一概述
在三相電路的功率測(cè)量中,主要測(cè)量方法有二瓦計(jì)法和三瓦計(jì)法兩種方法。對(duì)于不同的接線方式場(chǎng)合,應(yīng)選擇恰當(dāng)?shù)墓β蕼y(cè)量方式,才能得到準(zhǔn)確的功率參數(shù)。但是由于部分使用者對(duì)于這兩種方法適用的場(chǎng)合不夠清晰,因此在選擇二瓦計(jì)或者三瓦計(jì)法進(jìn)行三相功率測(cè)試時(shí),極易造成混淆,從而導(dǎo)致選擇了錯(cuò)誤的測(cè)量方法。
那么究竟在什么樣的情況下使用兩瓦計(jì)法,什么樣的情況下采用三瓦計(jì)法進(jìn)行三相功率的測(cè)量呢?本文從三相電路功率測(cè)量的原理角度下分析這兩種方法的異同以及分別適用的場(chǎng)合。
二二瓦計(jì)法
1測(cè)量原理
二瓦計(jì)法的理論依據(jù)是基爾霍夫電流定律,即:在集總電路中,任何時(shí)刻,對(duì)任意結(jié)點(diǎn),所有流入流出結(jié)點(diǎn)的支路電流的代數(shù)和恒等于零。也就是說,兩根火線的流入電流等于第三根火線的流出電流,或者說,三根火線的電流的矢量和等于零,即:
ia+ib+ic=0 (1)
假設(shè)三相負(fù)載的中線為N,依據(jù)電壓的定義:
uab=uan-ubn,ucb=ucn-ubn (2)
三相瞬時(shí)功率:
p=uan*ia+ubn*ib+ucn*ic, ?。?)
將式(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。
有功功率等于瞬時(shí)功率在一個(gè)周期內(nèi)求積分再求平均,得到:
P=P1+P2
P為三相電路有功功率的總和,P1為uab*ia在一個(gè)周期內(nèi)的積分的平均值,P2為ucb*ic在一個(gè)周期內(nèi)的平均值。在正弦穩(wěn)態(tài)電路中:
P=UAB*IA*cosφAB+UCB*IC*cosφCB
即:
P1=UAB*IA*cosφAB
P2=UCB*IC*cosφCB
式中,UAB、IA、UCB、IC均為正弦電壓電流的有效值,φAB為UAB和IA的相位差,φCB為UCB和IC的相位差。
從變換的公式中可以看出,采用這種方法進(jìn)行三相總功率測(cè)量時(shí),只需要測(cè)量?jī)蓚€(gè)電壓和兩個(gè)電流,這就是二瓦計(jì)法的推導(dǎo)原理及由來。
二瓦計(jì)法測(cè)量時(shí),三相電路總功率等于兩塊功率表的功率之和,每塊功率表測(cè)量的功率本身無物理意義。2接線方法
二瓦計(jì)法接線示意圖如下所示(以測(cè)量UabIa,UcbIc為例):圖1.二瓦計(jì)法功率表接線示意圖
圖1中,單相功率表或三相功率表的某一相W1測(cè)量的是P1=UAB*IA*cosφAB,W2測(cè)量的是P2=UCB*IC*cosφCB。則三相電路總功率為:P=P1+P2。
3適用場(chǎng)合
由于二瓦計(jì)法的理論依據(jù)是基爾霍夫電流定律,適用于在三相回路中只有三個(gè)電流存在的場(chǎng)合,如:
1、 三相三線制接法中線不引出(只能采用兩瓦計(jì)法);
2、 三相三線制接法中線引出但不與地線或試驗(yàn)電源相連的場(chǎng)合,與是否三相平衡無關(guān)。三三瓦計(jì)法
1測(cè)量原理
三瓦計(jì)法需要將中性點(diǎn)做為電壓的參考點(diǎn),分別測(cè)量出三相負(fù)載的相電壓,相電流,那么三相電路的總功率為三個(gè)單相電路的功率之和,每塊功率表測(cè)量的功率就是單相功率。如果以瞬時(shí)值表示的話,即:
pa=ua*ia,pb=ub*ib,pc=uc*ic,
那么三相瞬時(shí)功率:
p=pa+pb+pc,
則三相總有功功率為:
P=PA+PB+PC
在正弦穩(wěn)態(tài)電路中,
PA=UA*IA*cosφA
PB=UB*IB*cosφB
PC=UC*IC*cosφC
其中φA、φB、φC分別為UA與IA、UB與IB、UC與IC的相位差角。
2接線方法
三瓦計(jì)法測(cè)量接線示意圖如下所示:三瓦計(jì)法功率表接線示意圖
3適用場(chǎng)合
三瓦計(jì)法由于需要采用中性點(diǎn)作為電壓的參考點(diǎn),因此適用于如下場(chǎng)合選用:四誤區(qū)
1誤區(qū)一
二瓦計(jì)法只適合于三相對(duì)稱電路的功率測(cè)量。
這種說法顯然是不正確的。
首先,二瓦計(jì)法的證明中,只有ia+ib+ic=0的假設(shè),并沒有要求三相對(duì)稱。
其次,如果三相負(fù)載完全對(duì)稱,那么只需要一個(gè)功率表(比如PA)即可得出三相總功率,即P=3PA,二瓦計(jì)法也失去了意義。
2誤區(qū)二
用二瓦計(jì)法測(cè)量三相四線制的總功率。
由于三相四線制有四個(gè)電流(ia、ib、ic和in),而二瓦計(jì)法依據(jù)的是基爾霍夫電流定律,在三相回路中,三相電流矢量之和必須等于零。但是在三相四線制回路中,會(huì)產(chǎn)生零序電流分量,這就使得ia+ib+ic≠0,因此,二瓦計(jì)法不適用三相四線制的總功率測(cè)量,三相四線制系統(tǒng)應(yīng)采用三瓦計(jì)法。
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