三相電路功率的測量實驗原理

1.對于三相四線制供電的三相星形連接的負載(即Y0接法),可用一個功率表測量各相的有功功率PU，PV，PW，則三相負載的總有功功率∑P=PU+PV+PW。這就是一瓦特表法，如圖1所示。若三相負載是對稱的，則只要測量一相的功率，再乘以3即可得到三相總的有功功率。

2.三相三線制供電系統(tǒng)中，不論三相負載是否對稱，也不論負載是星形接法還是三角形接法，都可以用二瓦特表法測量三相負載的總有功功率。測量線路如圖2所示。若負載為感性或容性，且當(dāng)相位差Φ=60°時，線路中的一只功率表的指針將反偏(數(shù)字式功率表將出現(xiàn)負讀數(shù))，這時應(yīng)將功率表電流線圈的兩個接線端子調(diào)換(不可調(diào)換電壓線圈接線端子)，其讀數(shù)記為負值。而三相總的有功功率∑P=P1+P2(此處是代數(shù)和)。

在圖2中，功率表W1的電流線圈串聯(lián)接入U線，通過線電流IA， 加在功率表w1電壓線圈的電壓為Uuw;功率表W2的電流線圈串聯(lián)接入V線，通過線電流IV，加在功率表w2電壓線圈的電壓為UVW;在這樣的連接方式下，我們來證明兩個功率表的讀數(shù)之代數(shù)和就是三相負載的總有功功率。

圖1 一瓦特表法測量三相功率示意圖

圖2 二瓦特表法測量三相功率示意圖

在三相電路中，若三相負載是星形連接，則各相負載的相電壓在此用UU,UV,UW表示。若三相負載是三角形連接，可用一個等效的星形連接的負載來代替，則UU,UV,UW表示代替以后二相電路的負載的相電壓。

因為 UUW=UU-UW， UVW=UV-UW

所以 IUUUW+IVUVW=IU(UU-UW)+IV(UV-UW)=IUUU+IVUV-(IU+IV)UW

由于在這里討論的是三相二線制電路，故有

IU+IV+IW=0， IW=-(IU+IV)

代入上式得

IUUUW+IUUVW=IUUU+IVUV+IWUW=PU+PV+PW

其中PU,PV,PW分別是U,V,W各相的功率，則三相功率∑P=PU+PV+PW。

由此可知，采用兩瓦特表按圖2所示的接線方式可以測量三相功率P，即

∑P=P1+P2

在上述證明過程中，并沒有三相電源和三相負載對稱的條件，困此，這種測量三相功率的二瓦特表法，不論三相電路是否對稱，都是適用的。但必須注意，在上述證明過程中，應(yīng)用了IU+IV+IW=0的條件，三相三線制是符合這個條件的，而三相四線制不對稱電路不符合這個條件，所以，這種測量三相功率的二瓦特表法只適用于三相三線制，而不適用于三相四線制不對稱工瓦特表法的接線規(guī)則如下：

①兩個功率表的電流線圈分別任意串聯(lián)接入兩線，使通過電流線圈的電流為二相電路的線電流，且電流線圈的同銘端必須接到電源側(cè)。

②兩個功率表電壓線圈的同銘端必須接到該功率表電流線圈所在的線，而兩個功率表電壓線圈的非同銘端同時接到?jīng)]有接功率表電流線圈的第三線上。

③用工瓦特表測量三相功率時，電路的功率等干兩個功率表讀數(shù)的代數(shù)和，即必須把每個功率表讀數(shù)相應(yīng)的符號考慮在內(nèi)，這一點要特別注意。

除圖2的IU,UUW和IV,UVW接法外，還有IV,UUV和IW,UUW,以及IU,UUV和IW,UVW兩種接線方式。

3.對于三相三線制供電的三相負載，可用一瓦特表法測量三相負載的總無功功率Q，則量原理線路如圖3所示。

圖2所示功率表讀數(shù)的(開根3)倍，即為對稱三相電路總的無功功率。除了此圖給出的一種連接方式(IU，UVW)外，還有另外兩種連接法，即接成(IV，UUW)和(IW，UUV)