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=U_ACI_Acosφ₁+U_BCI_Bcosφ₂

=P_A+P_B+P_C。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=U_ACI_Acosφ₁=U_ACI_Acos(30°-φ)

P₂=U_BCI_Bcosφ₂=U_BCI_Bcos(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P_A、P_B、P_C。

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。

第二篇：三相电路,功率测量