实验五三相电路中电压和电流测量
一、实验目的
1、了解三相负载的星形及三角形的接线方法，加深理解线电压和电压和相电流之间的关系。
2、用实验方法研究三相四线制电路中中性线的作用。
3、了解相序测定方法。
二、实验原理与方法。
（1）三相电路中，负载的连接方法有星形联结和三角形联结。星形联结时根据需要可以采用三相三线制或三相四线制供电，三角形联结时只能用三相三线制供电。三相电路中的电源和负载有对称和非对称两种情况。在此主要研究三相电源对称，负载作星形、三角形联结时的电路工作情况。
（2）图2-2-42是星形联结的三线制供电原理图。当线路阻抗忽略不计时，负载的线电压等于电源的线电压，若负载对称，则负载中性点N’和电源中性点N之间的电压为零，此时
负载的相电压对称，线电压U L与相电压U P满足U L=3U P的关系。若负载不对称，负载中性点N’与电源中性点N之间的电压不再为零，负载端的各相电压也就不再对称，其数值可以通过计算得到，或者通过实验测出。
（3）位形图时=是电压相量图的一种特殊形式，其特点是位形图上的点与电路图上的点一一对应。
图2-2-43是对应于图2-2-42星形联结电路的位形图。图中U AB代表电路中从A点到B 点的电压向量，U A’N’为电路从A’点到N’点之间的电压向量。在三相负载对称时，位形图中负载中性点N’与电源中性点N重合；负载不对称时，虽然线电压仍对称，但负载的相电压
不再对称，负载中性点N’发生位移，如图2-2-44所示。
（4）在图2-2-42中，若把电源中性点和负载中性点用中性线连接起来，就成为三相四线制。在负载对称时，中性线电流等于零，其工作情况与三线制相同，负载不对称时，若忽略线路阻抗，则负载端相电压仍然对称，但这是中性线电流不再为零（中性线电流的参考方向从N’指向N），它可以用计算方法或实验方法确定。
（5）在发电、供电系统以及用电部门，相序的确定是非常重要的。一般可用专用相序仪测定，也可以简单的把一个电容和两个相同瓦数的白炽灯连成不对称星形负载，接至被测的三相端线上，如图2-2-45所示。由于负载不对称，负载中性点N’发生位移，各相电压也就不再相等。若设电容所在的相为A相，则等比较亮的相为B相，灯比较暗的相为C相，这样就可以方便的确定三相电源的相序。
（6)在负载呈三角形联结的对称三相电路中，线电流是相电流的3倍。若负载不对称，线电流和相电流之间不存在3倍关系。
三、实验任务
（1）三相负载作星形联结，测量电路中各电压、电流值。按图2-2-46（a)接线，测定三相四线制、三相三线制对称负载与不对称负载的线电压、相电压、中性点电压和线电流、中性电流（不对称负载为A 相开路、C 相短路），记录于表2-2-17中。
（2）三相负载作三角形联结，测量电路中各电压电流值。按图2-2-46（b)接线，测量负载对称和不对称情况下的线（相）电压和线（相）电流，记录于表2-2-17中。
表2-2-17
实验内容 待测数据
U A ’B ’/V U B ’C ’ /V U C ’A ’ /V U A ’N ’ /V U B ’N ’ /V U C ’N ’ /V U N ’N /V I A /A I B /A I C
/A I N ’N /A 负载对称
有中性线
无中性线 负载不对称
有中性线 无中性线
A 相开路
有中性线
无中性线
C 相开路
无中性线
(3）实验注意事项：
①三相电路实验中电流的测量可用一只电流表和多个电流插座和插头来完成，实验中要特别注意安全。
②本实验中三相电源电压（U L =380V ）较高，必须严格遵守安全操作规程，身体不要触及带电部分，以保证安全。
表2-2-18
四、实验设备
根据实验原理与任务，实验室条件（仪器、设备、电源及负载的状况）正确的自选仪器、设备和器件并列出表格。 五、提示与思考
1、三相负载根据什么条件决定采用星形活三角形联结？如果电源线电压分别为380V 和220V 时，要使用额定电压为220V 的白炽灯正常工作采用何种接法，画图说明。
2、在三相四线制供电系统中，中性线为什么不允许安装熔断器或开关？
3、做负载星形连接且一相负载短路的实验时，为什么只能做无中性线的情况？
4、负载对称作三角形联结实验中，如两相灯的亮度变暗，另一相灯的亮度正常，是什么原因？如果两相灯的亮度正常，一相灯不亮，又是什么原因？ 六、实验报告要求
1、根据实验测量数据，讨论三相负载星形联结时3倍关系成立条件。
2、根据表2-2-17星形联结三相电路无中性线时所测各电压值，作出相量图，分析中性点位移的原因，讨论中性线的作用。
3、根据表2-2-18所测数据，按比例画出A 相端断路时电压、电流相量图。
4、
实验内容 待测数据 U A ’B ’ /V
U B ’C ’ /V
U C ’A ’ /V
I A /A
I B /A
I C /A
I A ’B ’ /A
I B ’C ’ /A
I C ’A ’ /A
负载对称R A=R B =R C
负载不对称R A R B =R C
A 相端线断开R A =R
B =R C
A 相负载断开R
B =R C