实验十五三相电路的研究一、实验目的掌握三相交流电路中，负载的Y形和形的正确联结方法。验证三相负载作Y形和形联结时，负载的相电压，线电压，负载的相电流和线电流之间的关系。了解不对称负载作Y形联结时中线的作用。了解相序仪的工作原理。二、实验原理三相交流电路中，负载的联结方法分为Y形和形两种。Y形接法中，根据需要可采用三相四线制（必须接中线，称为制）和三相三线制（不接中线，称为Y制）；形接法中，则只有三相三线制一种供电方式。三相交流电源中，我国采用50Hz，220V作为供电方式，称为市电。（英、美、日等国采用60Hz，110V作为市电）。对于三相四线制电源，如不考虑线路质量优劣，其线电压和相电压都是对称的，线电压与相电压的关系为（1）当负载为接法时，流过负载的相电流即为线电流，即（2）当负载为不对称接法时，流过各相负载的电流分别为（3）流过中线的电流为（4）图15-1图15-1所示的是Y形联结的原理图，当开关K闭合时，为Y形三相四线制（制），当开关K断开时，为Y形三相三线制（Y制）。当负载对称时，负载的相电流也是对称的，中线电流，所以中线可以不要，制和Y制是相同的，负载中性点和电源中线点O之间电压为零，电压相量图如图15-2所示，此时负载的相电压对称，线电压与相电压满足式（1）。图15-2图15-3当负载不对称，负载中性点与电源中性点O之间电压不为零。特别是如果去掉中线（相当于图15-1开关K断开），负载端的各相电压不再对称，数值可以通过计算得到或实验测出，其电压相量位形图如图12-3所示。中线的作用在于Y形联结时，即使负载不对称，其相电压仍保持对称，使O的电压相量为零。如果去掉中线，因负载不对称，负载的相电压不对称，使负载不能正常工作，甚至损坏。因此，在不对称负载的Y形联结中，中线绝对不允许接开关或保险丝。这点在接计算机电源或家用电器时，必须要注意。负载作形联结时，负载的相电压和负载的线电压相等。不论负载对称与否，只要三相电源是对称的，则负载相电压就是对称的，在数值上有（5）相电流和线电流的关系为（6）当负载对称时，负载的相电流和线电流也是对称的，它们在数值上的关系为（7）时序指示器是用来测定电源的相序A，B，C的，假定对称三相电源有如下关系在此，相序A-B-C-A-B…，我们称为正相序（例如三相电动机正转）。如果将其中的任意二线对调，例如将A线当作B相，B线当作A相，则相序是B-A-C-B-A-…，我们称它为逆相序。（三相电动机此时反转），可见，相序A、B、C是相对的，任何一相都可作为A相，但A相确定后，B相和C相也就确定了。简单而实用的相序指示器如图15-4所示，它是由一个电容器和两个电灯泡接成Y形的电路。如果电容器所接的是A相，则灯泡亮的是B相，灯泡暗的则为C相。图15-4相序指示器实质上是负载不对称而又没有中线的Y形接法。利用节点电位法很容易证明，负载中性点的电位为：（9）设，，，则根据KVL即同理，可以求出由于，故B相灯泡一定比C相灯泡亮。三、实验内容及步骤1．利用三相调压器，测量两组三相四线制交流电源的相电压，线电压，记入表1中。表1三相电源电源UABUBCUCAUAOUBOUCO220V110V2．负载做Y形联结将灯箱负载作Y形联结，如图15-5所示。图15-5经检查无误后，按照制测量负载各相电压，线电压及电流，，和。断开中线开关，重复对各电量测量，记入表2中，同时观察灯泡亮度与有中线时相比有无变化。断开中线开关，重复对各电量测量，记入表2中，同时观察灯泡亮度与有中线时相比有无变化。将A相负载的灯泡改为一半（即只能接入两灯泡），其余两相不变，重复对各电量测量，记入表2中，并观察各相灯泡的亮度。断开中线开关，重复（3）测量，将结果记入表2中，并观察哪一相灯泡最亮（注意：无中线不对称负载Y的联结时，由于某相电压过高，该相灯泡很亮，时间不可过长，故要求测量时动作迅速）。表2Y形接法负载对称负载不对称有中线无中线有中线无中线线电压(V)UABUBCUCA相电压(V)UAOUBOUCO电流(A)IAIBICIO电灯亮度3．将灯箱负载做形联结图15-6将灯箱负载作形联结，如图15-6所示（电源电压可调在110V）。经检查无误后，接通电源，测量各电量记入表3中，同时观察各相灯泡亮度是否相同，并与Y形接法时（V=110V）相比较。将A相灯泡改为一半（即只接入两个灯泡），其余两相不变，使之成为形联结的不对称负载，测量各电量记入表3中。表3形接法MDUABUBCUCAIAIBICIABIBCICA灯泡亮度对称负载不对称负载4．三相电源的相序测量按图15-4接线。检查无