三相电路功率的测量
一．实验目的
1．学会用功率表测量三相电路功率的方法；
2．掌握功率表的接线和使用方法。
二．原理说明
1．三相四线制供电，负载星形联接（即Ｙ0接法）
对于三相不对称负载，用三个单相功率表测量，测量电路如图25－1所示，三个单相功率表的读数为W1、W2、W3，则三相功率Ｐ＝W1＋W2＋W3，
这种测量方法称为三瓦特表法；对于三相对称负载，用一个单相功率表测量即可，若功率表的读数为W，则三相功率Ｐ＝3W，称为一瓦特表法。
2．三相三线制供电
三相三线制供电系统中，不论三相负载是否对称，也不论负载是‘Ｙ’接还是‘Δ’接，都可用二瓦特表法测量三相负载的有功功率。测量电路如图２5—２所示，若两个功率表的读数为W1、W2，则三相功率
，
其中
为负载的阻抗角（即功率因数角），两个功率表的读数与有下列关系：
（1）当负载为纯电阻，＝0，W1＝W2，即两个功率表读数相等；
（2）当负载功率因数
，
，将有一个功率表的读数为零；
（3）当负载功率因数
，
，则有一个功率表的读数为负值，该功率表指针将反方向偏转，这时应将功率表电流线圈的两个端子调换（不能调换电压线圈端子），而读数应记为负值。对于数字式功率表将出现负读数。
3．测量三相对称负载的无功功率
对于三相三线制供电的三相对称负载，可用一瓦特表
法测得三相负载的总无功功率Ｑ，测试电路如图２5—３
所示。功率表读数
，其中为负载的阻抗角，
则三相负载的无功功率 
。
三．实验设备
1．交流电压表、电流表、功率表
2．三相调压输出电源
3．EEL—17B组件（含220V／40Ｗ灯组９只、电容）或EEL—55组件、EEL—60组件（选配）
四．实验内容
1．三相四线制供电，测量负载星形联接（即Ｙ0接法）的三相功率
（1）用一瓦特表法测定三相对称负载三相功率，实验电路如图25－4所示，线路中的电流表和电压表用以监视三相电流和电压，不要超过功率表电压和电流的量程。经指导教师检查后，接通三相电源开关，将调压器的输出由０调到３８０Ｖ（线电压），按表25—１的要求进行测量及计算，将数据记入表中。
(2)用三瓦特表法测定三相不对称负载三相功率，本实验用一个功率表分别测量每相功率，实验电路如图25－4所示，步骤与（1）相同，将数据记入表25—１中。
表25—１ 三相四线制负载星形联接数据
2．三相三线制供电，测量三相负载功率
（1）用二瓦特表法测量三相负载‘Ｙ’连接的三相功率，实验电路如图25－5(a)所示，图中‘三相灯组负载’见图(ｂ)，经指导教师检查后，接通三相电源，调节三相调压器的输出，使线电压为２２０Ｖ，按表25—２的内容进行测量计算，并将数据记入表中。
（2）将三相灯组负载改成‘Δ’接法，如图(ｃ)所示，重复（１）的测量步骤，数据记入表25—２中。
表25—２三相三线制三相负载功率数据
3．测量三相对称负载的无功功率
用一瓦特表法测定三相对称星形负载的无功功率，实验电路如图25—6(a)所示 ，图中‘三相对称负载’见图(ｂ)，每相负载由三个白炽灯组成，检查接线无误后，接通三相电源，将三相调压器的输出线电压调到３８０Ｖ，将测量数据记入表25－3中。
更换三相负载性质，图(a)中的‘三相对称负载’分别按图(ｃ)、图(ｄ)连接，按表
25—3的内容进行测量、计算，并将数据记入表中。
表25—３ 三相对称负载无功功率数据
五．实验注意事项
1．每次实验完毕，均需将三相调压器旋钮调回零位，如改变接线，均需新开三相电源，以确保人身安全。
六．预习与思考题
1．复习二瓦特表法测量三相电路有功功率的原理。
2．复习一瓦特表法测量三相对称负载无功功率的原理。
3．测量功率时为什么在线路中通常都接有电流表和电压表？
4．为什么有的实验需将三相电源线电压调到３８０Ｖ，而有的实验要调到２２０Ｖ？
七．实验报告要求
1．整理、计算表25－1、表25－2和表25－3的数据，并和理论计算值相比较；
2．根据表25－3的数据，总结负载无功功率什么情况下为零？什么情况下不为零？为什么？
3．总结、分析三相电路功率测量的方法。
第二篇：实验十二 三相电路功率的测量
三相电路功率的测量
一、实验目的
1.掌握用一瓦特表法、二瓦特表法测量三相电路有功功率。
2.了解测量对称三相电路无功功率的方法。
3.熟练掌握功率表的接线和使用方法。
二、原理说明
1.单相功率表
根据电动系数单相功率表的基本原理，在测量交流电路中负载所消耗的功率（图12-1）时，其示值P决定于下式：
P=UIcosφ
图12-1
式中，U为功率表电压线圈锁跨接的电压；I为流过功率表电流线圈的电流；φ为
和
之间的相位差角。
单相功率表也可以用来测量三相电路的功率，只是各功率表应采取适当的接法。
2.三相四线制电路功率的测量
对于三相四线制供电的三相星形联接的负载（即Y0接法），可用一只功率表测量各相的有功功率PA、PB、PC，三相功率之和（ΣP=PA+PB+PC）即为三相负载的总有功功率值（所谓的一瓦特表法就是用一只单相功率表去分别测量各相的有功功率）。实验线路如图10-1所示。若三相负载是对称的，则只需测量一相的功率即可，该相功率乘以3即得三相总的有功功率。如图12-2。
图12-2
3.三相三线制电路功率的测量
三相三线制供电系统中，不论三相负载是否对称，也不论负载是Y接还是Δ接，都可用二瓦特表法测量三相负载的总有功功率。测量线路如图12-3所示。三相负载所消耗的总功率P为两只功率表示值的代数和，即
P=P1+P2=UACIAcosφ1+UBCIBcosφ2
=PA+PB+PC。利用功率的瞬时值表达式，不难推出上述结论。
当负载对称时，两只功率表的读数分别为
P1=UACIAcosφ1=UACIAcos(30°-φ)
P2=UBCIBcosφ2=UBCIBcos(30°+φ)
图12-3
4.用二瓦计法测量三相功率时，应注意下列问题
（1）二瓦计法适用于对称或不对称的三相三线制电路。而对于三相四线制电路一般不适用。
（2）图12-3只是二瓦计法的一种接线方式。而一般接线原则为：
两只功率表的电流线圈分别串接入任意两条端线中，电流线圈的对应端必须接在电源侧。
两只功率表的电压线圈的对应端必须各自接到电流线圈的任一端，而两只功率表的电压线圈的非对应端必须同时接到没有接入功率表电流线圈的第三条线上。
在对称三相电路中，两只功率表的读数与负载的功率因数之间有如下关系：
负载为纯电阻（即功率因数等于1）时，两只功率表的读数相等。
负载的功率因数大于0.5时，两只功率表的读数均为正。
负载的功率因数等于0.5时，其中一只功率表的读数为零。
负载的功率因数小于0.5时，其中一只功率表的指针会反向偏转。为了读数，应把该功率表的电流线圈（或电压线圈支路）的两个端钮接线互换，使指针正向偏转，但读数取负值。
5.对称三相电路无功功率的测量方法
对称三相电路无功功率的测量方法有两种：
（1）用二瓦计法测量对称三相电路的无功功率。
在对称三相电路中，可以用二瓦计法测得的数值P1、P2来求出
负载的无功功率Q和负载的功率因数φ。其表达式为“
Q=
（P1-P2）
φ=arctan
（2）用一瓦计法测量对称三相电路的无功功率。
在对称三相电路中，无功功率还可以用一只功率表来测量，如图12-4。这时三相负载所吸收的无功功率为
Q=P
式中，P是功率表的读数。当负载为感性时，功率表正向偏转；当负载为容性时，功率表反向偏转（读数取负值）。
图12-4
三、实验内容
（1）用三瓦计法测量三相四线制负载对称和不对称时的有功功率PA、PB、PC。
按图12-5连接线路，每组以两个灯泡串联为一组负载,再将每组灯泡连接成星形，组成星形负载。按表12-1所要求的负载情况进行测量，并将测量结果记录表中。
图12-5
（2）用二瓦计法测量三相三线制负载对称和不对称时的有功功率P1、P2。
图12-6
按图12-6连接线路，每组以两个灯泡串联为一组负载，再将每组负载连接成三角形，组成三角形负载。按表12-1所要求的负载情况进行测量，并将测量结果记录表中。
表12-1
（3）用一瓦计法测量三相三线制负载对称和不对称时的有功功
率P。
按图12-7连接线路，每组以两个灯泡串联为一组负载，再将每
组负载连接成三角形，组成三角形负载。按表12-1所要求的负载情况进行测量，并将测量结果记录表中。
图12-7
四. 实验模块
名称 数量 型号
1. 三相空气开关 1块 MC1001
2. 三相熔断器 1块 MC1002
3. 三相负载板 2块 MC1093
4. 单相电量仪 1块 MC1098
5. 三相功率表板 1块 MC1026
6. 电流插孔板 1块 MC1023B
7. 安全导线与短接桥 若干 P12-1和B511
五、思考题
1.与两瓦计法相比较，三瓦计法有什么优点？
2.测量功率时为什么在线路中通常都接有电流表和电压表？
六、实验报告要求
1.完成数据表格中的各项测量和计算任务。比较一瓦特表和二瓦特表法的测量结果。
2.总结、分析三相电路功率测量的方法与结果。