三瓦表、兩瓦表和單瓦表方法

有幾種方法可用于測(cè)量傳送到三相負(fù)載的功率。這些取決于負(fù)載是 Y 連接還是 Δ 連接、負(fù)載端子的可訪問性以及負(fù)載是平衡還是不平衡。

與所有儀器一樣，必須注意正確連接功率計(jì)。標(biāo)識(shí)為±的電流線圈端子應(yīng)連接到電壓源。（有時(shí)使用↓或*來標(biāo)識(shí)此端子。）±電壓線圈端子連接到電流線圈的負(fù)載端子。如果儀器連接不正確，可能會(huì)出現(xiàn)負(fù)偏轉(zhuǎn)。

三瓦表

圖 1 顯示了用于測(cè)量具有不平衡負(fù)載的 Y 形連接四線系統(tǒng)中的功率的三個(gè)功率計(jì)。每個(gè)瓦特表測(cè)量負(fù)載的一相消耗的功率（V P I P Cosφ），總功率是三表讀數(shù)的總和。當(dāng)負(fù)載平衡時(shí)，圖 1 中的所有三個(gè)儀表的讀數(shù)都相同。因此，只需要一個(gè)瓦特表，總功率是電表讀數(shù)的三倍。

圖 1.連接三個(gè)功率計(jì)以測(cè)量傳送到三相四線負(fù)載每個(gè)部分的功率?？傌?fù)載功率是三個(gè)讀數(shù)的總和。對(duì)于平衡負(fù)載，只需要一米，負(fù)載功率是抄表的三倍。圖片由 Amna Ahmad 提供

圖 2 顯示了用于測(cè)量 Δ 連接負(fù)載中的功率的三瓦表布置。同樣，每個(gè)儀表都指示三個(gè)負(fù)載部分中的每一個(gè)的 （V P I P Cosφ）。平衡系統(tǒng)只需要一個(gè)瓦特表，然后將測(cè)量值乘以 3 即可確定總功率。耗散的總功率是三個(gè)儀表讀數(shù)的總和。

圖 2.連接三個(gè)功率計(jì)以測(cè)量傳送到三相 Δ 連接負(fù)載的每個(gè)部分的功率?？傌?fù)載功率是三個(gè)讀數(shù)的總和。對(duì)于平衡負(fù)載，只需要一米。圖片由 Amna Ahmad 提供

單瓦表

在 Y 型連接的三線和 Δ 型連接系統(tǒng)中，沒有中性導(dǎo)體可用于連接瓦特表電壓線圈的公共點(diǎn)。圖 3 顯示了一個(gè)電路，其中三個(gè)相等的電阻以 Y 形連接以提供中性點(diǎn)。單個(gè)功率計(jì)現(xiàn)在測(cè)量一個(gè)負(fù)載支路中消耗的功率 （P1），因此總功率為 P=3P1。該電路僅適用于平衡負(fù)載。

圖 3.測(cè)量提供給平衡三線負(fù)載的功率的單瓦表法。負(fù)載功率是電表讀數(shù)的三倍。圖片由 Amna Ahmad 提供

兩瓦表

最常用的是兩瓦表法。這種方法的電路如圖 4 所示。

圖 4.最常用的三相功率測(cè)量的兩瓦表法。適用于Y接或Δ接，平衡或不平衡負(fù)載。負(fù)載功率是儀表讀數(shù)的總和。圖片由 Amna Ahmad 提供

如圖所示，瓦特表電流線圈分別與一根線串聯(lián)，電壓線圈在剩余的線上共用。如果負(fù)載為 Y 形接法，則每相的瞬時(shí)功耗可以用瞬時(shí)相電流和瞬時(shí)相電壓來表示。

P A = （瞬時(shí)相電流） × （瞬時(shí)相電壓）

P A = ［線電流（i A ）］ × ［線電壓（v AN ）］

P A = i A v AN = i A v Aa

P B = i B v BN = i B v Bb

P C = i C v CN = i C v Cc

總瞬時(shí)功率為

P = i A v Aa + i B v Bb + i C v Cc （1）

儀表W 1中的瞬時(shí)電流為i A ，W 1電壓線圈上的瞬時(shí)電壓為（V AN -V BN ）。類似地，W 2的瞬時(shí)量是 i c和 （V CN -V BN ）。因此，這些儀器中的每一個(gè)測(cè)量的瞬時(shí)功率是

P 1 = 我A （v Aa - v Bb ）

P 2 = i C （v Cc - v Bb ）

P 1和 P 2之和為

P = i A （v Aa -v Bb ） + i C （v Cc - v Bb ） = i A v Aa - i A v Bb + i C v Cc - i C v Bb = i A v Aa + i C v抄送- v Bb （i A + i C ） （2）

對(duì)于平衡或不平衡負(fù)載，Y 形連接負(fù)載中性點(diǎn)處電流的代數(shù)和必須為零（對(duì)于三線電源）。

所以

我A + 我B + 我C = 0

或者

我A + 我C =- 我B （3）

將方程 （3） 代入方程 （2）

P = i A v Aa + i C v Cc + i B v Bb （4）

等式 （4） 與等式 （1） 相同，表明兩個(gè)功率計(jì)測(cè)量的瞬時(shí)功率之和等于負(fù)載中消耗的總瞬時(shí)功率。瓦特表指示負(fù)載中瞬時(shí)功率耗散的平均值。因此，兩個(gè)功率計(jì)讀數(shù)的總和就是三相負(fù)載中消耗的平均功率。

還可以看出，對(duì)于 Δ 連接的負(fù)載，兩個(gè)功率計(jì)指示消耗的總功率。在這種情況下，功率計(jì)電流線圈承載 （i A - i c ） 和 （i c - i B ） 的瞬時(shí)電流。電壓線圈瞬時(shí)電位差為-v Aa和-v Bb。儀表讀數(shù)的總和為：

P = v Aa （i A - i C ） - v Bb （i C - i B ） = v Aa i A + v Bb i B - i C （v Aa + v Bb ）

對(duì)于 Δ 連接系統(tǒng)，沒有循環(huán)電流，并且

v Aa + v Bb + v Cc = 0

或者

v Aa + v Bb =- v Cc

給予

P = v Aa i A + v Bb i B + v Cc i C （5）

等式 （5） 再次與等式 （1） 相同，表明儀表讀數(shù)的總和給出了總負(fù)載功率。可以看出，兩瓦表法測(cè)量傳遞給三相負(fù)載的功率，無論負(fù)載是 Y 連接還是 Δ 連接、平衡還是不平衡。

施加到功率計(jì)的電壓和電流之間的相位角可能大于 90°。在這種情況下，Cosφ 是一個(gè)負(fù)數(shù)，而瓦特表讀數(shù)將是一個(gè)負(fù)數(shù)。為了獲得正偏轉(zhuǎn)，瓦特表電壓（或電流）線圈的端子連接應(yīng)顛倒。然后必須將儀表讀數(shù)記錄為正數(shù)。