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 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，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，还有两种连接法，即接成(IV，UUW)和(IW，UUV) |
在三相电路的功率测量中，主要测量方法有二瓦计法和三瓦计法两种方法。对于不同的接线方式场合，应选择恰当的功率测量方式，才能得到准确的功率参数。由于部分使用者对于这两种方法适用的场合不够清晰，在选择二瓦计或者三瓦计法进行三相功率测试时，极易造成混淆，从而导致选择了错误的测量方法。 那么究竟在什么样的情况下使用两瓦计法，什么样的情况下采用三瓦计法进行三相功率的测量呢？本文从三相电路功率测量的原理角度下分析这两种方法的异同以及分别适用的场合。 二瓦计法 1测量原理 二瓦计法的理论依据是基尔霍夫电流定律，即：在集总电路中，任何时刻，对任意结点,所有流入流出结点的支路电流的代数和恒等于零。也就是说，两根火线的流入电流等于第三根火线的流出电流，或者说，三根火线的电流的矢量和等于零，即： ia+ib+ic=0 （1） 假设三相负载的中线为N，依据电压的定义： uab=uan-ubn，ucb=ucn-ubn （2） 三相瞬时功率： p=uan*ia+ubn*ib+ucn*ic， （3） 将式（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。 有功功率等于瞬时功率在一个周期内求积分再求平均，得到： P=P1+P2 P为三相电路有功功率的总和，P1为uab*ia在一个周期内的积分的平均值，P2为ucb*ic在一个周期内的平均值。在正弦稳态电路中： P=UAB*IA*cosφAB+UCB*IC*cosφCB 即： P1=UAB*IA*cosφAB P2=UCB*IC*cosφCB 式中，UAB、IA、UCB、IC均为正弦电压电流的有效值，φAB为UAB和IA的相位差，φCB为UCB和IC的相位差。 从变换的公式中可以看出，采用这种方法进行三相总功率测量时，只需要测量两个电压和两个电流，这就是二瓦计法的推导原理及由来。 二瓦计法测量时，三相电路总功率等于两块功率表的功率之和，每块功率表测量的功率本身无物理意义。 2接线方法 二瓦计法接线示意图如下所示（以测量UabIa，UcbIc为例）： 图1.二瓦计法功率表接线示意图 图1中，单相功率表或三相功率表的某一相W1测量的是P1=UAB*IA*cosφAB，W2测量的是P2=UCB*IC*cosφCB。则三相电路总功率为：P=P1+P2。 3适用场合 由于二瓦计法的理论依据是基尔霍夫电流定律，适用于在三相回路中只有三个电流存在的场合，如： 1、 三相三线制接法中线不引出（只能采用两瓦计法）； 2、 三相三线制接法中线引出但不与地线或试验电源相连的场合，与是否三相平衡无关。 三瓦计法 1测量原理 三瓦计法需要将中性点做为电压的参考点，分别测量出三相负载的相电压，相电流，那么三相电路的总功率为三个单相电路的功率之和，每块功率表测量的功率就是单相功率。 如果以瞬时值表示的话，即： pa=ua*ia，pb=ub*ib，pc=uc*ic， 那么三相瞬时功率： p=pa+pb+pc， 则三相总有功功率为： P=PA+PB+PC 在正弦稳态电路中， PA=UA*IA*cosφA PB=UB*IB*cosφB PC=UC*IC*cosφC 其中φA、φB、φC分别为UA与IA、UB与IB、UC与IC的相位差角。 2接线方法 三瓦计法测量接线示意图如下所示： 三瓦计法功率表接线示意图 3适用场合 三瓦计法由于需要采用中性点作为电压的参考点，适用于如下场合选用： 四误区 1误区一 二瓦计法只适合于三相对称电路的功率测量。 二瓦计法的证明中，只有ia+ib+ic=0的假设，并没有要求三相对称。 如果三相负载完全对称，那么只需要一个功率表（比如PA）即可得出三相总功率，即P=3PA，二瓦计法也失去了意义。 2误区二 用二瓦计法测量三相四线制的总功率。 |