三相电路有功功率的分析和测量

三相电路有功功率的分析与测量三相电路有功功率的分析与测量 【任务描述任务描述】 在三相交流电路中，用单相功率表可以组成一表法、两表法或三表法来测量三相负载的 有功功率。 一表法测试三相负载有功功率两表法测试三相负载有功功率 【实验目的实验目的】 1、熟悉单相有功功率表的结构、原理和使用方法； 2、掌握用一表法、两表法、三表法测量三相负载有功功率的方法； 3、培养电工测量中应具有的安全意识。 【实验原理实验原理】 一、一表法测量三相对称负载有功功率一、一表法测量三相对称负载有功功率 无论是在三相三线制还是在三相四线制负载电路中，当三相负载对称时都可以用一只功 率表来测量它的有功功率。测星形对称负载电路时接法如图 1 所示，功率表都接在负载的相 电压和相电流上，一表的读书就是一相的有功功率，再将功率表读数乘以 3 就是三相总有功 功率即P3P1。 图 1 一表法测量三相对称负载有功功率 二、两表法测三相三线制有功功率 不管电压是否对称，负载是否平衡，负载电路是Δ 接法还是 Y 接法，都可采用两表法测 量三相三线制电路的有功功率。 设负载作 Y 连接，三相电路总瞬时功率为 由基尔霍夫第一定律可得，iu  i v  i w  0 将上述两式整理得 p  p u  p v  p w  u uiu u viv u wiw p  p u  p v  p w  u uiu u viv u w i u i v  i u u u u w i v u v u w  i uuuw i vuvw  p 1  p 2 结果表明，两功率表测得的瞬时功率之和等于三相总瞬时功率，因此，两表所测瞬时功 率之和在一个周期内的平均值，就等于三相总瞬时功率在一个周期内的平均值，即三相负载 的总功率等于两功率表的读数之和。 适用范围对于三相三线制电路，不论负载是否对称，也不论负载是Y 接还是 Δ 接，都 能用两表法来测量三相负载的有功功率。 测量结果按两表法接线，三相总功率 PP 1P2 以星形接法为例，两表法的接线如图 2 所示。 * U* W PW1 iU * iV iW RU RV RW V u UW * W PW2 u VW W 图 2 两表法测量三相三线制负载功率 两表法的接线应遵守下述规则 1．两只功率表的电流线圈应串接在不同的两相线上，并将其“*”端接到电源侧，使通 过电流线圈的电流为三相电路的线电流。 2.两只功率表电压线圈的“*”端应接到各自电流线圈所在的相上， 而另一端共同接到没 有电流线圈的第三相上，使加在电压回路的电压是电源线电压。这时两个功率表都将显示出 一个读数，把两个功率表的读数加起来就是三相总功率。 三、三表法测三相四线制不对称负载的功率三、三表法测三相四线制不对称负载的功率 适用范围测量三相四线制不对称负载的有功功率。 测量结果按三表接法接线，三相总功率PP 1P2P3，即用三只单相功率表分别测出每一 相负载的功率，则三相总功率 PP 1P2P3，接线方式如图 3 所示。 * U PW1 * RU * RV * RW W V* W PW2 W * W PW3 N 图 3 三表法测量三相四线制不对称负载功率 【任务实施】 一、实验设备一、实验设备 单向有功功率表 3 只； 单向开关 4 个； 220V，8W 白炽灯泡。 ； 二、实验内容二、实验内容 1、有功功率表的正确接法 I * * W PW RL 图 4 电压线圈前接 如图 4 所示，由于电工仪表指针的偏转方向与两线圈中电流的方向有关，为了防止指针 反转，规定了两线圈的发电机端，用符号“*”表示。功率表应按照“发电机端守则”进行接 线。 “发电机端守则”的内容是电流从电流线圈的发电机端流入，电流线圈与负载串联， 保证电流电压线圈从发电机端流入，电压线圈支路与负载并联。 2、用一表法测量三相对称负载的功率 （1）按附图 5 连接好实验线路； （2）将先将单相开关SW 4 合上，再合上 SW 1,SW2，SW3，用一表法测量三相对称负载的功率 测量结果如下功率表读数 P 1 ，三相总功率 P。 SW1 FU * * W L1 SW2 PW1EL L2 SW3 FU EL L3 FUEL SW4 N 图 5-表法测量三相功率 3、三表法测量三相不对称负载的功率 （1）按附图 6 连接好实验线路； （2）先合上 SW 1,SW2，SW3，再给电，用三表法测量其功率，测量结果如下 三只功率表读数分别为 P 1 ，P 2 ，P 3 。 三相负载总功率 PP 1P2P3 。 * U* W PW1 RU * RV * RW V* W PW2 W * W PW3 N 图 6 两表法测量三相功率 4、两表法测量三相三线制负载的功率 测量cos1时，不对称三相三线制负载的功率。按附图 7 连接好线路，用两表法测量 其三相功率，测量结果如下 两功率表读数分别是 P 1 ,P2 ，三相总功率 PP 1P2 。 SW1 L1 SW2 FU * * W PW1EL L2 SW3 FU * * W PW2EL L3 FU EL 图 7 三表法测量三相功率 【注意事项注意事项】 1、通电工作要经指导老师检车无误且在场的情况下进行； 2、通电工作应由两人进行，一人操作，一人监护； 3、要注意人身与带电体保持安全距离，手不得触及带电部分。 两表法和三表法都是成熟的三相功率测试方案，都有严格的科学依据 （1）两表法适合 且只能用于三相三线制系统；（2）三表法只能用于三相四线制系统；（3）两表法和三表法 都与三相电路（包括电源和负载）是否平衡无关； （4）三相平衡系统可采用单个功率表的方 法。 【问题讨论问题讨论】 用两表法测三相功率时，由于每只表的读数本身无意义，所以，即使在三相电路完全对 称的情况下，两只功率表的读书也不一定相等，并且还会随负载的功率因数而变化。下面讨 论两功率表读数与负载功率因数的关系 当cos1，cos 0.5，cos 0.5时三相功率应为多少