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实验十三三相电路功率的测量一、实验目的1.掌握用一瓦特表法、二瓦特表法测量三相电路有功功率与无功功率的方法。2.进一步熟练掌握瓦特表的接线和使用方法。二、原理说明1.三相有功功率的测量根据负载的联接方式的不同，三相电路有功功率可以采用一表法、两表法和三表法来测量。对于三相四线制供电的星接三相负载（即Yo接法），可用三只瓦特表分别测量各相负载的有功功率PA、PB、PC，三相功率之和（ΣP＝PA＋PB＋PC）即为三相负载的总有功功率值。实验线路如图13-1所示。若三相负载是对称的，则只需测量一相的功率即可，该相功率乘以3即得三相总的有功功率。三只瓦特表的接法分别为(iA、UA)(iB、UB)和(iC、UC)，其联接特点为：每一表的电流线圈串接在每一相负载中，其极性端(*I)接在靠近电源侧；而电压线圈的极性端(*U)各自接在电流线圈的极性端(*I)上，电压线圈的非极性端均接到中性线NO上。⑵二瓦特表法对于三相三线制（Y接或△接）负载，不论其是否对称，都可按图13-2所示的电路采用两只瓦特表测量三相负载的总有功功率。可以证明，三相电路总有功功率P是两只瓦特表读数P1和P2的代数和。图13-2中两表测量的是：A相电流与A、C相的电压(IA，UAC)；B相电流与B、C相的电压(IB，UBC)。P1=UACIAcosΦ1P2=UBCIBcosΦ2其中Φ1、Φ2为相应的相电流对相应的线电压的相位差。由图13-3所示相量图可知：Φ1=30°－Φ，Φ2=30°＋Φ(Φ为相电流对相电压的相位差)设负载是对称的UAC=UBC=Ul，IA=IB=Il则两表之和P1+P2=3UlIlcosΦ即为三相负载的总有功功率。（同学可以归纳出另外两种接法并画出线路图）。若负载为感性或容性，且当相位差φ＞60°时，线路中的一只瓦特表指针将反偏(对于数字式功率表将出现负读数),这时应将瓦特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。2.三相无功功率的测量对于三相三线制对称负载，可用一只瓦特表测得三相负载的总无功功率Q，测试原理线路如图13-4所示。图中测量的是A相电流与B、C相的电压，IA对UBC的相位差θ=90°—Φ(容性负载为90°＋Φ)瓦特表的读数P′=UBCIAcos(90°±Φ)=±UlIlsinΦ由无功功率的定义Q=3UlIlsinΦ可知：Ｑ＝3P′即对称三相负载总的无功功率为图示瓦特表读数的3倍。除了上图给出的一种连接法（IA、UBC）外，还可以有另外两种连接法，即接成（IB、UCA）或（IC、UAB）。三、实验设备序号名称型号与规格数量备注1交流电压表2RTT03-12交流电流表2RTT03-13单相功率表2RTT044万用表1另备5三相自耦调压器1RTDG-16三相灯组负载220V/40W白炽灯9RTDG077三相电容负载1、2.2、4.7µF/400V各3RTDG07四、实验内容1.用一表法测Yo接三相负载的有功功率按图13-1线路接线,线路中的电流表和电压表用以监视三相电流和电压，不要超过瓦特表电压线圈和电流线圈的量程。经指导教师检查后，接通三相电源，调节调压器输出，使输出线电压为220V，按表13-1的要求进行测量及计算。表13-1测定三相四线Yo接负载的有功功率负载情况开灯盏数测量数据计算值A相B相C相PA（W）PB（W）PC（W）ΣP（W）Yo接对称负载333Yo不接对称负载1232.用两表法测三相负载的有功功率(1)按图13-2接线，将三相灯组负载接成Y形接法经指导教师检查后，接通三相电源，调节调压器的输出线电压为220V，按表13-2的内容进行测量。(2)将三相灯组负载改按成△形接法，重复(1)的测量步骤，数据记入表13-2中。表13-2两表法测三相负载的有功功率负载情况开灯盏数测量数据计算值A相B相C相PA（W）PB（W）PC（W）ΣP（W）Y接平衡负载333Y接不平衡负载123Δ接不平衡负载123Δ接平衡负载3333.用一瓦特表法测定三相对称负载的无功功率按图13-4所示的电路接线，每相负载由白炽灯和电容器并联而成，并由开关控制其接入。检查接线无误后，接通三相电源，将调压器的输出线电压调到220V，读取三表的读数，并计算无功功率ΣQ，记入表13-3。表13-3无功功率的测量负载情况测量值计算值A相B相C相PA（W）PB（W）PC（W）ΣQ=3Q40W×340W×340W×34.7μF4.7μF4.7μFR//CR//CR//C五、实验注意事项1.每次实验完毕，均需将三相调压器旋柄调回零位。2.每次改变接线，均需断开三相电源，以确保人身安全。六、预习思考题1.复习两瓦特表法测量三相电路有功功率的原理，画出瓦特表另外两种联接方法的电路图。2.复习一瓦特表法测量三相对称负载无功功率的原理，画出瓦特表另外两种联接方法的电路图。七、实验报告1.完成数据表格中的各项测量和计算任务，比较一瓦特表和二瓦特表法的测量结果。2.总结、分析三相电路有功功率和无功功率的测量原理及电路特点。