测量三相负载电压与电流的实训优化标题

1.实训目的

1）熟悉低压供电系统中中性线的作用。

2）熟悉无中性线时，负载不平衡所造成的严重后果。

3）熟悉低压供电系统中相电流、线电流、相电压、线电压的测量。

2.实训平台

本实训项目需要的设备及器材见表1-1。

表1-1 实训设备及器材清单

3.实训准备

检查清点本题目所用的仪表及器材，并校对所用的仪表及器材各种功能是否正常。

4.工作原理

1）三相负载有两种连接方式，即三角形联结和星形联结。本次实训只讨论星形联结的负载情况如图1-49所示。在负载对称和不对称情况下，通过测量各相负载的电压、电流来说明中性线的作用。

2）当各相负载的阻抗大小相同，即三相负载对称平衡时，如图1-49（S断开），无论有无中性线（即中性线不起作用），各相负载所承受的电压相等，各相电流对称，中性线电流为零，各相负载都能正常工作，是理想的三相电路。

图1-49 三相负载原理图

3）当各相负载的阻抗大小不相同，即三相负载不对称时，如图1-49所示（S闭合）。在有中性线的情况下，即三相四线制电路中，由于三相电源的相电压是对称的，每相负载所承受的电压仍为电源的相电压，也是对称的，都能正常工作，但是，经过负载的电流（即相电流）等于线电流，由于负载不对称，各相负载电流的大小不同，应按单相电路的计算方法，分别对每相进行计算。因为各相电流不对称，所以中性线电流不为零。若忽略中性线阻抗，认为中性线上无电压降，负载端电压则对称。若中性线断了，此时中性线电流无法通过，强迫负载改变原来的工作状态，这样使负载某一相（或两相）的电压升高，而另两相（或一相）的电压降低。严重时会使电压高的那相负载损坏，而电压低的那些负载不能正常工作。

对于低压配电系统来讲，负载对称是特殊情况，而负载不对称则是一般情况，所以中性线是很重要的。中性线的作用是在三相不对称负载星形联结中，使三相负载成为互不影响的独立回路，无论负载有无变动，每相负载所承受的都是电源相电压，从而保证负载正常工作。为避免中性线断开，需采用机械强度较高的导线作中性线，并且中性线上不允许安装熔断器及开关。因为一旦熔断器熔断，中性线的作用就失去了。此外，在安装和设计时，应尽量考虑三相负载平衡。因为三相负载严重不平衡时，会有较大的中性线电流，在中性线上产生较大的阻抗压降而不能忽略，导致三相负载的电压不对称而不能正常工作。

5.实训步骤

1）按图1-50将三相星形负载连接好，待检查无误后，接入三相四线制电源。

图1-50 三相负载接线图

2）按照表1-2的要求对各点电压或电流进行测量并记录数据。

表1-2 三相负载情况表

3）数据分析。通过对所测数据进行分析，可得出如下结论：

①在四种情况下U_UV相同，因为它是电源电压。

②在有中性线（包括对称与不对称）和无中性线负载对称时，U′_UN、U_V′_N、U_W′_N三个相电压皆相同。(www.xing528.com)

③无中性线负载不对称时，U_U′_N、U_V′_N、U_W′_N的相电压不相等。

④无中性线负载不对称时U_NN′不为零，有中性线（包括对称与不对称）与无中性线负载对称时U_MV′皆为0V。

⑤负载对称时（不管有无中性线）I_U、I_V电流相等。

⑥负载不对称时（不管有无中性线）I_U，I_V电流不相等。

⑦有中性线不对称时有电流I_N，有中性线负载对称时电流I_N为0，无中性线时就无I_N可言。

6.操作技能比例要求（操作时间90min）

（1）三相四线制电路的连接与测量（48%）

①对称负载的测量（24%）

S断开时，按表1-2要求测量并将结果填入表1-2中。

②不对称负载的测量（24%）

S闭合时，按表1-2要求测量并将结果填入表1-2中。

（2）三相三线制电路的连接与测量（52%）

①对称负载的测量（24%）

S断开时，按表1-2要求测量并将结果填入表1-2中。

②不对称负载的测量（28%）

S闭合时，按表1-2要求测量并将结果填入表1-2中。

注意事项

1）电路接通时，应注意安全。

2）测量时正确选择万用表量程和电流表量程。

3）负载对称时，要使三相负载的电阻相等。

4）电流表在电路应串联连接，若并联接入会造成短路的危险。

思考题

1）三相四线制供电系统，中性线断开会给用户的家用电器造成什么样的后果？

2）为什么测量电压时电压表要并联在电路中？而测量电流时电流表应串联在电路中？

3）实训中，为什么每相负载要用两个白炽灯串联？