三相電路的相序、電壓、電流及功率測量

　　一、實驗目的
　　1、學會三相電源相序的判定方法；
　　2、學會三相負載Y和Δ的連接方法，掌握這兩種接法下，線電壓和相電壓、線電流和相電流的測量方法；
　　3、熟悉一瓦表法測量有功和無功功率的原理與接線方法；　　
　　4、熟悉二瓦表法測量三相電路有功和無功功率的原理與接線方法；
　　5、進一步掌握功率表的接線和使用方法。

　　二、原理說明
　　1、在三相電源供電系統中，電源相序的確定是極為重要的事情，因為只有相同相序的系統才能并聯工作；三相電動機的轉子的旋轉方向也完全取決于電源的相序；許多電力系統的測量儀表及繼電保護裝置也與相序密切相關。

　　確定三相電源相序的儀器稱為相序指示器，它實際上是一個星型連接的不對稱電路，一相中接有電容C，另二相分別接入大小相等的電阻R（比如兩個相同的白熾燈泡），如圖6.13.1所示。

　　圖6.13.1 相序指示電路

　　如果把圖6.13.1的負載電路接到對稱三相電源上，且認定接電容的一相為A相，那么，其余兩相中相電壓較高的一相必定是B相，相電壓較低的一相是C相。B、C兩相電壓的相差程度決定于電容的數值。一般為便于觀測，B、C兩相用相同的白熾燈代替R，為使燈泡亮暗差別較大，選擇 。

　　2、將三相負載各相的一端連接成中點N，A、B、C分別接至三相電源，即為Y連接，如圖6.13.2所示。這時相電流等于線電流。如果電源為對稱三相電源，在負載對稱時，線電壓的有效值是相電壓的有效值的 倍，即

　　這時各相電流也對稱，電源中點與負載中點之間的電壓為零。即使用中線將兩中點之間連接起來，中線電流也等于零。如果負載不對稱，則中線就有電流流過，這時如將中線斷開，三相負載的各相相電壓將不再對稱。各相燈泡會出現亮暗不一致的現象，這就是中點位移引起各相電壓不等的結果。
　　圖6.13.2 圖6.13.3

　　3、Δ接法如圖6.13.3所示，這時線電壓等于相電壓，但線電流為對應的兩相電流的矢量和，即若負載不對稱，雖然不再有 倍的關系，但線電流仍為相應的相電流矢量和，這時只有通過矢量圖方能計算出它們的大小和相位。

　　4、三相功率的測量原理參考第3章第3.3節。

　　三、實驗任務
　　注意：實驗中三相電源的線電壓輸出調節到220V，并保持不變。

　　1、用兩個白熾燈泡與一個電容器組成相序指示器，判定三相電源相序，結果記入表6.13.1；

　　2、采用三相四線制對稱負載Y連接，測量各線電壓、相電壓、線電流及中線電流，并用一瓦表法測量各相負載的有功功率（單相負載采用兩個25W 220V燈泡和兩個1μF電容并聯組成），數據記入表6.13.2；

　　3、采用三相四線制不對稱負載Y連接（將W相負載中的電容去掉），測量各線電壓、相電壓、線電流及中線電流，并用一瓦表法測量各相負載的有功功率，數據記入表6.13.3；

　　4、斷開中線，重復任務3中的各項測量，數據記入表6.13.4；

　　5、采用三相對稱負載Δ連接，測量各線電壓、線電流、相電流及各相有功功率，數據記入表6.13.5；

　　表6.13.1 相序測定（U相接電容C，默認為A相）

　　6、用二瓦表法測量負載Δ連接電路的有功功率和無功功率，用一瓦表法測量負載電路的無功功率，數據記入表6.13.6；

　　7、比較任務2、3、4各測量結果。

　　表6.13.2 三相四線制對稱負載Y連接

　　中線電流＝ mA

　　表6.13.3 三相四線制不對稱負載Y連接

　　中線電流＝ mA

　　表6.13.4 三相三線制不對稱負載Y連接

　　表6.13.5 對稱負載Δ連接

　　表6.13.6 對稱負載Δ連接的功率測量

　　四、實驗儀器設備
　　1、數字萬用表
　　2、電工綜合實驗臺
　　3、DG05單相燈負載實驗組件

　　五、預習思考及注意事項
　　1、一組三相對稱負載接成Ｙ或△接法，由相同的線電壓供電，其線電流及三相總功率的關系如何？若供電電壓有變化，則如何比較△、Ｙ接法的電流、電壓和功率？
　　2、實驗中各次測量功率時，功率表的電壓、電流量限應如何選擇？
　　3、推導無功功率測量線路的計算公式。
　　4、功率表的損耗對測量結果是否有影響？如何判斷其影響的大小？如何消除？
　　5、本實驗要求對稱三相電源的輸出線電壓為220V。

　　六、實驗報告要求
　　1、記錄實驗數據，分析測量結果；
　　2、由實驗數據畫出相序指示器的矢量