瓦特表测量功率

实验十二 三相电路功率的测量

一、实验目的

⒈ 学习用二瓦计法和三瓦计法测量三相电路的有功功率。 ⒉ 了解测量对称三相电路无功功率的方法。

二、原理与说明

⒈ 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：

cos P UI ϕ=

式中，U 为功率表电压线圈所跨接的电压；I 为流过功率表电流线圈的电流；ϕ为U 和I 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 图12-1 是各功率表应采取适当的接法。

⒉ 三相四线制电路功率的测量

三相四线制电路中负载所消耗的总功率P 需用三只功率表分别测出A 、B 、C 各相负载的功率，然后相加，即

A B C P P P P =++

式中，A P 、B P 、C P 分别为A 、B 、C 相负载

消耗的功率。这种测量方法称为三瓦计法。

若三相负载对称，则每相负载消耗功率相

同，这时只需用一只功率表测量任一相的功

率，将其示值乘以3 即为三相电路的总功 图12-2 率。

⒊ 三相三线制电路功率的测量

在三相三线制电路中，通常用两只功率表测量三相功率，又称二瓦计法。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

1212cos cos AC A BC B P P P U I U I ϕϕ=+=+

A B C P P P =++

A B

C N W

Z

I U

的示值。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

11cos cos(30)AC A AC A P U I U I ϕϕ==︒- 22cos cos(30)BC B BC B P U I U I ϕϕ==︒+

P 1

W

A I

B I C

I

图12-3

4．用二瓦计法测量三相功率时，应注意下列问题：

⑴ 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。

⑵ 图12-3只是二瓦计法的一种接线方式。而一般接线原则为：

① 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。

② 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。

⑶ 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： ① 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。

② 负载的功率因数大于 0.5 时，两只功率表的读数均为正。

③ 负载的功率因数等于 0.5 时，其中一只功率表的读数为零。

④ 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。有的功率 图12-4 表上带有专门的换向开关，如图12-4所示，将开 关由“+”转至“—”的位置（即由“1”合向“2”），功率表内的电压线圈被反向联接，于是功率表的指针就会改变偏转方向。

⒌ 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：

d I I

⑴ 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1P 、2P 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：

12)Q P P =-

12

12

arctan )P P P P ϕ-=+ ⑵ 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12-5。这时三相负载所吸收的无功功率为：

Q =

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）。

A B C

图12-5

三、实验内容及步骤

⒈ 测量三相电路中负载的有功功率。

⑴ 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A P 、B P 、C P 。 ① 先把每块灯泡负载中的三个灯泡并联接好,再将三块灯泡负载联成星形，组成星形负载；按图12-6所示实验电路接线，调节调压器的输出电压, 使三相对称电源的线电压为220V 。

② 按表12-1所要求的负载情况进行测量，并将测量结果记录在表12-1中。

图12-6

A

B

C

N

⑵ 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1P 、2P 。

A

B

C

① 先把每块灯泡负载中的三个灯泡并联接好,再将三块灯泡负载联成三角形，组成三角形负载；按图12-7所示实验电路接线，调节调压器的输出电压, 使三相对称电源的线电压为127V 。

② 按表12-1所要求的负载情况进行测量，并将测量结果记录在表12-1中。 表12-1

③用三瓦计法和二瓦计法所测出的不对称负载的有功功率，进行比较。

负载情况说明：

①负载对称: 每块灯泡负载代表三相负载中的一相，三块灯泡负载分别代表A、B、

C三相负载，当负载对称时，A、B、C三相的灯泡应该全亮。

②负载不对称有两种情况:

ⅰ）三块灯泡负载中的灯泡点亮的盏数不均匀，其中：A相亮1盏灯、B相亮2盏灯、C相的3盏灯全亮。

ⅱ）A相开路: 将A相的灯泡开关都打开，此时A相的3盏灯全不亮。

2．用一瓦计法测量三相三线制电路中负载对称时的有功功率P。

⑴先把每块灯泡负载中的三个灯泡并联接好,再将三块灯泡负载联成三角形，组成

A

B

C

图12-8

三角形负载；按图12—8所示实验电路接线，调节调压器的输出电压, 使三相对称电源的线电压为127V。

⑵测量负载对称时的有功功率P，并将测量结果记录在表12-1中。

四、注意事项

⒈正确使用调压器。

⒉注意功率表的接线方法、电压量程和电流量程的选择，以及功率表的读数方法。

⒊负载端的线电压不得超过给定值。

五、预习与思考

⒈复习三相电路功率及其测量方法的相关知识。

⒉如何用一瓦计法、二瓦计法和三瓦计法测量三相电路中，负载为对称或不对称时的有功功率？

六、实验报告要求

⒈在三相电路中，根据用一瓦计法和二瓦计法测量出负载对称时的有功功率，分