三相電路功率的測量實驗原理

1.對於三相四線制供電的三相星形連接的負載(即Y0接法),可用一個功率表測量各相的有功功率PU，PV，PW，則三相負載的總有功功率∑P=PU+PV+PW。這就是一瓦特表法，如圖1所示。若三相負載是對稱的，則只要測量一相的功率，再乘以3即可得到三相總的有功功率。

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2.三相三線制供電系統中，不論三相負載是否對稱，也不論負載是星形接法還是三角形接法，都可以用二瓦特表法測量三相負載的總有功功率。測量線路如圖2所示。若負載為感性或容性，且當相位差Φ=60°時，線路中的一隻功率表的指針將反偏(數字式功率表將出現負讀數)，這時應將功率表電流線圈的兩個接線端子調換(不可調換電壓線圈接線端子)，其讀數記為負值。而三相總的有功功率∑P=P1+P2(此處是代數和)。

在圖2中，功率表W1的電流線圈串聯接入U線，通過線電流IA， 加在功率表w1電壓線圈的電壓為Uuw;功率表W2的電流線圈串聯接入V線，通過線電流IV，加在功率表w2電壓線圈的電壓為UVW;在這樣的連接方式下，我們來證明兩個功率表的讀數之代數和就是三相負載的總有功功率。

圖1 一瓦特表法測量三相功率示意圖

圖2 二瓦特表法測量三相功率示意圖

在三相電路中，若三相負載是星形連接，則各相負載的相電壓在此用UU,UV,UW表示。若三相負載是三角形連接，可用一個等效的星形連接的負載來代替，則UU,UV,UW表示代替以後二相電路的負載的相電壓。

因為 UUW=UU-UW， UVW=UV-UW

所以 IUUUW+IVUVW=IU(UU-UW)+IV(UV-UW)=IUUU+IVUV-(IU+IV)UW

由於在這裡討論的是三相二線制電路，故有

IU+IV+IW=0， IW=-(IU+IV)

代入上式得

IUUUW+IUUVW=IUUU+IVUV+IWUW=PU+PV+PW

其中PU,PV,PW分別是U,V,W各相的功率，則三相功率∑P=PU+PV+PW。

由此可知，採用兩瓦特表按圖2所示的接線方式可以測量三相功率P，即

∑P=P1+P2

在上述證明過程中，並沒有三相電源和三相負載對稱的條件，困此，這種測量三相功率的二瓦特表法，不論三相電路是否對稱，都是適用的。但必須注意，在上述證明過程中，應用了IU+IV+IW=0的條件，三相三線制是符合這個條件的，而三相四線制不對稱電路不符合這個條件，所以，這種測量三相功率的二瓦特表法只適用於三相三線制，而不適用於三相四線制不對稱工瓦特表法的接線規則如下：

①兩個功率表的電流線圈分別任意串聯接入兩線，使通過電流線圈的電流為二相電路的線電流，且電流線圈的同銘端必須接到電源側。

②兩個功率表電壓線圈的同銘端必須接到該功率表電流線圈所在的線，而兩個功率表電壓線圈的非同銘端同時接到沒有接功率表電流線圈的第三線上。

③用工瓦特表測量三相功率時，電路的功率等幹兩個功率表讀數的代數和，即必須把每個功率表讀數相應的符號考慮在內，這一點要特別注意。

除圖2的IU,UUW和IV,UVW接法外，還有IV,UUV和IW,UUW,以及IU,UUV和IW,UVW兩種接線方式。

3.對於三相三線制供電的三相負載，可用一瓦特表法測量三相負載的總無功功率Q，則量原理線路如圖3所示。

圖2所示功率表讀數的(開根3)倍，即為對稱三相電路總的無功功率。除了此圖給出的一種連接方式(IU，UVW)外，還有另外兩種連接法，即接成(IV，UUW)和(IW，UUV)