称，即C相去掉两只灯，使A、B、C三相灯数为3:3:1。重复上述步骤。 （２） 无中线（Ｙ）
断电，拆除中线NN’，此时为无中线的三相电路。重复步骤（１）
（３） 不对称负载的特例
Ａ相开路，使三相灯数为０：２：１，分别在有中线、无中线的情况下，重复上述步骤。观察各相灯泡明暗情况，了解不对称负载联接时，若中线断开将对负载工作电压的严重影响。
2、负载作三角形（△）联接：
按图1-10- 5所示，连接实验电路，经教师检查合格后方可通电实验。
在负载对称时，即A、B、C三相灯数为3:3:3，测量线电压、线电流、相电流。 负载不对称时，即A、B、C三相灯数为3:3:1，重复上述步骤。将数据记入表1-10-２中。
四、表格与数据
表1-10-２
五、实验报告
1、用实验测得的数据验证对称三相电路中的关系。
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。
注：1、如下图所示，实验时可能会出现的类似电路。此时电源电压不可调，相电压为220V。
实验三、三相交流电路
实验预习：
一、实验目的
1、 掌握三相负载星形、三角形联接的方法。
2、 验证在这两种接法下，三相负载线电压与相电压、线电流与相电流之间的关系。 3、 充分理解三相四线制供电系统中，中线的作用。
二、实验原理
PA
ABCN
A
LA
BC
图1-10-1 三相负载星形连接 图1-10-2 三相负载三角形连接
1．如图1-10-1所示，负载作星（Y）形联接。
端线上的电流（线电流）IL就是负载中的电流（相电流）IP 。即IL = IP 。
1）有中线时（三相四线制），由于UN’N=0 ，因此负载相电压UP’就是电源相电压UP 。
即 UP'UP , ULUP
III0若负载对称,则INABC若负载不对称 ,则
III0INABC
2）无中线时（三相三线制）
若负载对称，则UN’N=0 ， UP’ = UP 若负载不对称，则UN’N≠0 ，UP’≠ UP
故倘若中线开断，会导致三相负载不对称，致使负载轻（负载阻抗大）的那一相的相电压过高，使负载遭受损坏；使负载重（负载阻抗小）的那一相的相电压过低，使负载不能正常工作，为保证负载正常工作，必须采取三相四线制供电。
2．如图1-10-2所示，负载作三角形（△）联接时：
每相负载接于两根端线之间，故每相负载的相电压UP’ 就是电源的线电压UL 。 即ＵＰ’=ＵＬ 。
端线电流与负载相电流的一般关系为：
II, III, III IAABCABBCABCCABC
若负载对称，则线电流ＩＬ和相电流ＩＰ的关系为IL3IP， 其中：线电流ＩL＝ＩA＝ＩB＝ＩC ， 相电流ＩP＝ＩAB＝ＩBC＝ＩCA 若负载不对称，则 IL
IP ，但只要电源的线电压对称，加在三相负载上的电压仍
是对称的，对各相负载的工作没有影响。
3. 图1-10-3给出了三相交流实验所用的电源和负载。
本实验电源采用三相交流市电，线电压为380V。首先通过三相自耦变压器调压，然后再经过过流保护装置，最后从U、V、W、N端接入实验电路。
每相负载由三盏220V/25W灯泡并联组成。开关K用于控制三相负载的对称情况。K闭合时，对应灯泡导通，断开时，对应灯泡关闭。
三相负载
UV
N
W
N1
三相可调电源
图1-10-3 三相交流实验面板图
三、预习要求与计算仿真
1、本次实验涉及到以下仪器：交流电压表、交流电流表。关于这些设备的使用说明，详见附录，在正式实验前应予以预习。
2、根据图1-10-4、1-10-5，计算出待测量的电流、电压值，记入表中，以便与实验测量的数据比较，并帮助正确选定测量仪表的量程。
3、利用PSPICE仿真软件，根据图1-10-4、1-10-5，选择合适参数，设计仿真电路，并试运行。（PSPICE仿真软件的使用方法详见附录）
四、注意事项
1、本实验采用三相交流市电，线电压达380Ｖ，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，必须经指导教师检查后，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、负载从星形转为三角形时，必须记得断开中线，以免发生短路事故。 4、UNN’是指电源中心点N至负载中心点N’之间的电压差，测量时请注意。
五、思考题
1、画出负载作星形和三角形联接时的实验线路图。 2、三相负载如何作星形或三角形联接？
3、复习三相交流电路的有关内容。试分析三相星形联接（对称、不对称）时，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？
4、本次实验中，灯箱负载中灯泡（220V , 25W）可承受220V电压，为何要将电源的相电压调至100V？
5、图1-10-3中的三相可调电源，其U、V、W三相上都加装了过流保护FU，为何中线N上却没有加装？
实验内容：
一、实验线路
实验线路如图1-10-4、1-10-5所示。
图1-10-4 三相负载星形连接电路
I 图1-10-5 三相负载三角形连接电路
三、实验步骤
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，使输出相电压为100V，并按下述内容完成各项实验。
1、 负载星形联接
按图1-10- 4所示，连接实验电路，经教师检查合格后方可接通电源。 （１） 有中线（ＹＮ）
令三相负载对称，即闭合所有控灯开关K，使A、B、C三相灯数为3:3:3。测量负载相电压、相电流，线电压、线电流，中线电流及电源与负载间的中点电压，记入表1-10-1中。
令三相负载不对称，即C相去掉两只灯，使A、B、C三相灯数为3:3:1。重复上述步骤。 （２） 无中线（Ｙ）
断电，拆除中线NN’，此时为无中线的三相电路。重复步骤（１）
（３） 不对称负载的特例
Ａ相开路，使三相灯数为０：２：１，分别在有中线、无中线的情况下，重复上述步骤。观察各相灯泡明暗情况，了解不对称负载联接时，若中线断开将对负载工作电压的严重影响。
2、负载作三角形（△）联接：
按图1-10- 5所示，连接实验电路，经教师检查合格后方可通电实验。
在负载对称时，即A、B、C三相灯数为3:3:3，测量线电压、线电流、相电流。 负载不对称时，即A、B、C三相灯数为3:3:1，重复上述步骤。将数据记入表1-10-２中。
四、表格与数据
表1-10-２
五、实验报告
1、用实验测得的数据验证对称三相电路中的关系。
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。
注：1、如下图所示，实验时可能会出现的类似电路。此时电源电压不可调，相电压为220V。