瓦特計的使用方法及一、二、三瓦計法

新疆大學課程設(shè)計報告所屬院系：科學技術(shù)學院專業(yè)：電氣工程及其自動化課程名稱：電路設(shè)計題目：三相電路的功率測量班級：電氣14-1學生姓名：龐浩學生學號：20142450007指導老師:李勁完成日期：2016年6月28日課程設(shè)計題目：三相電路的功率測量要求完成的內(nèi)容：（1）掌握瓦特計（瓦特計）的接線和使用方法。（2）使用單相瓦特計對三相電路進行三瓦計、二瓦計法的有功功率進行測量。（3）如何用一瓦計法測量三相電路的有功功率。（4）對三種方法分別測量出的總有功功率分析說明。要求：（1）根據(jù)設(shè)計要求，確定電路的設(shè)計方案，初選電路元器件，設(shè)置參數(shù)。（2）仿真分析、測量電路的相關(guān)參數(shù)，修改、復核，使之滿足設(shè)計要求。（3）綜合分析計算電路參數(shù)，驗證滿足設(shè)計要求后，認真完成設(shè)計報告。評分標準：（1）設(shè)計思路是否清晰；（2）單元電路正確與否；（3）整體電路是否完整及滿足設(shè)計要求；（4）說理說明是否正確；（5）報告格式及版面是否清晰。指導教師評語：評定成績?yōu)椋褐笇Ы處熀灻?01年月日一、實驗?zāi)康模?）掌握瓦特計（瓦特計）的接線和使用方法。（2）掌握單相瓦特計對三相電路進行三瓦計、二瓦計法、一瓦計法的有功功率進行測量。（3）說明分析三種方法分別測量出的總有功功率。二、實驗設(shè)備計算機2.Multisim12.0軟件三、設(shè)計原理（1）瓦特計的接法：將電壓表與電流表的“*”端相連，1、3支路串入一相支路中，并把電壓表的非“*”端（支路2）接中線或者其他相線，如圖1-1所示。圖1-1：瓦特計的接法圖2-1：三瓦計法測有功功率（2）三瓦計法：對于采用三相四線制供電的三相星形聯(lián)接（Y0）的不對稱負載，可以用瓦特計測量出各相的有功功率Pu、Pv、Pw，然后把三表讀數(shù)相加，即可得到三相負載的總有功功率ΣPa=Pv+Pw+Pn，如圖2-1所示。若三相負載是對稱的，則各相有功功率相同，所以只需測量一相的功率即可，該相功率乘以3即得總的三相有功功率。（3）二瓦計法：對于采用三相三線制供電的對稱負載，或者不對稱負載，它們都是三相三線制電路，所以可以采用兩只單相瓦特計來測量三相電路的總的有功功率。如圖3-1所示。三相負載所消耗的總有功功率P為兩只瓦特計示數(shù)的代數(shù)和，即：Pa=P1+P2=UACIAcosφ1+UBCIBcosφ2=PA+PB+PC。（4）一瓦計法：對于三相負載，可用一只瓦特表測出一個功率P，則有Pa=√3P。圖4-1：圖4-1：一瓦計法測功率四、實驗內(nèi)容與步驟三瓦計法測三相電路的有功功率使用Multisim12.0軟件繪出如圖2-1所示的電路（即圖2-2），其中三相電源為相電壓UΦ=220V,線電壓Ul=381V,f=50HZ的三相交流電。啟動仿真，讀出各瓦特計的讀數(shù)，將數(shù)據(jù)記錄在表1中。準備工作：線電壓與相電壓的測量圖2-2：三瓦計法測有功功率仿真電路圖及其運行結(jié)果由仿真運行結(jié)果可知，瓦特計1讀數(shù)為242.038W;瓦特計2讀數(shù)為138.307W，瓦特計3讀數(shù)為96.815W，所以總功率為242.038+138.307+96.815=446.16W，并將數(shù)據(jù)記入表一。三瓦計法對三相有功功率的測量數(shù)據(jù)表：表一測量方法測量項目單位不對稱三相負載三瓦計法（三相四線制）測量數(shù)據(jù)PuW242.038PvW138.307PwW96.815總功率Pa=Pu+Pv+PwW446.16分析：由仿真運行結(jié)果可見在每相相電壓相等的條件下，負載阻值越大，消耗的有功功率越低。2．二瓦計法測三相電路的有功功率用Multisim12.0軟件繪出如圖3-2所示的仿真電路，運行仿真電路，讀出各功率表的讀數(shù)，將此數(shù)據(jù)記錄在表2中。圖3-2：二瓦計法測有功功率仿真電路及其運行結(jié)果分析：瓦特計1讀數(shù)為252.561，瓦特計二讀數(shù)為189.421，總功率為Pa=252.561+189.421=441.982W。將數(shù)據(jù)記入表二。二瓦計法對三相有功功率的測量數(shù)據(jù)表：表二測量方法測量項目單位不對稱三相負載二瓦計法（三相三線制）測量數(shù)據(jù)P1無252.261P2無189.421總功率Pa=P1+P2W441.9823．一瓦計法測有功功率：用Multisim12.0軟件繪出如圖4-2所示的仿真電路，此時為了得到相同的總有功率，應(yīng)確定3個合適的電容值，來提供合適的無功補償。即瓦特計讀數(shù)應(yīng)為442W/√3=255W左右，所以在實驗中應(yīng)該多做幾次不同參數(shù)下的實驗，這次分別選用了C=0uF，8uF，9uF，10uF,11uF，在不同電容值下，啟動仿真并測量出功率值，將數(shù)據(jù)記錄在表3中。（1）：C=0uF圖4-2：一瓦計測有功功率（0uF）分析：當C=0uF時，根據(jù)一瓦計法，可得瓦特計示數(shù)為31.57W，示數(shù)不為0，總功率為Pa=31.57x√3=54.679W。原因是負載不對稱，所以功率表示數(shù)不為0。如果負載對稱，那么功率表示數(shù)為0。一瓦計法對三相有功功率的測量數(shù)據(jù)表：表三-1測量方法測量項目量綱不對稱三相負載一瓦計法（三相三線制）測量數(shù)據(jù)P無31.57總功率Pa=√3PW54.679（2）：C=8uF圖4-3：一瓦計測有功功率（8uF）分析：當C=8uF時，瓦特計示數(shù)為201.243，總有功功率Pa=201.243x√3=348.553一瓦計法對三相有功功率的測量數(shù)據(jù)表：表三-2測量方法測量項目量綱不對稱三相負載一瓦計法（三相三線制）測量數(shù)據(jù)P無201.243總功率Pa=√3PW348.553

（3）：C=9uF圖4-4：一瓦計測有功功率（9uF）分析：C=9uF時，瓦特計示數(shù)為228.638，總功率Pa=228.638x√3=396.002W。一瓦計法對三相有功功率的測量數(shù)據(jù)表：表三-3測量方法測量項目量綱不對稱三相負載一瓦計法（三相三線制）測量數(shù)據(jù)P無228.638總功率Pa=√3PW396.002（4）：C=10uF圖4-4：一瓦計測有功功率（10uF）分析：當電容為10uF時，瓦特計示數(shù)為255.733，總功率Pa=255.733x√3=442.930W。一瓦計法對三相有功功率的測量數(shù)據(jù)表：表三-3測量方法測量項目量綱不對稱三相負載一瓦計法（三相三線制）測量數(shù)據(jù)P無255.733總功率Pa=√3PW442.930（5）：C=11uF圖4-6：一瓦計測有功功率（11uF）分析：當C=11uF時，瓦特計示數(shù)為282.584，總功率為Pa=282.584x√3=489.435W。對比前面的數(shù)據(jù)可見，隨著電容的上升，功率也在上升。一瓦計法對三相有功功率的測量數(shù)據(jù)表：表三-4測量方法測量項目量綱不對稱三相負載一瓦計法（三相三線制）測量數(shù)據(jù)P無282.584總功率Pa=√3PW489.435電容值測量項目不對稱三相負載功率C=0uF測量數(shù)據(jù)P(eq\o\ac(○,W)的讀數(shù))173.494總功率Pa=√3*P300.500WC=8uF測量數(shù)據(jù)P(eq\o\ac(○,W)的讀數(shù)201.243總功率Pa=√3*P348.553WC=9uF測量數(shù)據(jù)P(eq\o\ac(○,W)的讀數(shù)228.638總功率Pa=√3*P396.002WC=10uF測量數(shù)據(jù)P(eq\o\ac(○,W)的讀數(shù)255.733總功率Pa=√3*P442.930WC=11uF測量數(shù)據(jù)P(eq\o\ac(○,W)的讀數(shù)282.584總功率Pa=√3*P489.435W 選用值C=10uF,P=255.733，Pa=442.930W五、數(shù)據(jù)分析：在同一個三相電路下，且各元件參數(shù)保持不變時：（1用三瓦計法測得總有功率為446.16W；（2用二瓦計法測得總有功率為441.982W；（3用一瓦計法測總有功功率，當C=10uF時P=255.733W,總有功率Pa=√3P=442.930W。所以用各種方法測得的有功功率在允許的誤差范圍內(nèi)，可認為是相等的。各個方法測總有功功率都相等的結(jié)果，符合電路結(jié)構(gòu)和參數(shù)都不變的客觀情況下，電路參數(shù)保持不變。此外，在用一瓦計法測總有功功率實驗中，我們還發(fā)現(xiàn)了當電路參數(shù)中僅電容值發(fā)生改變時，瓦特計示數(shù)與電容值呈正相關(guān)。即電容值越大，三相電路的總有功率就越大，原因是電容起到了補償無功的作用。而且如果令C=0，此時瓦特計示數(shù)不為0，這是因為所測電路為三項不對稱負載，所以P不為0；如果是對稱負載，那么P=0。六、實驗結(jié)果與分析：（一）本次測量三相有功功率的實驗，采用了仿真電路進行實驗，它很多優(yōu)點。1.極大地減少了實驗設(shè)備，僅需一臺裝有Multisim12軟件的電腦即可。2.布線清晰，便于修改。3.電路結(jié)構(gòu)明確直觀，實驗人員能夠?qū)﹄娐酚懈宄牧私狻?.測量結(jié)果以數(shù)字的形式顯現(xiàn)，消除了讀數(shù)誤差。5.能夠避免操作不當引起的事故與不必要損失。（二）1.通過這個實驗，認識和掌握了對相同三相電路分別使用三瓦計、二瓦計法、一瓦計法進行有功功率測量的方法。知道了無論用這三種測量方法中的哪一種測量同一電路的有功功率，都可以得到相同的總有功功率。2.認識了在不同情況下，應(yīng)使用何種方法測量有功功率。（1）三瓦計既可以用于三相四線制，也可用于三相三線制，既可測量對稱負載，也可測量不對稱負載的功率。而且在負載對稱的情況下，只需測出一相的功率既可。（2）二瓦計只能使用于三相三線制電路。七、總結(jié)體會：通過本次設(shè)計實驗，我進一步學會了如何運用Multisim12.0繪制仿真電路進行仿真實驗，收獲良多，頗有感慨。首先，要明確實驗?zāi)康?。只有在知道自己的目標之后，我們才能明確自己的