三相电路的功率测量

一、实验目的

1.学习并验证用“二瓦计“法测量三相电路的有功功率

2.学习并应用“三表跨相”法测量三相电路的无功功率

二、实验原理与说明

1.三相电路的有功功率的测量

（1）三瓦计法：三相负载所吸收的有功功率等于各相负载有功功率之和。在对称三相电路中，因各相负载所吸收有功功率相等，所以可以只用一只单相功率表测出一相负载的有功功率，再乘以3即可；在不对称三相电路中，因各相负载所吸收的有功功率不等，就必须测出三相各自的有功功率，再相加即可。三瓦计法适用于三相四线制电路。三瓦计法是将三只功率表的电流回路分别串入三条线中（A、B、C线），电压回路的“*”端接在电路回路的“*”端，非“*”端共同接在中线上。三只功率表读数相加就等于待测的三相功率。

（2）二瓦计法：对于对称电路中的三线三相制电路，或者不对称三相电路中，因均是三相三线制电路，所以可以采用两只单相功率表来测量三相电路的总的有功功率。接法如图13-1所示。两只功率表的电路回路分别串入任意两条线中（图示为A、B线），电压回路的“*”端接在电路回路的“*”端，非“*”端共同接在第三相线上（图示为C线）。两只功率表读数

的代数和等于待测的三相功率。

图13-1 二表法测有功功率

2.三相电路无功功率的测量

（1）对称三相电路无功功率的测量

（a）一表跨相法：即将功率表的电流回路串入任一相线中（如A线），电压回路的“*”端接在按正相序的下一相上（B相），非“*”端接在下一相上（C相），将功率表读数乘以即得对称三相电路的无功功率Q。

（b）二表跨相法：接法同一表跨相法，只是接完一只表，另一只表的电流回路要接在另外两条中任一条相线中，其电压回路接法同一表跨想法。将两只功率表的读数之和乘以即得三相电路的无功功率Q。

（c）用测量有功功率的二瓦计法计算三相无功功率：按式子算出。

（2）不对称三相电路的无功功率测量

三表跨相法：三只功率表的电流回路分别串入三个相线中（A、B、C线），电压回路接法同一表跨相法。最后按式子算出。

三表跨相法也可适用于三相四线制电路。

三、实验内容

1.测量三相星形(无中线)负载的有功功率和无功功率

（1）按图13-2电路正确接线。接通电源前，各调压器的手柄应置于输出电压为0的位置，接通电源后，调节其输出电压为120V，并维持不变。

（2）根据测量要求测量各种情况下有功功率和无功功率。将各自对应数据记入表一中。

（3）注意不同情况下测有功功率时二瓦计法和三瓦计法的异同，验证二者得出的三相电路的有功功率是否相同，并验证用二瓦计法和三表跨相法得出的三相电路无功功率是否相同。

图13-2 负载星形联结的功率测量

2.测量三相三角形联接的有功功率和无功功率

（1）按图三电路正确接线。接通电源前，各调压器的手柄应置于输出电压为0的位置，接通电源后，调节其输出电压为70V，并维持不变

（2）根据测量要求测量各种情况下有功功率和无功功率。将各自对应数据记入表一中。

（3）注意不同情况下测有功功率时二瓦计法和三瓦计法的异同，验证二者得出的三相电路的有功功率是否相同，并验证用二瓦计法和三表跨相法得出的三相电路无功功率是否相同。

负载情况为以下三种：

（1）对称电阻性负载：每相负载三只25W灯泡并联组成

（2）对称感性负载：每相负载为30W镇流器一只，在DGS-08B上。

（3）不对称负载：AB相负载为3的电容器，其余亮相均为三只25W灯泡并联

图13-3负载三角形联结的功率测量

表一

不对称负载星形联接的负载的相电压：    ，     ，    

四、实验设备

五、注意事项

1.每次更换负载时，调压器的输出电压应回到零，然后切断电源。调节调压器输出电压时是三相联调。

2.实验过程中避免实验用线搭在灯泡上。

3.在测量有功功率和无功功率时，功率表的电压回路均应前接。

4.因只用一只功率表来测量，故在接线时电流表插座的红接线柱接在电源端，电流表插头的红导线接在功率表电流回路的“*”端。

5.负载不对称时，负载较小的一相相电压会超过灯泡额定值，注意时间不能过长。

六、实验报告要求

1.列出所有实验数据表格。

2.根据实验数据验证三相三线制电路中:

3.用实验数据验证对称三相电路中，用式计算所得与用三表跨相法测得的是一致的

第二篇：三相电路测量对称负载有功功率的新方法

三相电路测量对称负载有功功率的新方法

班级：F0803603 学号：5080369073 姓名：徐铮

摘要：本文介绍了如何用一瓦计法测量负载对称的三相电路，并对方法进行了分析。

关键词：一瓦计法，三相电路，负载对称。

Abstract：this paper introduces and analies a new how to use one power meter to measuring the power of three-phase circuit with balanced load.

Key words：power meter,three-phase circuit,balanced load.

前言

经过这学期的基础电路实验，我们学会了用二瓦计法、三瓦计法测量三相三线电路的负载有功功率。但在对称三相三线电路中，还可以用一瓦计法测量三相负载的有功功率。由理论可知当电路负载对称时，各项的有功功率是相同的，因而三相负载的功率等于其中一相负载有功功率的三倍。根据这个理论对称三相系统电路中有功功率可以采用一瓦计法测量。这时应采用相电压和相电流，三相功率为该表读数的三倍。

1.测量原理

在测量三相三线电路负载有功功率时，如果用二瓦计法测量，三相电压对称且负载平衡时，有：

UUV=UVW=UWU=U线=U ①

IU=IV=IW=I线=I ②

二瓦计法测量的有功功率分别为PP12

DP1=UIcos(30+φ) ③

P2=UIcos(30D?φ) ④

二瓦计法测量的总有功功率P：

P=P1+P2 ⑤

DD??P1+P2=UI?cos(30+φ)+cos(30?φ)? ⑥

=2UIcos30Dcosφ ⑦

=cosφ ⑧

1.1 星型接法的总功率

图Ⅰ是负载为星型接线法的测量电路接线图：

UVZW

W

图Ⅰ

测量时先将K扳置b点读出有功功率表读数，然后将K扳置c点，读出有功功率表读数⑻两次读数之和为三相电路的总有功功率。

在两次测量中，分析接线图可知，所测量功率为：

DP1=UUVIUcos(30+φ) ⑨

P2=UUWIUcos30?φ ⑩

式⑨⑩中φ为UU与IU的夹角，UUV、UUW为线电压，等于相电压UU、UV、U

W的(D)IU为相电流。两次测量的总共率为：

11P=P1+P2=3UIcosφ ○

可见两次测量的读数和为三相电路所消耗功率的总功率。

1.2 三角形接法总功率

图Ⅱ是三相负载为三角形接法是的测量接线图，两次测量的功率各为：

U

VW

IUV

图Ⅱ

12P1=UUVIUcosθUUVIU ○ 13 P2=UUWIUcosθUUWIU

○

在三角形中线电压等于相电压，IU倍相电流,则有：

14 IU=IUV?IWU ○

D

15P1=UUVIUcos(30+φ) ○ 16 P2=UUWIUcos(30D?φ) ○17 PUIcosφ ○1+P2=3

17中U、I为相电压、相电流，φ为相电压相电流的夹角。 ○

由以上讨论可知，无论三相电路的负载时星型连接或是三角形连接均可用此方法获得正

确的测量结果。

2.测量原理分析

实际中的负载有三种情况：阻性负载、感性负载和容性负载。当为阻性负载时电压和电流的表达式为：

18 u=Umcosωt ○19 i=Imcosωt ○

感性负载时电压和电流的表达式为：

20 u=Umcosωt ○

21 i=Imcos(ωt?φ) ○

容性负载时电压和电流的表达式为：

22 u=Umcos(ωt?φ) ○

23 i=Imcosωt ○

式中φ>0是电压与电流的相位差。有前面的分析可知负载两端的电压相位与流过该负载的电流相位之差为功率因数角φ。功率表的测量值的大小取决于φ角的大小。

阻性负载下Z=R相电压与相电流之间的φ=0，两次读数相等。在容性负载下Z=R+1，相电流超前相电压φ；当φ=±60D，负载cosφ=0.5时有一次表的读数为jwL

D零。当是感性负载Z=R+jωL时，相电压超前相电流φ角度，当φ>60负载的功率因数

低于0.5则有一次表读数为负。

结论

在对称三相三线电路中，无论是星型连接还是三角形连接，只要负载基本对称都可采用一瓦计法进行测量。

参考文献

[1] 张峰. 电路实验教程[M].北京：高等教育出版社，2008.

[2] 赵录怀.电路[M].西安：西安交通大学出版社：2001.

[3] 张金栋.电路分析.[M].重庆：重庆大学出版社，2000.

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[5] 郭木森.电工学[M].北京：高等教育出版社，2002.