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(shuō)，兩根火線的流入電流等于第三根火線的流出電流，或者說(shuō)，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，（3）

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(lái)。

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(wú)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(wú)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：

1、 三相三線制中性線引出，但中性線不與電源或地線連接的場(chǎng)合；

2、 三相四線制，由于無(wú)法判斷三相負(fù)載是否平衡或是否在中性線上有零序電流產(chǎn)生，只能采用三瓦計(jì)法；

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(shuō)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。

審核編輯 黃宇