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1、三相交流电路,南开大学基础物理实验教学中心 基础物理实验室,基础物理实验15,引言,由几个振幅相同、频率相同但彼此间有一定相位差的交流电动势供电的电路称做“多相电路”。按电动势的数目不同，可分为二相、三相、四相、六相、十二相电路，其中应用最广泛的是三相电路。本实验通过学习三相电路的组接方法和分析电路中各电压间、各电流间、各功率间的关系，从而达到深入认识和正确使用三相电的目的。,实验目的,1.检验三相交流电路的基本理论2.学习单相变压器的三相联接法3.初步掌握三相功率的单相瓦特表测量法,实验原理,1、三相交流电动势的表示法（1）电源绕组的星（Y）形联接如图（a）所示，将发电机三相绕组的尾端X、Y
2、、Z 联接成一点O，从首端A、B、C 引出三相线，这就是三相绕组的Y形连接，这种供电线路叫做三相三线制。高压电力系统一般都采用三相三线制。,实验原理,图（b）所示的供电线路，除了引出三根端线（又称火线、相线）外，还由结点O引出一根线，叫做中性线（简称中线）。结点O叫做中性点（简称中点）。如果O点接地，则O点就叫做零点，中性线又称为零线。从配电变压器引出的四根线，即构成了三相四线制供电系统。,流过电源每相绕组或负载的电流叫做相电流。流过端线的电流叫做线电流。从图中可以看到，Y形联接时，线电流和相电流相同，即 I 线=I 相 在低压供电系统中，最常用的是三相四线制系统，因为它可同时提供 380V
3、和 220V 交流电源。通常工农业生产中普遍使用的三相感应电动机是三相380V，而照明灯、手持电动工具为单相220V。,实验原理,（2）电源绕组的三角（）形联接电源的三相绕组的另一种接法是形联接。它的正确接法是把一相绕组的尾端与另一相绕组的首端依次相接，即X端接B端，Y端接C端，Z端接A 端，构成一个闭合回路，并从三个连接点各引出一根导线，即端线（火线），如图1-39所示。图中各量的代表符号及其方向如前所述。一般发电机的三相绕组都是对称的。在 形联接中，线电压和相电压在数值上是相等的，即UAB=UA UBC=UB UCA=UC 即 U线=U相,实验原理,三相电路中负载的联接 三相交流电路中负载
4、的联接方式也有星（Y）形和三角（）形接法两种。(A)为负载的三相四线制星形接法。若负载是对称的，各相电流值相等，相位相差1200，这时中线中的电流等于零。三相电动机就是这种负载。由于在三相对称负载中，中线中的电流为零，所以可以将中线去掉，改为三相三线制接法,实验原理,(A),实验原理,(b),实验原理,将负载接在电源的两两相线之间，这种联接方法叫做三角形联接方法，(B)所示。在这种联接中，各相负载上的电压是由电源的线电压维持的，负载上的电压等于电源线电压。,仪器用具,单相380/220变压器三只，交流伏特表一只，交流电流表一只，单相瓦特表一只，变压器实验板一块，负载实验板一块（备220V、10
5、0W灯泡三只，220V、40W灯泡一只）。,实验内容,我们实验中采用三个单相变压器组成为三相变压器。每只单相变压器初、次级绕组的额定电压分别为380V和220V，写成380/220V。为了方便，我们引用下列符号：,实验内容,Y/：代表把三只单相变压器的初级Y接，次级接。Y0/Y：代表把三只单相变压器的初级Y0接、次级Y接。Y/：代表变压器的初级Y接，次级接，负载接。变压器初级为Y0接法且中点接地。变压器次级及负载都可接成Y形或形。,实验内容,1.Y0/YY，对称负载（三只100W灯泡），测各线电压、线电流及负载上相电压。2.Y0/YY，不对称负载。（1）a、b两相为100W灯泡，c相断路，测各
6、线电压、线电流及负载上相电压。（2）a、b两相为100W灯泡，c相短路，测各线电压、线电流及负载上相电压。,实验内容,3.Y0/，对称负载（三只100W灯泡），测各线电压、线电流、变压器相电流及负载上相电流。4.Y0/,不对称负载(a、b两相为100W灯泡，c相为40W灯泡)，用二瓦特表法测量三相电路的功 率P。,考查题,1.实验中三个单相变压器的输入电压为220V，输出电压为127V，计算实验内容1中的各线电流、线电压及负载上相电压的理论值。2.采用Y0/接法，测变压器相电流和负载上相电流，分别如何联接且电流表接在何处才行？,参考书,刘少杰，大学基础物理实验电磁学分册，南开大学出版社，2002,
