三相电路功率的测量--电路及电工仪表实验

一．实验目的
1．学会用功率表测量三相电路功率的方法。
2．掌握功率表的接线和使用方法。
二．原理说明

1．三相四线制供电，负载星形联接（即Ｙ₀接法）
对于三相不对称负载，用三个单相功率表测量，测量电路如图25－1所示，三个单相功率表的读数为W₁、W₂、W₃，则三相功率Ｐ＝W₁＋W₂＋W₃，这种测量方法称为三瓦特表法；对于三相对称负载，用一个单相功率表测量即可，若功率表的读数为W ，则三相功率Ｐ＝3W，称为一瓦特表法。

2．三相三线制供电
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‘Ｙ’接还是‘Δ’接，都可用二瓦特表法测量三相负载的有功功率。测量电路如图25—2所示，若两个功率表的读数为W₁、W₂，则三相功率

，
其中

为负载的阻抗角（即功率因数角），两个功率表的读数与

有下列关系：

（1）当负载为纯电阻，

＝0，W₁＝W₂，即两个功率表读数相等；
（2）当负载功率因数

，

，将有一个功率表的读数为零；
（3）当负载功率因数

，

，则一个功率表的读数为负值，该功率表指针将反方向偏转，这时应将功率表电流线圈的两个端子调换（不能调换电压线圈端子），而读数应记为负值。对于数字式功率表将出现负读数。

3．测量三相对称负载的无功功率
对于三相三线制供电的三相对称负载，可用一瓦特表法测得三相负载的总无功功率Ｑ，测试电路如图25—3所示。功率表读数

，其中

为负载的阻抗角，则三相负载的无功功率

。
三．实验设备
1．三相交流电源；
2．交流电压、电流、功率、功率因数表；
3．NEEL-17B组件。

四．实验内容
1．三相四线制供电，测量负载星形联接（即Ｙ₀接法）的三相功率
（1）用一瓦特表法测定三相对称负载三相功率，实验电路如图25－4所示，线路中的电流表和电压表用以监视三相电流和电压，不要超过功率表电压和电流的量程。经指导教师检查后，接通三相电源开关，将调压器的输出由０调到380Ｖ（线电压），按表25—1的要求进行测量及计算，将数据记入表中。
(2)用三瓦特表法测定三相不对称负载三相功率，本实验用一个功率表分别测量每相功率，实验电路如图25－4所示，步骤与（1）相同，将数据记入表25—1中。
表25—1三相四线制负载星形联接数据

负载情况	开灯盏数			测量数据			计算值
负载情况	Ａ相	B相	C相	P_A (W)	P_B (W)	P_C (W)	Ｐ(W)
Y0接对称负载	3	3	3
Y0接不对称负载	1	2	3

2．三相三线制供电，测量三相负载功率
（1）用二瓦特表法测量三相负载‘Ｙ’连接的三相功率，实验电路如图25－5(a)所示，图中‘三相灯组负载’见图(ｂ)，经指导教师检查后，接通三相电源，调节三相调压器的输出，使线电压为220Ｖ，按表25—2的内容进行测量计算，并将数据记入表中。

（2）将三相灯组负载改成‘Δ’接法，重复（1）的测量步骤，数据记入表25—2中。
表25—2三相三线制三相负载功率数据

负载情况	开灯盏数			测量数据		计算值
负载情况	Ａ相	B相	C相	P1(W)	P2(W)	Ｐ(W)
Ｙ接对称负载	3	3	3
Ｙ接不对称负载	1	2	3
Δ接不对称负载	1	2	3
Δ接对称负载	3	3	3

3．测量三相对称负载的无功功率
用一瓦特表法测定三相对称星形负载的无功功率，实验电路如图25—6(a)所示，图中‘三相对称负载’见图(ｂ)，每相负载由三个白炽灯组成，检查接线无误后，接通三相电源，将三相调压器的输出线电压调到380Ｖ，将测量数据记入表25－3中。

更换三相负载性质，图(a)中的‘三相对称负载’分别按图(ｃ)、图(ｄ)连接，按表
25—3的内容进行测量、计算，并将数据记入表中。
表25—3三相对称负载无功功率数据

负载情况	测量值			计算值
负载情况	Ｕ（Ｖ）	Ｉ（Ｖ）	W（）
三相对称灯组（每相３盏）
三相对称电容（每相）
上述灯组、电容并联负载

五．实验注意事项
每次实验完毕，均需将三相调压器旋钮调回零位，如改变接线，均需新开三相电源，以确保人身安全。
六．预习与思考题
1．复习二瓦特表法测量三相电路有功功率的原理。
2．复习一瓦特表法测量三相对称负载无功功率的原理。
3．测量功率时为什么在线路中通常都接有电流表和电压表？
4．为什么有的实验需将三相电源线电压调到380Ｖ，而有的实验要调到220Ｖ？
七．实验报告要求
1．整理、计算表25－1、表25－2和表25－3的数据，并和理论计算值相比较。
2．根据表25－3的数据，总结负载无功功率什么情况下为零？什么情况下不为零？为什么？
3．总结、分析三相电路功率测量的方法。

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