5.3.3 三相功率的测量
1.对称三相电路功率的测量
对称三相电路即三相电源对称、三相负载也对称的三相电路。以下分别从三相四线制和三相三线制两种情况讨论。
对三相四线制系统,测三相平均功率的接线图如图5.3.1所示。它的接线特点是每个功率表所接的电压均是以中性点N为参考点,三个功率表W1、W2和W3的读数分别为PU、PV和PW,可用下式表示为
图5.3.1 三表法测三相负载有功功率的接线图
三相负载的总功率为P=PU+PV+PW。三个表的读数均有明确的物理意义,即PU、PV和PW分别表示U相、V相和W相负载各自吸收的有功功率,这就是三表法。这种接线方法是最容易理解的。
对于三相三线制系统(接或△接),由于没有中性线,故图5.3.1所示的接法便不存在,此时可以采用两表法进行测量,如图5.3.2所示。此时,每组接线中单个功率表的读数没有明确的物理意义,两个表读数的代数和表示三相负载吸收的总有功功率。
图5.3.2 两表法测量三相负载有功功率的接线图
图5.3.2中,两个表W1和W2的读数分别为
如果是对称三相电路,上面表达式可进一步简化为
即
所以
即得到的功率为三相负载总的有功功率。其中,Ul、Il分别为线电压和线电流;φ为负载的阻抗角。
2.不对称三相电路的功率测量
不对称三相电路又可分为三相电源对称、负载不对称和电源、负载均不对称等情况。在本书的功率测量方法讨论中,它们并无差别。下面分别从三相四线制和三相三线制两种情况讨论:
(1)不对称三相四线制系统。与对称三相电路不同,当负载不对称时,中性线电流iN≠0,所以两表法不再成立,而必须用三表法测得三相负载的总功率,测量接线图仍可以采用图5.3.1所示的接线方法。
(2)不对称三相三线制(接和△接)系统。其功率测量接线只有图5.3.2所示的两表法接线方式。
不对称三相三线制系统的例外情况是星形连接时中性点可以引出的情况,此时可以将功率表的公共点接在中点,即仍可以用三表法测三相功率。