四个电工学实验水院.docx

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四个电工学实验水院

实验一三相交流电路电压、电流的测量

一、实验目的

1.学会三相负载的星形和三角形的连接方法；

2.熟悉并掌握两种接法的特点，即负载的线电压和相电压，线电流和相电流的关系；

3.观察分析并充分理解三相四线制中，负载对称和不对称时中线的作用。

二、实验原理

1、本实验采用的是三相四线制星形连接的三相对称电源，可为负载提供两种电源电压，即线电压Ｕ线=380V和相电压U相=220V的两种。

2、三相负载方式有两种：

星形（又称“Y”接法）或三角形（又称“△”接法）。

当三相对称负载作Y形联结时，线电压Ｕ线是相电压U相的倍。

线电流I线等于相电流I相，即：

Ｕ线=U相

I线=I相

在这种情况下：

流过中线的电流I=0，所以可以省去中线。

3、当对称三相负载作△形联结时，不对称三相负载作Y形联结时，必须采用三相四线制接法，即Y接法。

而且中线必须牢固连接，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Y接法。

4、当不对称负载作△形联结时，I线≠I相,但只要电源的线电压U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

三相灯负载交流电流表.交流电压表.三相调压器单元

四、实验内容

1、三相负载星形联结

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）；

按图1线路组接实验电路。

即三相灯组负载经三相自偶调压器接通三相对称电源。

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380V；

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（电源与负载中点间的电压）、线电流（等于相电流）、中线电流；

将所测得的数据记入表1中，并观察个相灯组亮暗的变化程度特别要注意观察中线的作用。

2、负载三角形联结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）；

按图2改接线路，经指导老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220V；

并按表2的实验内容进行测试，分别测量三相负载的线电压（等于相电压）、线电流、相电流。

图1

图2

五、实验注意事项

1、本实验采用三相交流市电，线电压为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，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、后拆线的实验原则。

3、星形负载作短路实验时，必须先断开中线，以免发生短路事故。

4、为避免烧坏灯泡，在做Y接法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联结?

2、复习三相交流电路有关内容，试分析三相星形联结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，情况又将如何？

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的关系。

2、用实验数据和观察到现象，总结三相四线供电系统中中线的作用。

3、不对称三角联结的负载，能否正常工作？

实验是否能证明这一点？

4、根据不对称负载联结时的像电流值作相量图，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。

线电压（V）

相电压（V）

相电流（mA）

中线电流（mA）

UAB

UBC

UCA

负

载

对

称

有中线

无中线

负

载

不

对

称

有中线

无中线

表1.星形连接

表2三角形连接

测

量

值

负载状态

线电压（V）

线电流（mA）

相电流（mA）

UAB

UBC

UCA

IAB

IBC

ICA

负载对称

负载不对称

实验二三相电路功率的测量

一、实验目的

1．学习用一表法测三相电路功率的方法；

2．学习用二表法测三相电路功率的方法。

二、实验原理

工业生产和科学实验中经常碰到要测量三相电路中有功率和无功率的问题、测量的方法很多，根据供电线路形式与负载情况常用一瓦表法与二瓦表法进行测量。

1．单相功率表的基本原理

在测量交流电路中的负载所消耗的功率时，其读数P为：

。

其中，U为功率表电压线圈所跨接的电压；I为流过功率表电流线圈的电流；为之间的相位差角。

原理图如图1。

2．三相功率的表的基本原理

在三相电路里，负载吸收的平均功率都等于它们各相平均功率之和，即：

在对称三相电路里，负载吸收的功率为：

3．三相功率测量的三瓦计法基本原理

三相四线制电路中负载所消耗的总功率需用三只功率表分别测U、V、W、各相负载的功率，然后相加即：

。

这种测量方法称为三瓦计法。

如图2。

若三相负载对称，则每相负载消耗的功率相同，这时只需用一只功率表测量任一相的功率，将其读数乘以3即为三相电路的总功率。

如图3。

4．三相功率的二瓦计法基本原理

三相三线制电路中，通常用两只功率表测量三相功率（不论对称与否），又称二瓦计法。

如图4。

三相负载所消耗的总功率P为两只功率表读数的代数和，即：

式中、分别表示两只功率表的读数。

利用瞬时表达式不难推出上述结论。

当负载对称时，两只功率表分别为：

5．二瓦计法的使用注意事项

在三相三线制电路中，通常用二瓦计法测量三相功率，但应注意下列问题：

1．二瓦计法适用于对称或不对称的三相三线制，而对于三相四线制电路一般不适用。

2．图4只是二瓦计法的一种接线方式，而一般接线原则为：

（1）两只功率表的电流线圈分别串接入任意两相火线，电流线圈发电机端（对应端）必须接在电源侧；

（2）两只功率表的电压线圈的发电机端必须各自接到电流线圈的发电机端，而两只功率表的电压线圈的非发电机端必须同时接到没有接入功率表电流线圈的第三相火线上。

3．在对称三相电路中，两只功率表的读数与负载的功率因数有如下的关系：

（1）负载为纯电阻（功率因数为1）时，两只功率表的读数相等；

（2）负载的功率因数大于0.5时，两只功率表读数均为正；

（3）负载的功率因数等于0.5时，某只功率表读数为零；

（4）负载的功率因数小于0.5时，某只功率表的指针会反向偏转。

为了读数应该把功率表电流线圈（即电压线圈支路）的两上端钮接线互换，使指针正向偏转，但是读数应该取为负值。

6．二瓦计法测量无功功率及

在对称三相电路中，可以用二瓦计法测得的读数和来求出负载的无功功率Q和负载的功率因数角，其关系式为：

，

也可以用一只功率表来测量。

将功率表的电流线圈接于作一相火线，而电压线圈跨接到另外两相火线之间。

如图5。

则有：

，是功率表的读数。

当负载为感性时，功率表读数为正；负载为容性时，功率表读数为负。

三、实验设备

三相灯负载交流电流表.交流电压表.三相调压器单元功率表

四、实验内容

（1）将三相灯负载按或Y形连接，以一瓦特表测三相总功率，接线图如图6。

功率表读数为P1，，三相总功率P=3×P1

（2）将三相灯负载改按成电容负载，重新上述实验。

（3）以上实验均需测量对称及不对称负载两组情况。

（4）以两瓦特计法重复上述三项实验。

用二瓦表法测对称与不对称电阻性负载，按图7接线。

此实验设备只有一个功率表，请同学们自行设计电路，分两次测量P1和P2。

按图8接线，电阻负载两端依次并接相同容量的电容，用二表法测负载吸收的有功功率。

此实验设备只有一个功率表，请同学们自行设计电路，分两次测量P1和P2。

五、注意事项

1．本次实验U线=220V，U相=127V；

2．换线路必须先按“停止键”断电，按“启动键”通电，不再动调压器；

3．本实验采用三相交流市电，线电压为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；

4．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、后拆线的实验原则。

六、实验数据记录

表1.

电源

负载

U相

V相

W相

测量数据

三相三线制

220/127V

星形联接法

对称

白炽灯负载

灯泡功率

×数量

灯泡功率

×数量

灯泡功率

×数量

功率表读数

∑P

15×1

电源

负载

U相

V相

W相

测量数据

三相三线制

220/127V

星形联接法

不对称

白炽灯负载

灯泡功率

×数量

灯泡功率

×数量

灯泡功率

×数量

功率表读数

∑P

15×1

15×2

表2.

电源

负载

U相

V相

W相

测量数据

三相三线制

220/127V

星形联接法

对称电容负载

电容器

×数量

电容器

×数量

电容器

×数量

功率表读数

三相总功率

2uF

表3.

电源

负载

U相

V相

W相

测量数据

三相三线制

220V

三角形联接法

对称白炽灯负载

灯泡功率×数量

灯泡功率

×数量

灯泡功率

×数量

功率表读数

∑P

15×1

电源

负载

U相

V相

W相

测量数据

三相三线制220V

三角形联接法不对称白炽灯负载

灯泡功率

×数量

灯泡功率

×数量

灯泡功率

×数量

功率表读数

∑P

15×1

15×2

表4.

电源

负载

U相

V相

W相

测量数据

三相三线制220V

三角形联接法

对称电容负载

电容器

×数量

电容器

×数量

电容器

×数量

功率表读数

（P1-P2）

2uF

实验三荧光灯功率因数提高实验

一、实验目的

1、掌握日光灯电路的工作原理和接线方法；

2、通过实验了解功率因数提高的方法和意义；

3、学会功率表的使用。

二、实验原理

1、日光灯电路原理：

图1

日光灯电路如图1所示。

由荧光灯管A，镇流器L（带铁心电感线圈），启动器S三部分组成荧光灯。

灯管为一根均匀涂有荧光物质的玻璃管，管内充有少量水银蒸气和惰性气体，灯管两端装有灯丝电极。

镇流器为一个铁芯线圈，可以认为是一个电感很大的感性负载。

镇流器的作用除了感应高压使灯管放电外，在荧光灯正常工作时，起限制电流的作用，镇流器的名称也由此而来。

启辉器是一个充有氖气的玻璃泡，并有两个电极（双金属片和定片）。

灯管工作时，可以认为是一个电阻负载。

镇流器、启辉器二者串联成一个RL串联电路。

当接通电源后，启辉器内双金属片与定片之间

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