教案一、實驗目的
1.掌握三相負載作星形聯接、三角形聯接的方法,驗證這兩種接法下線、相電壓及線、相電流之間的關係。
2.充分理解三相四線供電系統中中線的作用。
二、實驗任務
1.任務一:三相負載星形聯接(三相四線制供電)電壓、電流的測量
(1)實驗裝置
根據實驗任務可知,需要三相負載和交流測量儀表,具體需要實驗裝置如下:
(2)實驗原理
三相負載的星形連線如圖1,此時線電壓ul(相線之間的電壓)是相電壓up(相線與中線之間的電壓)的倍。線電流il(各相線中流過的電流)等於相電流ip(各相負載中流過的電流),即
ul=, il=ip
在這種情況下,流過中線的電流i0=0, 所以可以省去中線。
不對稱三相負載作y聯接時,必須採用三相四線制接法,即yo接法。而且中線必須牢固聯接,以保證三相不對稱負載的每相電壓維持對稱不變。
倘若中線斷開,會導致三相負載電壓的不對稱,致使負載輕的那一相的相電壓過高,使負載遭受損壞;負載重的一相相電壓又過低,使負載不能正常工作。尤其是對於三相照明負載,無條件地一律採用y0接法。
(3)實驗過程
按圖1線路組接實驗電路。即三相燈組負載經三相自耦調壓器接通三相對稱電源。將三相調壓器的旋柄置於輸出為0v的位置(即逆時針旋到底)。
經指導教師檢查合格後,方可開啟實驗台電源,然後調節調壓器的輸出,使輸出的三相線電壓為250v,並按下述內容完成各項實驗,分別測量三相負載的線電壓、相電壓、線電流、相電流、中線電流、電源與負載中點間的電壓。將所測得的資料記入表1中,並觀察各相燈組亮暗的變化程度,特別要注意觀察中線的作用。
圖1三相負載的星形聯接
表1:三相負載的星形連線的測量資料
(4)結論分析
①根據測量結果分析線電壓和相電壓大小之間存在什麼關係?
②用實驗資料和觀察到的現象,總結三相四線供電系統中中線的作用。
(5)思考題
①複習三相交流電路有關內容, 試分析三相星形聯接不對稱負載在無中線情況下,當某相負載開路或短路時會出現什麼情況?如果接上中線,情況又如何?
②本次實驗中為什麼要通過三相調壓器將 380v 的市電線電壓降為220v的線電壓使用?
(6)注意事項
①本實驗採用三相交流市電,線電壓為380v。實驗時要注意人身安全,不可觸及導電部件,防止意外事故發生。
②每次接線完畢,同組同學應自查一遍, 然後由指導教師檢查後,方可接通電源,必須嚴格遵守先斷電、再接線、後通電;先斷電、後拆線的實驗操作原則。
③星形負載作短路實驗時,必須首先斷開中線,以免發生短路事故。
2.任務二:負載三角形聯接(三相三線制供電)
(1)實驗裝置
同上。(2)實驗原理
按圖1改接線路成圖2,即負載三角形聯接。當對稱三相負載作△形聯接時,有il=ip,ul=up。當不對稱負載作△接時,il≠ip,但只要電源的線電壓ul對稱,加在三相負載上的電壓仍是對稱的,對各相負載工作沒有影響。
(3)實驗過程
按圖2接好線路,經指導教師檢查合格後接通三相電源,並調節調壓器,使其輸出線電壓為200v,並按表2的內容進行測試。
圖2三相負載的三角形聯接
表2負載三角形聯接(三相三線制供電)測量資料
(4)資料結論分析
①對稱三角形聯接的負載,線電流與相電流大小之間的關係如何。
②不對稱三角形聯接的負載,能否正常工作? 實驗是否能證明這一點?
③根據不對稱負載三角形聯接時的相電流值作相量圖,並求出線電流值,然後與實驗測得的線電流作比較,分析之。
(5)思考題
三相負載根據什麼條件作星形或三角形連線?
(6)注意事項
同任務一中的注意事項。
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