三相交流电路(电工学实验)

中国石油大学（华东）现代远程教育实验报告课程名称：电工电子学实验名称：三相交流电路实验形式：在线模拟+现场实践提交形式：在线提交实验报告学生姓名：任永胜学号：1995738000111年级专业层次：年级：1903 层次：高起专专业：机电一体化技术学习中心：府谷奥鹏学习中心提交时间：2019年11月1日二、实验原理答： 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测量项目工作状态测量项目工作状态。

图2-14实验测量接线图5-12 实验结果分析：示波器接线图5-35图5-44图5-45图5-46 RLC串联电路4、RC并联电路（白炽灯与电容器串联）按图5-47连接电路，检查无误码后接通电源，三只电流表的读数分别为I= A；I= A图3-37荧光灯实验电路2)．闭合开关SA，重复上述测量，记录数据。

3)．计算出并联电容前后的视在功率图6-11三相负载星形连接实验电路将灯箱负载作星形连接，如图6-11所示经检查无误后，合上开关Sl和S2，测量负载端各相电压、线电压和线电流的相电流数值，同时观察灯泡亮度是否相同。

断开中线开关S2，重复上述测量，同时观察灯泡的亮度，注意其与有中线时相比有无变化，记入表6-2中，然后断开开关S1。

图6-12三相负载三角形连接实验电路(2)经检查无误后，接通开关S，测量各电量，记入表是否相同，并与星形连接作比较。

图4 8三相负载星形连接实验电路经检查无误后，合上开关Sl和S2，测量负载端各相电压、线电压和线电流的相电流数值，同时观察灯泡亮度是否相同。

断开中线开关S2，重复上述测量，记录数据。

将U相负载的灯泡改为一盏，重复上述测量，记录数据将中线开关S2断开，重复上述测量，记录数据。

图4-9三相负载三角形连接实验电路(2)经检查无误后，接通开关S，测量以上各数据。

(3)将U相负载的灯泡改为一盏，测量各量，记录数据。

4计算分析。

图6-25(1)安装接线1)检验元件质量。

2)各元件安装位置整齐匀称、间距合理、便于更换。

3)紧固元件用力均匀，紧固程度适当。

实验结果分析：21。

三相交流电路 习题参考答案3-1一台三相交流电动机，定子绕组星形连接于U L =380V 的对称三相电源上，其线电流I L =2.2A ，cos φ=0.8，试求每相绕组的阻抗Z 。

解：先由题意画出电路图（如下图），以帮助我们思考。

因三相交流电动机是对称负载，因此可选一相进行计算。

三相负载作星接时p l U U 3=由于U l =380(V)，I L =2.2(A)则 U P =220(V), I p =2.2(A),1002.2220===pp U U Z （Ω） 由阻抗三角形得808.0100=⨯==ϕCOS Z R （Ω）60801002222=-=-=R Z X L （Ω）所以 Z=80+j60（Ω）3-2已知对称三相交流电路，每相负载的电阻为R=8Ω，感抗为X L =6Ω。

（1）设电源电压为U L =380V ，求负载星形连接时的相电流、相电压和线电流，并画相量图；（2）设电源电压为U L =220V ，求负载三角形连接时的相电流、相电压和线电流，并画相量图；（3）设电源电压为U L =380V ，求负载三角形连接时的相电流、相电压和线电流，并画相量图。

解：由题意： （1）负载作星接时p l U U 3=因380=l U V ，则2203380====c b a U U U （V ）设︒=0/220a U （V ）因相电流即线电流，其大小为： ︒-=+︒=9.36/22680/220.j I A (A) 9.156/22.-=B I (A) ︒=1.83/22.C I (A) 此时的相量图略。

（2）负载作三角形连接时p l U U =因220=l U V ，则220===ca bc ab U U U （V ）设︒=0/220abU 则相电流 ︒-=+︒==9.36/22680/220..j Z U I ab ab （A ） ︒-=9.156/22.bcI（A ）︒=1.83/22.ca I （A ）线电流 ︒-=︒-=9.66/3830/3.ab A I I （A ）︒=︒-=︒-=1.173/389.186/3830/3bcB I I （A ） ︒=︒-=1.53/3830/3.ca CI I （A ） 此时的相量图略。

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U L是相电压U p的倍。

线电流I L等于相电流I p，即U L＝， I L＝I p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I L＝I p， U L＝U p。

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Y o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，I L≠I p，但只要电源的线电压U L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6-1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6-1表24-12. 负载三角形联接（三相三线制供电）按图6-2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220V，并按表6-2的内容进行测试。

一、实验目的1.学习三相交流电路中三相负载的连接。

2.了解三相四线制中线的作用。

3.掌握三相电路功率的测量方法。

二、主要仪器设备1.实验电路板2.三相交流电源3.交流电压表或万用表4.交流电流表5.功率表6.单掷刀开关7.电流插头、插座三、实验内容1.三相负载星形联结按图3-2接线，图中每相负载采用三只白炽灯，电源线电压为220V。

图3-2 三相负载星形联结(1))。

U UV/V U VW/V U WU/V U UN/V U VN/V U WN/V219 218 220 127 127 127表3-1(2)按表3-2内容完成各项测量，并观察实验中各白炽灯的亮度。

表中对称负载时为每相开亮三只测量值负载情况相电压相电流中线电流中点电压U UN’/V U VN’/V U WN’/V I U/A I V/A I W/A I N/A U N’N/V对称负载有中线124 124 124 0.268 0.266 0.271 0无中线125 125 123 0.268 0.267 0.270 1不对称有中线126 125 124 0.096 0.180 0.271 0.158负载无中线167 143 78 0.109 0.192 0.221 50表3-22.三相负载三角形联结按图3-3连线。

测量功率时可用一只功率表借助电流插头和插座实现一表两用，具体接法见图3-4所示。

接好实验电路后，按表3-3内容完成各项测量，并观察实验中白炽灯的亮度。

表中对称负载和不对称负载的开灯要求与表3-2中相同。

图3-3 三相负载三角形联结图3-4 两瓦特表法测功率测量值负载情况线电流(A) 相电流(A) 负载电压(V) 功率(W) I U I V I W I UV I VW I WU U UV U VW U WU P1P2对称负载0.600 0.593 0.598 0.348 0.345 0.352 213 212 215 -111 -109 不对称负载0.428 0.313 0.508 0.124 0.234 0.355 220 217 216 -89.8 -63.4表3-3四、实验总结1.根据实验数据，总结对称负载星形联结时相电压和线电压之间的数值关系，以及三角形联结时相电流和线电流之间的数值关系。

实验1 基尔霍夫定律一、实验目的(1)加深对基尔霍夫定律的理解，用实验数据验证基尔霍夫定律。

(2)熟练掌握常用仪器仪表的使用技术。

二、实验原理基尔霍夫定律是电路理论中最基本的定律之一，它阐明了电路整体结构必须遵守的规律，应用极为广泛。

基尔霍夫定律有两条：一是电流定律，另一是电压定律。

(1)基尔霍夫电流定律（简称KCL ）是：在任一时刻，流入到电路任一节点的电流总和等于从该节点流出的电流总和，换句话说就是：在任一时刻，流入到电路任一节点的电流的代数和为零。

这一定律实质上是电流连续性的表现。

运用这条定律时必须注意电流的方向，如果不知道电流的真实方向时可以先假设每一电流的正方向（也称参考方向），根据参考方向就可写出基尔霍夫的电流定律表达式。

例如图1-1所示电路中某一节点N ，共有五条支路与它相连，五个电流的参考正方向如图，根据基尔霍夫定律就可写出：I 1+I 2+I 3=I 4+I 5。

如果把基尔霍夫定律写成一般形式就是∑I=0。

显然，这条定律与各支路上接的是什么样的元件无关，不论是线性电路还是非线性电路，它是普遍适用的。

电流定律原是运用于某一节点的，我们也可以把它推广运用于电路中的任一假设的封闭面，例如图1-2所示封闭面S 所包围的电路有三条支路与电路封闭面组成的部分相联接，其电流为I 1、I 2、I 3，则I 1+I 2+I 3=0。

因为对任一封闭面来说，电流仍然必须是连续的。

图1.3-1I 5I 1I 2I 3I 4I 1I 2I 3图1.3-2N图1-1 图1-2(2)基尔霍夫电压定律（简称KVL ）是：在任一时刻，沿闭合回路电压降的代数和总等于零，把这一定律写成一般形式即为∑U=0 。

例如在图1-3所示的闭合回路中，电阻两端的电压参考正方向如箭头所示，如果从节点a 出发，顺时针方向绕行一周又回到a 节点，便可写出：U 1+U 2+U 3 –U 4-U 5=0显然，基尔霍夫电压定律也是和沿闭合回路上元件的性质无关。

实验三相交流电路中负载的星形接法——电工电子学实验报告【实验名称】三相交流电路中负载的星形接法【实验目的】通过实验研究三相电路中负载的星形接法对电路的影响，了解星形接法与三角形接法的差异以及其原理和应用。

【实验器材】三相交流电源，三相综合负载，电压电流传感器，示波器，万用表等。

【实验原理】星形接法和三角形接法是三相负载中常见的两种连接方式。

星形接法即将负载的每一个端子接到三相电源的一个相线上，并将三个相线的另一端连接到负载的一个公共点上。

星形接法的负载器件接线简单，具有可靠性高，电路结构简单等优点。

在星形接法中，三相电平相同，相位相差120度。

三角形接法即将负载的每一个端子连接到三相电源的一个相线上，并将三个相线连接成一个闭合的三角形。

三角形接法的负载器件连接复杂，但其三相电平之间的相位差也是120度。

【实验步骤】1.按照实验要求连接实验电路，将综合负载连接到三相电源上，并设置适当的负载阻抗。

2.分别用示波器观测每个相位的电压和电流波形，并记录测量结果。

3.根据测量结果计算每个相位的电流和电压值，并比较星形接法和三角形接法中的差异。

4.在保持负载不变的情况下，切换负载的接法，重新观测并记录测量结果。

5.对比星形接法和三角形接法中电流和电压波形的差异，分析其原因和特点。

6.总结实验结果，撰写实验报告。

【实验结果】实验结果应包括对星形接法和三角形接法中电流和电压波形的详细描述和比较分析，包括波形的振幅、频率、相位差等参数。

【实验结论】通过对实验结果的分析，得出星形接法和三角形接法在电流和电压特性上的差异和特点，并对其应用进行探讨，进一步深化对三相负载的理解。

【实验改进】实验中可以适当增加不同负载的情况下的测量和比较，以便更全面的了解星形接法和三角形接法的性能差异。

【实验注意事项】1.实验过程中注意安全操作，使用绝缘手套、绝缘手柄等必要的防护措施。

2.仔细连接实验电路，确保各部分正常工作。

3.测量时要保持电路稳定，防止电流和电压的过大或过小引起故障。