三相市電:有源、無功、滿

三相電路的總有功功率和總無功功率的值分別等於A、B、C三相各相的有功功率和無功功率之和。這種說法可以用下式說明公式:

三相市電

這裡Ua、Ub、Uc、Ia、Ib、Ic是相電壓和電流的值,φ是相移。

當負載對稱時,即各相有功功率和無功功率相等的情況下,要求出多相電路的總功率,只需將相功率值乘以涉及的相數。總功率是根據獲得的有功和無功分量的值確定的:

三相網絡的全功率

上述公式中,各量的相位值可以用線性值來表示,用戶的星形或三角形連接方案會有所不同,但功率公式最終是相同的:

星三角電源

從上面的表達式可以看出,無論電能接收器的連接方案是三角形還是星形,如果負載是對稱的,那麼計算功率的公式將具有相同的形式,都是對於三角形和星星:

負載對稱時的功率測定

這些公式顯示電壓和電流的線性值,並且沒有下標。通常會找到這樣的表示法,沒有下標,也就是說,如果沒有下標,那麼我們指的是線性值。

一種特殊的測量裝置,稱為 瓦特表……其讀數由以下公式確定:

使用瓦特表計算功率

上式中,Uw和Iw是施加在負載上的電壓和流過負載的電流的向量。

有源負載的性質和相連接圖可能不同,因此,根據具體情況,功率表的連接圖會有所不同。

對於負載對稱的三相電路,粗略測量總有功功率,如果對精度要求不高,一個瓦特表只接其中一相即可。之後,要得到整個電路的有功功率值,剩下的就是將瓦特表的讀數乘以相數:

對稱負載的瓦特表測量

對於帶零線的四線電路,要準確測量有功功率,需要三個瓦特表,分別讀取,然後求和得到電路總功率的值:

使用三個負載不平衡的瓦特表

如果三相電路中沒有中性線,那麼即使負載不平衡,兩個瓦特表也足以測量總功率。

使用兩個瓦特表

在沒有中性導體的情況下,相電流根據基爾霍夫第一定律互連:

相電流

那麼一對瓦特表的讀數之和將等於:

一對瓦特表讀數之和

因此,如果將一對瓦特表的讀數相加,就可以得到所研究的三相電路中的總有功功率,而瓦特表的讀數將取決於負載的大小及其性質。

電流和電壓矢量圖

查看與對稱負載相關的電流和電壓矢量圖,可以得出結論,瓦特表的讀數由以下公式確定:

瓦特表讀數的測定

分析這些表達式後,可以理解,對於純有源負載,當φ=0時,兩個瓦特表的讀數將相等,即W1=W2。

對於有源負載電感,當0≤φ≤90°時,功率表1的讀數將小於功率表2的讀數,即W1 60°,功率表1的讀數為負值,即W1<0。

對於有源容性負載,當0≥φ≥-90°時,功率表2的讀數會小於功率表1的讀數,即W1>W2。在φ<-60°時,瓦特表2的讀數將變為負值。

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