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新疆大学课程设计报告所属院系：科学技术学院专业：电气工程及其自动化课程名称：电路设计题目：三相电路的功率测量班级：电气14-1 学生姓名：庞浩学生学号： 20142450007 指导老师 : 李劲完成日期： 2016年6月28日图1-1：瓦特计的接法图2-1：三瓦计法测有功功率图4-1：一瓦计法测功率图3-1：二瓦计法测功率四、实验内容与步骤1.三瓦计法测三相电路的有功功率使用Multisim 12.0软件绘出如图2-1所示的电路（即图2-2），其中三相电源为相电压UΦ=220V,线电压U l=381V,f=50HZ的三相交流电。
启动仿真，读出各瓦特计的读数，将数据记录在表1中。
准备工作：线电压与相电压的测量图2-2：三瓦计法测有功功率仿真电路图及其运行结果由仿真运行结果可知，瓦特计1 读数为242.038W; 瓦特计2读数为138.307W，瓦特计3读数为96.815W，所以总功率为242.038+138.307+96.815=446.16W，并将数据记入表一。
2图3-2：二瓦计法测有功功率仿真电路及其运行结果分析：瓦特计1读数为252.561，瓦特计二读数为189.421，总功率为Pa=252.561+189.421 =441.982W。
将数据记入表二。
二瓦计法对三相有功功率的测量数据表：表二3．一瓦计法测有功功率：用Multisim 12.0软件绘出如图4-2所示的仿真电路，此时为了得到相同的总有功率，应确定3个合适的电容值，来提供合适的无功补偿。
即瓦特计读数应为442W/√3=255W左右，所以在实验中应该多做几次不同参数下的实验，这次分别选用了C=0uF，8uF，9uF，10uF ,11uF，在不同电容值下，启动仿真并测量出功率值，将数据记录在表3中。
（1）：C=0uF图4-2：一瓦计测有功功率（0uF）分析：当C=0uF时，根据一瓦计法，可得瓦特计示数为31.57W，示数不为0，总功率为Pa=31.57x√3=54.679W。
二瓦特表法测量三相电路有功功率的原理在电力系统中，对于三相电路的有功功率的测量是非常重要的。
有功功率是指电路中能够完成功的能量，是电力系统中最基本的参数之一。
而测量三相电路中的有功功率则需要使用特定的仪器和方法。
本文将介绍二瓦特表法测量三相电路有功功率的原理。
一、二瓦特表法的基本原理二瓦特表法是一种测量三相电路有功功率的方法，其基本原理是利用两个瓦特表分别测量三相电路的电压、电流和功率因数，然后通过计算得出三相电路的有功功率。
该方法的优点是测量精度高、操作简单、测量速度快、适用范围广、可靠性高等。
二、二瓦特表法的测量步骤1、连接电路将三相电路的电压和电流分别接入到两个瓦特表上。
其中，电流表应该直接连接到电路中，而电压表则需要通过电压互感器或电压变压器来进行连接。
2、测量电压和电流打开瓦特表，测量三相电路的电压、电流和功率因数。
此时，应该注意电流表的量程和精度，以确保测量结果的准确性。
3、计算有功功率根据测量结果，计算出三相电路的有功功率。
具体计算公式为： P = U1I1cosφ1 + U2I2cosφ2 + U3I3cosφ3其中，P为有功功率，U1、U2、U3为三相电路的电压，I1、I2、I3为三相电路的电流，φ1、φ2、φ3为三相电路的功率因数。
三、二瓦特表法的注意事项1、瓦特表的选择在使用二瓦特表法进行测量时，需要选择适合的瓦特表。
瓦特表应具有高精度、快速响应、稳定性好等特点，以确保测量结果的准确性。
2、电路的连接电路的连接也是二瓦特表法测量的关键。
在连接电路时，应该注意电流表和电压表的接线顺序，以及电压互感器或电压变压器的选择。
3、测量环境测量环境也会对测量结果产生影响。
在进行测量时，应该选择干燥、通风良好的环境，并避免电磁干扰等因素的影响。
四、二瓦特表法的应用二瓦特表法是一种广泛应用于电力系统中的测量方法。
它可以用于测量各种三相电路的有功功率，包括交流电动机、变压器、发电机等。
此外，二瓦特表法还可以用于电力系统中的负荷分析、电能计量等方面。
一瓦特表法测量三相电路无功功率的原理一瓦特表法是一种常用于测量三相电路无功功率的方法。
在三相电路中，有三个电压和电流波形相位差120度的相位。
通过测量这三个电压和电流的幅值和相位差，可以计算出三相电路的各个功率参数，包括有功功率、无功功率和视在功率。
在一瓦特表法中，需要使用两个瓦特表和一个无功表来测量三相电路的功率。
其中一个瓦特表用于测量有功功率，另一个瓦特表用于测量无功功率。
无功表则用于测量总的无功功率。
首先，使用瓦特表测量三个电压的幅值和相位差。
然后，使用瓦特表测量三个电流的幅值和相位差。
利用这些测量值，可以计算出每个相位的有功功率和无功功率。
有功功率可以通过乘积法计算得出，即有功功率等于电压和电流的幅值乘积再乘以功率因数。
无功功率的计算需要使用相位差和功率因数的信息。
根据三相电路的特点，无功功率等于电压和电流的幅值乘积再乘以正弦相位差。
最后，使用无功表测量总的无功功率。
通过将每个相位的无功功率相加，可以得到总的无功功率。
一瓦特表法的优点是测量精度高，适用于各种负载情况。
它可以帮助工程师评估电路的能效，并且在能源管理和电力系统优化方面起着重要的作用。
然而，该方法需要使用多个仪器，并且对仪器的精度和准确性要求较高。
总之，一瓦特表法是一种可靠的测量三相电路无功功率的方法。
通过测量电压和电流的幅值和相位差，可以计算出各个相位的有功功率和无功功率，并通过总的无功表测量得出总的无功功率。
这种方法在电力领域有着广泛的应用，并对电力系统的管理和优化提供了重要的参考。
实验二十二 三相电路功率的测量一、实验目的1．掌握三相负载作三角形联接，观察三角形负载的故障情况，学习故障的判断方法。
2．掌握用一瓦特表法测量三相电路的有功功率及无功功率的方法。
二、原理说明1．对于三相四线制供电的三相星形联接的负载（即Y 0接法）， 可用一只功率表测量各相的有功功率P A 、P B 、P C ，三相功率之和ΣP ＝P A ＋P B ＋P C 即为三相负载的总有功功率（所谓一瓦特表法就是用一只单相功率表去分别测量各相的有功功率）。
实验线路如图22-1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。
2．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 ，测量原理电路如图22-2所示。
图示功率表读数的√3倍，等于对称三相电路总的无功功率。
除了上图给出的一种连接法(I U 、U VW )外，还有另外两种连接法，即接成(I V 、U UW )或(I W 、U UV )。
三、实验设备 序号 名 称 型号与规格数量 备注1 三相交流电源 12 三相自耦调压器 13 交流电压表 14 交流电流表 15 功率表2 6 三相灯组负载 15W/220V 白炽灯 9 DGJ-047三相电容负载1µf 、2.2µf 、4.7µf/450V四、实验内容1．用一瓦特表法测定三相对称Y0接以及不对称Y0接负载的总功率ΣP 按图22-3线图22-1图22-2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，不得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，调节调压器输出，使输出线电压为220V ，使输出线电压为220V ，按表22-1的要求进行测量及计算表22-1 三相电路功率测量实验数据1负载情况开灯盏数测 量 数 据 计算值 A 相 B 相C 相 P A (W)P B (W)P C (W)ΣP (W)Y0接对称负载 3 3 3 Y0接不对称负载123首先将三只表按图22-3接入B 相进行测量P B ，然后分别将三只表换接到A 相和C 相，再进行测量P A 和P C 。
三相功率测量实验故障及排除总结在进行三相功率测量实验过程中，常常会遇到一些仪器故障，以下是一瓦特表法、二瓦特表法和无功功率测量中常见的故障现象及排除方法的总结：一、一瓦特表法常见故障及排除方法：仪表指示不稳定或跳动：可能原因：测量电路接触不良，导致电流和电压波动。
排除方法：检查连接线路是否松动或接触不良，并重新连接。
仪表读数偏低或偏高：可能原因：误差造成的，需要进行校准，或测量电路中的元件损坏。
排除方法：进行校准，如果仍然存在问题，需要更换损坏的元件。
仪表失灵或无法使用：可能原因：仪表本身故障。
排除方法：更换或修理仪表。
安全保护措施：在进行实验前确保测量设备完好并经过校准。
在操作时注意安全，禁止触碰裸露的导线和元件。
二、二瓦特表法常见故障及排除方法：仪表显示错误：可能原因：温度变化引起的误差。
排除方法：将仪器放置一段时间使其恢复到常温状态。
计算结果与预期值不符：可能原因：输入参数设置错误或测量电路问题。
排除方法：重新检查参数设置和连接线路。
部分数字无法正常显示：可能原因：LCD屏幕损坏。
排除方法：更换LCD屏幕。
安全保护措施：在进行实验前确保测量设备完好并经过校准。
在操作时注意安全，禁止触碰裸露的导线和元件。
三、无功功率测量常见故障及排除方法：仪表读数不稳定或跳动：可能原因：电源波动。
排除方法：更换电源或使用稳压器。
仪表显示异常：可能原因：测量电路中的元件损坏。
排除方法：更换损坏的元件。
测试结果与预期值不符：可能原因：输入参数设置错误或连接线路问题。
排除方法：重新检查参数设置和连接线路。
安全保护措施：在进行实验前确保测量设备完好并经过校准。
在操作时注意安全，禁止触碰裸露的导线和元件。
在进行高压测试时应戴上绝缘手套和鞋子，并使用合适的防护装置。
通过对这些常见故障的排除，可以提高实验的准确性和安全性，确保三相功率测量实验的有效进行。
特殊方法测电功率
一种常见的测电功率的方法是使用瓦特表（Wattmeter），这是一种特殊的电表，它能够同时测量电流和电压，并计算出它们的乘积，即电功率。
瓦特表可以用于直流电路或交流电路，但使用方法略有不同。
在直流电路中，将瓦特表连接到电路上，通过测量电流和电压的值，并计算它们的乘积来得到电功率的数值。
在交流电路中，瓦特表需要连接到电路上的相应正/负极，以便正确测量电流和电压。
此外，由于交流电具有周期性的变化，因此需要使用平均功率值或有效功率值来表示电功率。
还有其他一些测电功率的方法，例如使用电阻器来测量电流和电压，然后使用Ohm's Law进行计算；或者使用热量计（calorimeter）来测量电流通过导体时产生的热量，并由此计算出电功率。
不过，这些方法相对于使用瓦特表来说更为繁琐和不准确。
实验十二 三相电路功率的测量
一、实验目的
⒈ 学习用二瓦计法和三瓦计法测量三相电路的有功功率。
⒉ 了解测量对称三相电路无功功率的方法。
二、原理与说明
⒈ 单相功率表
根据电动系数单相功率表的基本原理，在测量交流电路中负载所消耗的功率（图12-1）时，其示值P 决定于下式：
cos P UI ϕ=
式中，U 为功率表电压线圈所跨接的电压；I 为流过功率表电流线圈的电流；ϕ为U 和I 之间的相位差
角。
单相功率表也可以用来测量三相电路的功率，只 图12-1 是各功率表应采取适当的接法。
⒉ 三相四线制电路功率的测量
三相四线制电路中负载所消耗的总功率P 需用三只功率表分别测出A 、B 、C 各相负载的功率，然后相加，即
A B C P P P P =++
式中，A P 、B P 、C P 分别为A 、B 、C 相负载
消耗的功率。
这种测量方法称为三瓦计法。
若三相负载对称，则每相负载消耗功率相
同，这时只需用一只功率表测量任一相的功
率，将其示值乘以3 即为三相电路的总功 图12-2 率。
⒊ 三相三线制电路功率的测量
在三相三线制电路中，通常用两只功率表测量三相功率，又称二瓦计法。
如图12-3所示，三相负载所消耗的总功率P 为两只功率表示值的代数和，即
A B
C N W
Z
I
1212cos cos AC A BC B P P P U I U I ϕϕ=+=+
A B C P P P =++
的示值。
利用功率的瞬时值表达式，不难推出上述结论。
当负载对称时，两只功率表的读数分别为
11cos cos(30)AC A AC A P U I U I ϕϕ==︒- 22cos cos(30)BC B BC B P U I U I ϕϕ==︒+
P 1
W
A I
B I C
I
图12-3
4．用二瓦计法测量三相功率时，应注意下列问题：
⑴ 二瓦计法适用于对称或不对称的三相三线制电路。
而对于三相四线制电路一般不适用。
⑵ 图12-3只是二瓦计法的一种接线方式。
而一般接线原则为：
① 两只功率表的电流线圈分别串接入任意两条端线中，电流线圈的对应端必须接在电源侧。
② 两只功率表的电压线圈的对应端必须各自接到电流线圈的任一端，而两只功率表的电压线圈的非对应端必须同时接到没有接入功率表电流线圈的第三条线上。
⑶ 在对称三相电路中，两只功率表的读数与负载的功率因数之间有如下关系： ① 负载为纯电阻（即功率因数等于1）时，
两只功率表的读数相等。
② 负载的功率因数大于 0.5 时，两只功率表的读数均为正。
③ 负载的功率因数等于 0.5 时，其中一只功
率表的读数为零。
④ 负载的功率因数小于 0.5 时，其中一只功
率表的指针会反向偏转。
为了读数，应把该功率表
的电流线圈（或电压线圈支路）的两个端钮接线互
换，使指针正向偏转，但读数取负值。
有的功率 图12-4
d I I
表上带有专门的换向开关，如图12-4所示，将开 关由“+”转至“—”的位置（即由“1”合向“2”），功率表内的电压线圈被反向联接，于是功率表的指针就会改变偏转方向。
⒌ 对称三相电路无功功率的测量方法 对称三相电路无功功率的测量方法有两种： ⑴ 用二瓦计法测量对称三相电路的无功功率。
在对称三相电路中，可以用二瓦计法测得的数值1P 、2P 来求出负载的无功功率Q 和负载的功率因数ϕ，其表达式为：
12)Q P P =-
12
12
arctan )P P P P ϕ-=+ ⑵ 用一瓦计法测量对称三相电路的无功功率。
在对称三相电路中，无功功率还可以用一只功率表来测量，如图12-5。
这时三相负载所吸收的无功功率为：
Q =
式中，P 是功率表的读数。
当负载为感性时，功率表正向偏转；当负载为容性时，功率表反向偏转（读数取负值）。
A B C
图12-5
三、实验内容及步骤
⒈ 测量三相电路中负载的有功功率。
⑴ 用三瓦计法测量三相四线制负载对称和不对称时的有功功率A P 、B P 、C P 。
① 先把每块灯泡负载中的三个灯泡并联接好,再将三块灯泡负载联成星形，组成星形负载；按图12-6所示实验电路接线，调节调压器的输出电压, 使三相对称电源的线电压
为220V。
② 按表12-1所要求的负载情况进行测量，并将测量结果记录在表12-1中。
图12-6
A
B
C
N
⑵ 用二瓦计法测量三相三线制负载对称和不对称时的有功功率1P 、2P 。
A
B
C
① 先把每块灯泡负载中的三个灯泡并联接好,再将三块灯泡负载联成三角形，组成三角形负载；按图12-7所示实验电路接线，调节调压器的输出电压, 使三相对称电源的线电压为127V 。
② 按表12-1所要求的负载情况进行测量，并将测量结果记录在表12-1中。
表12-1
负载情况说明：
① 负载对称: 每块灯泡负载代表三相负载中的一相，三块灯泡负载分别代表A 、B 、
C 三相负载，当负载对称时，A 、B 、C 三相的灯泡应该全亮。
② 负载不对称有两种情况:
ⅰ）三块灯泡负载中的灯泡点亮的盏数不均匀，其中：A 相亮1盏灯、B 相亮2盏灯、
C 相的3盏灯全亮。
ⅱ）A 相开路: 将A 相的灯泡开关都打开，此时A 相的3盏灯全不亮。
2．用一瓦计法测量三相三线制电路中负载对称时的有功功率P 。
⑴ 先把每块灯泡负载中的三个灯泡并联接好,再将三块灯泡负载联成三角形，组成
A
B
C
图12-8
三角形负载；按图12—8所示实验电路接线，调节调压器的输出电压, 使三相对称电源的线电压为127V 。
⑵ 测量负载对称时的有功功率P ，并将测量结果记录在表12-1中。
四、注意事项
⒈正确使用调压器。
⒉注意功率表的接线方法、电压量程和电流量程的选择，以及功率表的读数方法。
⒊负载端的线电压不得超过给定值。
五、预习与思考
⒈复习三相电路功率及其测量方法的相关知识。
⒉如何用一瓦计法、二瓦计法和三瓦计法测量三相电路中，负载为对称或不对称时的有功功率？
六、实验报告要求
⒈在三相电路中，根据用一瓦计法和二瓦计法测量出负载对称时的有功功率，分别计算出负载的无功功率Q和功率因数角 。
⒉能否用二瓦计法测三相四线制不对称负载的功率？为什么？
⒊能否用二瓦计法测量三相四线制不对称负载的有功功率？为什么？
七、实验设备
⒈D26型功率表一块；
⒉DT9205型数字万用表一块；
⒊调压器（实验台配置）一台；
⒋灯泡负载实验板TX—LN0533 28 三块；
⒌电流测试插孔板及测试线TX—LN0533 41 二块；
⒍导线若干。
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