1. 实验目的
- 掌握三相电路的基本测量方法
- 了解Y0型和Δ型负载的特性差异
- 学习三相功率的测量原理和方法
- 分析对称与不对称负载对三相系统的影响
2. 实验仪器与设备
- 三相电源：380V/220V，50Hz
- 交流电压表、电流表、功率表
- 白炽灯负载：100W/220V
- 电容器：1μF/400V
- 连接导线若干
3. 实验内容与数据分析
3.1 三相四线Y0型测量
3.1.1 电压电流测量数据
表1：Y0型三相线电压（V）
测量项 | Vab | Vbc | Vac |
线电压 | 207.8 | 206.5 | 208.3 |
表2：Y0型三相电流（mA）
测量项 | Ia | Ib | Ic | 中线电流 |
相电流 | 184.9 | 182.8 | 183.0 | 44.2 |
表3：Y0型三相功率参数
相别 | P(W) | Q(Var) | S(VA) | U2(V) | I2(mA) | PF | φ(°) |
A相 | 19.2 | 9.5 | 22.2 | 119.0 | 186 | 0.863 | 330.0 |
B相 | 19.0 | 9.4 | 22.1 | 118.2 | 187 | 0.865 | 330.6 |
C相 | 18.6 | 9.2 | 21.5 | 117.4 | 185 | 0.863 | 329.8 |
3.1.2 Y0型数据分析
从数据可以看出：
- 三相电压基本平衡，最大偏差不超过1%
- 三相电流基本对称，中性线电流较大
- 中性线电流为44.2mA，约为相电流（平均183.6mA）的24.1%，表明三相负载存在一定的不平衡性。这种不平衡可能是由负载参数的微小差异导致的。
- 这一推测得到了额外实验的验证：移除电容后中线电流显著降低至7mA，仅为相电流的3.8%左右。这表明中线电流的主要来源是三相电容的参数差异，而非白炽灯电阻的不匹配。电容的制造公差通常比电阻大，更容易导致负载不平衡。
- 功率因数稳定在0.86左右，说明负载特性一致
3.2 三相Δ型测量
3.2.1 对称负载测量数据
负载配置：每相2个白炽灯和2个1μF电容
表4：Δ型对称负载线电压（V）
测量项 | Vab | Vbc | Vac |
线电压 | 205.0 | 203.3 | 203.9 |
表5：Δ型对称负载相电流（mA）
测量项 | Iab | Ibc | Iac |
相电流 | 258 | 256 | 255 |
表6：Δ型对称负载线电流（mA）
测量项 | Ia | Ib | Ic |
线电流 | 444 | 445 | 442 |
表7：Δ型对称负载功率测量结果
测量方法 | 测量值 |
一表法测三相有功功率 P | 45.5 W |
一表法测三相无功功率 Q | 78.81 Var |
两表法测量 P1 | 40.3 W |
两表法测量 P2 | 87.6 W |
有功功率 P=P1+P2 | 127.9 W |
无功功率 Q=√3(P2-P1) | 81.93 Var |
3.2.2 不对称负载测量数据
负载配置：
- A相：两个白炽灯
- B、C相：两个白炽灯和两个1μF电容并联
表8：Δ型不对称负载功率测量结果
测量方法 | 测量值 |
两表法 P1 | 40.4 W |
两表法 P2 | 87.1 W |
两表法有功功率 P=P1+P2 | 127.5 W |
两表法无功功率 Q=√3(P2-P1) | 80.89 W |
单表法 P | 24.3 W |
单表法 Q=√3P | 42.09 Var |
3.2.3 测量方法的局限性分析
从表8中可以观察到，在不对称负载条件下：
- 两表法测得的无功功率为80.89 Var
- 单表法测得的无功功率为42.09 Var
这种显著差异不是测量误差，而是测量方法本身的局限性导致的。从数学角度分析：
- 单表法的理论基础是假设三相对称，此时：
- 两表法的理论推导同样基于三相对称条件：
- 当三相负载不对称时，上述数学关系不再成立。因为：
- 相电压和相电流之间的相位差在三相中不再相等
- 功率三角形在三相中不再保持一致的形状
因此，在本实验的不对称负载条件下（A相纯电阻，B、C相为电阻电容并联），这两种测量方法都无法准确反映系统的实际无功功率。准确测量不对称负载的三相功率需要采用三功率表法或专业的三相功率分析仪。
报告完成日期：2025年3月22日
实验者：曾文博
指导教师：姚缨英
