三相電功率測量的兩種接法

       三相電系統(tǒng)是常見的多相交流電系統(tǒng)之一，該系統(tǒng)中一般每相電壓的偏移角度為120°，各相的電壓稱為相電壓，兩相間的電壓稱為線電壓。三相電功率測量接法，在測量中需要注意的是：當(dāng)電源和負(fù)載沒有中性線時(shí)，我們就不能測量相電壓，而是需要測量線電壓，其矢量圖如下所示：

一、三相電系統(tǒng)中的兩種測量方法

       主要有兩瓦特表法和三瓦特表法兩種測量方法。工程師們需根據(jù)不同的接線方式場合，靈活選擇恰當(dāng)?shù)墓β蕼y量方式，這樣才能得到準(zhǔn)確的功率參數(shù)。

在三相電路的功率測量中，如果測試的是三相四線制系統(tǒng)，測試者只需將3個(gè)功率計(jì)測量的數(shù)值簡單相加即可，這就是三瓦特表法。當(dāng)測試沒有中性線的三相三線制系統(tǒng)時(shí)，依據(jù)布朗德爾定理，三相總功率的數(shù)值需由2個(gè)功率計(jì)共同進(jìn)行測量，這種測量方式被稱為兩瓦特表法，操作方法分別如下圖所示：

二、發(fā)現(xiàn)兩種接線方法的相似之處

      為確保測試結(jié)果的高精準(zhǔn)度，橫河功率分析儀主要采用的是3P3W和3P3W（3V3A）兩種不需要中線的三相系統(tǒng)測試方法，且在3P3W和3P3W（3V3A）接法中，三相系統(tǒng)中的有功功率計(jì)算公式均采用P∑=P1+P2，那么橫河功率分析儀為什么會這樣設(shè)置呢？就讓我們從源頭入手，一探究竟吧！

       按照下面3P3W的接線圖可知，一單元接AC電壓，A相電流，二單元接BC電壓、B相電流。

3P3W接線圖

       按照下面3P3W（3V3A）的接線圖可知，一單元接AC電壓，A相電流；二單元接BC電壓、B相電流；三單元接AB電壓、C相電流。

3P3W(3V3A)接線圖

       我們不難看出，相較于3P3W的接法，在使用3P3W（3V3A）接法測量的過程中，測量者需多用一個(gè)三單元來測量AB電壓和C相電流，但是對于有功功率（P∑=P1+P2）的計(jì)算來說，這兩種接法均可獲得同樣的結(jié)果，因此如果我們只是想單純測量有功功率以及效率等參數(shù)的話，那么這兩種接法都適用。

       當(dāng)然，P∑=P1+P2的成立也是有前提條件的，因?yàn)閮赏咛乇矸ǖ睦碚撘罁?jù)是基爾霍夫電流定律，即在集總電路中，任何時(shí)刻，對任意結(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：，推導(dǎo)公式如下：

       由上圖可知，只有在所有流入流出結(jié)點(diǎn)的支路電流的代數(shù)和恒等于零時(shí)，這個(gè)公式才是成立的，且和三相平衡與否沒有關(guān)系。

三、揭秘兩種接線法的區(qū)別

       既然3P3W和3P3W（3V3A）接法對于有功功率P的測量來說是一樣的，那么這兩種接法有什么區(qū)別呢？其實(shí)兩者的區(qū)別主要在于對三相系統(tǒng)的視在功率和功率因數(shù)的計(jì)算。

       在單相電路中，只要測量出電壓、電流有效值及有功功率，即可計(jì)算其功率因數(shù)，而對于三相不平衡電路來說，每一相的功率因數(shù)都可能有所不同，因此要想計(jì)算其總功率因數(shù)，就需按照功率因數(shù)的定義式，分別計(jì)算三相電路的總有功功率和總視在功率。而3P3W與3P3W（3V3A）接法中總有功功率是一致的，因此，計(jì)算三相不平衡電路的功率因數(shù)的關(guān)鍵在于確定三相電路的總視在功率。

       在3P3W的接線方式中，總視在功率S的計(jì)算公式是：

       在3P3W（3V3A）的接線方式中，總視在功率S的計(jì)算公式是：

       如果三相系統(tǒng)是平衡的，那么每相的視在功率也基本相同，因此可以通過3P3W接線方式來進(jìn)行總視在功率的計(jì)算。但是如果三相系統(tǒng)是不平衡的，那么3P3W的總視在功率計(jì)算方式就會有誤差，這個(gè)誤差的產(chǎn)生是因?yàn)槿嗖黄胶怆娐窌a(chǎn)生中性點(diǎn)漏電流In，而采用3P3W(3V3A)接線方式的補(bǔ)償功能，3P3W(3V3A)接線方式可以計(jì)算因?yàn)橹行渣c(diǎn)泄漏電流造成的功率損失。

         總的來說在功率和功率因數(shù)的測量上，3P3W(3V3A)的接線方式比3P3W的接線方式更有優(yōu)勢，也是橫河優(yōu)先推薦的接法。