三相电路的相序、电压、电流及功率测量

三相电路的相序、电压、电流及功率测量

　　一、实验目的
　　1、学会三相电源相序的判定方法；
　　2、学会三相负载Y和Δ的连接方法，掌握这两种接法下，线电压和相电压、线电流和相电流的测量方法；
　　3、熟悉一瓦表法测量有功和无功功率的原理与接线方法；　　
　　4、熟悉二瓦表法测量三相电路有功和无功功率的原理与接线方法；
　　5、进一步掌握功率表的接线和使用方法。

　　二、原理说明
　　1、在三相电源供电系统中，电源相序的确定是极为重要的事情，因为只有相同相序的系统才能并联工作；三相电动机的转子的旋转方向也完全取决于电源的相序；许多电力系统的测量仪表及继电保护装置也与相序密切相关。

　　确定三相电源相序的仪器称为相序指示器，它实际上是一个星型连接的不对称电路，一相中接有电容C，另二相分别接入大小相等的电阻R（比如两个相同的白炽灯泡），如图6.13.1所示。

　　图6.13.1 相序指示电路

　　如果把图6.13.1的负载电路接到对称三相电源上，且认定接电容的一相为A相，那么，其余两相中相电压较高的一相必定是B相，相电压较低的一相是C相。B、C两相电压的相差程度决定于电容的数值。一般为便于观测，B、C两相用相同的白炽灯代替R，为使灯泡亮暗差别较大，选择 。

　　2、将三相负载各相的一端连接成中点N，A、B、C分别接至三相电源，即为Y连接，如图6.13.2所示。这时相电流等于线电流。如果电源为对称三相电源，在负载对称时，线电压的有效值是相电压的有效值的 倍，即

　　这时各相电流也对称，电源中点与负载中点之间的电压为零。即使用中线将两中点之间连接起来，中线电流也等于零。如果负载不对称，则中线就有电流流过，这时如将中线断开，三相负载的各相相电压将不再对称。各相灯泡会出现亮暗不一致的现象，这就是中点位移引起各相电压不等的结果。
　　图6.13.2 图6.13.3

　　3、Δ接法如图6.13.3所示，这时线电压等于相电压，但线电流为对应的两相电流的矢量和，即若负载不对称，虽然不再有 倍的关系，但线电流仍为相应的相电流矢量和，这时只有通过矢量图方能计算出它们的大小和相位。

　　4、三相功率的测量原理参考第3章第3.3节。

　　三、实验任务
　　注意：实验中三相电源的线电压输出调节到220V，并保持不变。

　　1、用两个白炽灯泡与一个电容器组成相序指示器，判定三相电源相序，结果记入表6.13.1；

　　2、采用三相四线制对称负载Y连接，测量各线电压、相电压、线电流及中线电流，并用一瓦表法测量各相负载的有功功率（单相负载采用两个25W 220V灯泡和两个1μF电容并联组成），数据记入表6.13.2；

　　3、采用三相四线制不对称负载Y连接（将W相负载中的电容去掉），测量各线电压、相电压、线电流及中线电流，并用一瓦表法测量各相负载的有功功率，数据记入表6.13.3；

　　4、断开中线，重复任务3中的各项测量，数据记入表6.13.4；

　　5、采用三相对称负载Δ连接，测量各线电压、线电流、相电流及各相有功功率，数据记入表6.13.5；

　　表6.13.1 相序测定（U相接电容C，默认为A相）

相序	A	B	C
	U

　　6、用二瓦表法测量负载Δ连接电路的有功功率和无功功率，用一瓦表法测量负载电路的无功功率，数据记入表6.13.6；

　　7、比较任务2、3、4各测量结果。

　　表6.13.2 三相四线制对称负载Y连接

	线电流（mA）	相电压（V）	有功功率（W）	线电压（V）
A相				UAB=
B相				UBC=
C相				UCA=

　　中线电流＝ mA

　　表6.13.3 三相四线制不对称负载Y连接

	线电流（mA）	相电压（V）	有功功率（W）	线电压（V）
A相				UAB=
B相				UBC=
C相				UCA=

　　中线电流＝ mA

　　表6.13.4 三相三线制不对称负载Y连接

	线电流（mA）	相电压（V）	有功功率（W）	线电压（V）
A相				UAB=
B相				UBC=
C相				UCA=

　　表6.13.5 对称负载Δ连接

	线电压（V）	相电流（mA）	有功功率（W）	线电流（mA）
AB				IA=
BC				IB=
CA				IC=

　　表6.13.6 对称负载Δ连接的功率测量

	W1	W2	三相总有功功率	三相总无功功率
二瓦表法
一瓦表法		－	－

　　四、实验仪器设备
　　1、数字万用表
　　2、电工综合实验台
　　3、DG05单相灯负载实验组件

　　五、预习思考及注意事项
　　1、一组三相对称负载接成Ｙ或△接法，由相同的线电压供电，其线电流及三相总功率的关系如何？若供电电压有变化，则如何比较△、Ｙ接法的电流、电压和功率？
　　2、实验中各次测量功率时，功率表的电压、电流量限应如何选择？
　　3、推导无功功率测量线路的计算公式。
　　4、功率表的损耗对测量结果是否有影响？如何判断其影响的大小？如何消除？
　　5、本实验要求对称三相电源的输出线电压为220V。

　　六、实验报告要求
　　1、记录实验数据，分析测量结果；
　　2、由实验数据画出相序指示器的矢量