电工电子学三项交流电路实验报告文档格式.docx
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1、实验目的:
1.练习三相交流电路中负载的星形接法。
2.了解三相四线制中线的作用。
2、实验设备及材料:
1.灯箱
一个(灯泡,220V,25W)(DG04-S)
2.交流电压表
一个(300V,600V)(DG053)
3.交流电流表
一个(5A、10A)(DG053)
3、实验原理:
1.对称三相电路中线、相电压和线、相电流的关系,三相电路中,负载的连接分为星形连接和三角形连接两种。
一般认为电源提供的是对称三相电压。
(1)星形连接的负载如图1所示:
图1星形连接的三相电路
A、B、C表示电源端,N为电源的中性点(简称中点),N'
为负载的中性点。
无论是三线制或四线制,流过每一相负载的相电流恒等于与之相连的端线中的线电流:
(下标I表示线的变量,下标p表示相的变量)
在四线制情况下,中线电流等于三个线电流的相量之和,即
端线之间的电位差(即线电压)和每一相负载的相电压之间有下列关系:
当三相电路对称时,线、相电压和线、相电流都对称,中线电流等于零,而线、相电压满足:
(2)三角形连接的负载如图2所示:
其特点是相电压等于线电压:
线电流和相电流之间的关系如下:
当三相电路对称时,线、相电压和线、相电流都对称,此时线、相电流满足:
2.不对称三相电路
在三相三线制星形连接的电路中,若负载不对称,电源中点和负载中点的电位不再相等,称为中点位移,此时负载端各相电压将不对称,电流和线电压也不对称。
在三相四线制星形连接的电路中,如果中线的阻抗足够小,那么负载端各相电压基本对称,线电压也基本对称,从而可看出中线在负载不对称时起到了很重要的作用。
但由于负载不对称,因此电流是不对称的三相电流,这时的中线电流将不再为零。
在三角形连接的电路中,如果负载不对称,负载的线、相电压仍然对称,但线、相电流不再对称。
如果三相电路其中一相或两相开路也属于不对称情况。
3.三相负载接线原则
连接后加在每相负载上的电压应等于其额定值。
4、实验内容及数据:
1.本实验采用线电压为220V的三相交流电源。
测量该电源的线电压(UAB、UBC、UCA)和相电压(UAO、UBO、UCO),并记录之。
2.星形对称有中线:
按图1接线,每相开3盏灯。
测各线电压、各相电压、各相电流、两中点间电压UOO'
,记录于表1中。
图1
Y接电路
3.星形不对称有中线:
各相灯数分别为1、2、3盏。
重复步骤2,观察灯泡亮度有无变化。
4.星形对称无中线:
除去中线,每相开3盏灯,测各线电压、各相电压(每相负载上的电压)、各相电流、UOO'
,记于表1中。
5.星形不对称无中线:
各相灯数分别为1、2、3盏,重复步骤4,观察灯泡亮度有无变化,有何规律。
表1星形接法数据表
测量项目
工作状态
线电压/V
相电压/V
电流/A
UOO'
/v
UAB
UBC
UCA
UAO'
UBO'
UCO'
IA
IB
IC
IO
对称
负载
有中线
无中线
不对称
从表中可看出:
对于负载对称星形连接有无中线对电路无影响,此时中线可以去掉。
无中线时,对于负载对称连接与有中线情况相同。
所以负载对称连接可用三相三线制连接。
对于负载不对称星形连接,有中线时,三只灯泡亮度一样,此时线电压相电压均与负载对称星形连接相同;
对于负载不对称星形连接,无中线时,负载为单盏灯的一相灯最亮,而负载为三盏灯的一相灯最暗。
此时中线两端电压极大,在这种情况下工作是非正常工作。
所以对负载不对称连接,必须是三相四线制连接。
5.实验数据处理过程:
表1星形接法数据
工作状态
229
230
132
0.246
0.249
0.250
0.05
131
0.248
134
133
0.085
0.167
0.143
178
151
84
0.098
0.178
0.205
52
对于负载对称星形连接有无中线对电路无影响,此时中线可以去掉。
6.实验结果的评定及分析:
在三相四线制不对称的负载连接中,中线的作用是:
使不对称的各相负载得到相同的相电压。
7.问题讨论:
1.三相负载根据什么原则作星形或三角形连接?
答:
电源的线电压
负载的额定功率
2、请问三相负载按星形或三角形连接,它们的线电压与相电压、线电流与相电流有何关系?
当三相负载对称时又有何关系?
线电压:
两相之间的电压(实际也就是两条相线之前的电压)
相电压:
一相对地的电压(实际也就是相线与地之间的电压,中性线接地系统也就是相线与中性线间的电压,普通民用三相四线制线电网中即为火线和零线间的电压)
线电流:
导线上的电流。
相电流:
每一相上电流,星形负载时即为流过每一相负载的电流。
三相交流电路中负载星形连接时对负载侧:
线电压=1。
732相电压
线电流=相电流。
3、说明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?
三相四线制供电系统中,中线的作用是:
当三相负载不对称时,中线提供各相
电流的回路。
中线肯定不能接保险丝。
三相中负载平衡时中线没有电流通过,但
负载不平衡时,中线上的电流是很大的,就是可能使三相相电压失去平衡,损坏用电
设备。
4、中线的作用是什么?
在什么情况下必须有中线,在什么情况下可不要中线?
三相负载星形接法,对称时,有中线和没有中线是一样的当负载不对称也没有中线时,会使阻抗大的负载的实际相电压高于额定电压而变亮或烧毁,使阻抗小的负载相电压低于额定电压而变暗。
均不能正常工作。
中线的作用是:
在三相不对称时,中线可以让三相负载仍获得对称的相电压而正常工作。
5、心得体会及其他。
本次实验是三相交流电路相关的实验,通过本次实验,我们学习了三相交流电路中三相负载的连接方法,了解了三相四线制中线的作用,
并掌握三相电路中功率的测量方法。
这与我们书上学到的理论知识有很好的关联性,在实验过程中将理论结合于实践,使我们更好地掌握所学的知识。
由于此次实验内容比较多,接线等操作也较为复杂,因此实验过程中要十分仔细。
在严格按照实验册上所给电路连好线后,一定要再检查一遍电路再开电源,以免连接出错损坏仪器。
由于本次实验采用上百伏的电压,因此实验过程中务必要注意安全,必须待电路检查无误后再开电源,一旦发生问题要先关闭电源再动手更改连线。
另外,由于本次实验用到了较多灯泡,在拿取灯泡时需小心,以免跌碎。
另外,本次实验需要记录的数据也比较多,然而在后续的实验数据处理中并未完全用到。
这些数据可以用于进行其他要求之外的分析,从而得出更多的结论;
或者,也可用于相互验证,因为有些数据是有相关性的,比如三角形联结中的线电流和相电流,可以由相电流互成120
º
推出线电流的大小和方向。
但也因为有这些数据,可以比较计算值与测量值的异同,从而得到更进一步的分析,更深入地了解三相交流电路。
8.指导老师评语及得分:
指导老师签名:
年月日
备注:
以上各部分空白处大小可根据所要填写的实验内容自行调整。