三相电路功率的测量实验原理

1.对于三相四线制供电的三相星形连接的负载(即Y0接法),可用一个功率表测量各相的有功功率PU，PV，PW，则三相负载的总有功功率∑P=PU+PV+PW。这就是一瓦特表法，如图1所示。若三相负载是对称的，则只要测量一相的功率，再乘以3即可得到三相总的有功功率。

2.三相三线制供电系统中，不论三相负载是否对称，也不论负载是星形接法还是三角形接法，都可以用二瓦特表法测量三相负载的总有功功率。测量线路如图2所示。若负载为感性或容性，且当相位差Φ=60°时，线路中的一只功率表的指针将反偏(数字式功率表将出现负读数)，这时应将功率表电流线圈的两个接线端子调换(不可调换电压线圈接线端子)，其读数记为负值。而三相总的有功功率∑P=P1+P2(此处是代数和)。

在图2中，功率表W1的电流线圈串联接入U线，通过线电流IA， 加在功率表w1电压线圈的电压为Uuw;功率表W2的电流线圈串联接入V线，通过线电流IV，加在功率表w2电压线圈的电压为UVW;在这样的连接方式下，我们来证明两个功率表的读数之代数和就是三相负载的总有功功率。

图1 一瓦特表法测量三相功率示意图

图2 二瓦特表法测量三相功率示意图

在三相电路中，若三相负载是星形连接，则各相负载的相电压在此用UU,UV,UW表示。若三相负载是三角形连接，可用一个等效的星形连接的负载来代替，则UU,UV,UW表示代替以后二相电路的负载的相电压。

因为 UUW=UU-UW， UVW=UV-UW

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

由于在这里讨论的是三相二线制电路，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分别是U,V,W各相的功率，则三相功率∑P=PU+PV+PW。

由此可知，采用两瓦特表按图2所示的接线方式可以测量三相功率P，即

∑P=P1+P2

在上述证明过程中，并没有三相电源和三相负载对称的条件，困此，这种测量三相功率的二瓦特表法，不论三相电路是否对称，都是适用的。但必须注意，在上述证明过程中，应用了IU+IV+IW=0的条件，三相三线制是符合这个条件的，而三相四线制不对称电路不符合这个条件，所以，这种测量三相功率的二瓦特表法只适用于三相三线制，而不适用于三相四线制不对称工瓦特表法的接线规则如下：

①两个功率表的电流线圈分别任意串联接入两线，使通过电流线圈的电流为二相电路的线电流，且电流线圈的同铭端必须接到电源侧。

②两个功率表电压线圈的同铭端必须接到该功率表电流线圈所在的线，而两个功率表电压线圈的非同铭端同时接到没有接功率表电流线圈的第三线上。

③用工瓦特表测量三相功率时，电路的功率等干两个功率表读数的代数和，即必须把每个功率表读数相应的符号考虑在内，这一点要特别注意。

除图2的IU,UUW和IV,UVW接法外，还有IV,UUV和IW,UUW,以及IU,UUV和IW,UVW两种接线方式。

3.对于三相三线制供电的三相负载，可用一瓦特表法测量三相负载的总无功功率Q，则量原理线路如图3所示。

图2所示功率表读数的(开根3)倍，即为对称三相电路总的无功功率。除了此图给出的一种连接方式(IU，UVW)外，还有另外两种连接法，即接成(IV，UUW)和(IW，UUV)