三相電路二瓦計與三瓦計法功率測量原理和接線方法

2021-03-01 電工電氣學習

  在三相電路的功率測量中,主要測量方法有二瓦計法三瓦計法兩種方法。對於不同的接線方式場合,應選擇恰當的功率測量方式,才能得到準確的功率參數。但是由於部分使用者對於這兩種方法適用的場合不夠清晰,因此在選擇二瓦計或者三瓦計法進行三相功率測試時,極易造成混淆,從而導致選擇了錯誤的測量方法。

  那麼究竟在什麼樣的情況下使用兩瓦計法,什麼樣的情況下採用三瓦計法進行三相功率的測量呢?本文從三相電路功率測量的原理角度下分析這兩種方法的異同以及分別適用的場合。

二瓦計法

1測量原理

  二瓦計法的理論依據是基爾霍夫電流定律,即:在集總電路中,任何時刻,對任意結點,所有流入流出結點的支路電流的代數和恆等於零。也就是說,兩根火線的流入電流等於第三根火線的流出電流,或者說,三根火線的電流的矢量和等於零,即:

  ia+ib+ic=0  (1)

  假設三相負載的中線為N,依據電壓的定義:

  uab=uan-ubn,ucb=ucn-ubn  (2)

  三相瞬時功率:

  p=uan*ia+ubn*ib+ucn*ic,  (3)

  將式(1)和式(2)代入式(3),得:

  p=uan*ia+(-ubn*ia+ubn*ia)+ubn*ib+ucn*ic

  =uab*ia+ubn(ia+ib)+ucn*ic

  =uab*ia+ubn(-ic)+ucn*ic

  =uab*ia+ucb*ic。

  有功功率等於瞬時功率在一個周期內求積分再求平均,得到:

  P=P1+P2

  P為三相電路有功功率的總和,P1為uab*ia在一個周期內的積分的平均值,P2為ucb*ic在一個周期內的平均值。在正弦穩態電路中:

  P=UAB*IA*cosφAB+UCB*IC*cosφCB

  即:

  P1=UAB*IA*cosφAB

  P2=UCB*IC*cosφCB

  式中,UAB、IA、UCB、IC均為正弦電壓電流的有效值,φAB為UAB和IA的相位差,φCB為UCB和IC的相位差。

  從變換的公式中可以看出,採用這種方法進行三相總功率測量時,只需要測量兩個電壓和兩個電流,這就是二瓦計法的推導原理及由來。

  二瓦計法測量時,三相電路總功率等於兩塊功率表的功率之和,每塊功率表測量的功率本身無物理意義。

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