三相電功率測量的兩種接法

       三相電系統是常見的多相交流電系統之一，該系統中一般每相電壓的偏移角度為120°，各相的電壓稱為相電壓，兩相間的電壓稱為線電壓。三相電功率測量接法，在測量中需要注意的是：當電源和負載沒有中性線時，我們就不能測量相電壓，而是需要測量線電壓，其矢量圖如下所示：

一、三相電系統中的兩種測量方法

       主要有兩瓦特表法和三瓦特表法兩種測量方法。工程師們需根據不同的接線方式場合，靈活選擇恰當的功率測量方式，這樣才能得到準確的功率參數。

在三相電路的功率測量中，如果測試的是三相四線制系統，測試者只需將3個功率計測量的數值簡單相加即可，這就是三瓦特表法。當測試沒有中性線的三相三線制系統時，依據布朗德爾定理，三相總功率的數值需由2個功率計共同進行測量，這種測量方式被稱為兩瓦特表法，操作方法分別如下圖所示：

二、發現兩種接線方法的相似之處

      為確保測試結果的高精準度，橫河功率分析儀主要采用的是3P3W和3P3W（3V3A）兩種不需要中線的三相系統測試方法，且在3P3W和3P3W（3V3A）接法中，三相系統中的有功功率計算公式均采用P∑=P1+P2，那么橫河功率分析儀為什么會這樣設置呢？就讓我們從源頭入手，一探究竟吧！

       按照下面3P3W的接線圖可知，一單元接AC電壓，A相電流，二單元接BC電壓、B相電流。

3P3W接線圖

       按照下面3P3W（3V3A）的接線圖可知，一單元接AC電壓，A相電流；二單元接BC電壓、B相電流；三單元接AB電壓、C相電流。

3P3W(3V3A)接線圖

       我們不難看出，相較于3P3W的接法，在使用3P3W（3V3A）接法測量的過程中，測量者需多用一個三單元來測量AB電壓和C相電流，但是對于有功功率（P∑=P1+P2）的計算來說，這兩種接法均可獲得同樣的結果，因此如果我們只是想單純測量有功功率以及效率等參數的話，那么這兩種接法都適用。

       當然，P∑=P1+P2的成立也是有前提條件的，因為兩瓦特表法的理論依據是基爾霍夫電流定律，即在集總電路中，任何時刻，對任意結點，所有流入流出結點的支路電流的代數和恒等于零。也就是說，兩根火線的流入電流等于第三根火線的流出電流，或者說三根火線的電流的矢量和等于零，即：，推導公式如下：

       由上圖可知，只有在所有流入流出結點的支路電流的代數和恒等于零時，這個公式才是成立的，且和三相平衡與否沒有關系。

三、揭秘兩種接線法的區別

       既然3P3W和3P3W（3V3A）接法對于有功功率P的測量來說是一樣的，那么這兩種接法有什么區別呢？其實兩者的區別主要在于對三相系統的視在功率和功率因數的計算。

       在單相電路中，只要測量出電壓、電流有效值及有功功率，即可計算其功率因數，而對于三相不平衡電路來說，每一相的功率因數都可能有所不同，因此要想計算其總功率因數，就需按照功率因數的定義式，分別計算三相電路的總有功功率和總視在功率。而3P3W與3P3W（3V3A）接法中總有功功率是一致的，因此，計算三相不平衡電路的功率因數的關鍵在于確定三相電路的總視在功率。

       在3P3W的接線方式中，總視在功率S的計算公式是：

       在3P3W（3V3A）的接線方式中，總視在功率S的計算公式是：

       如果三相系統是平衡的，那么每相的視在功率也基本相同，因此可以通過3P3W接線方式來進行總視在功率的計算。但是如果三相系統是不平衡的，那么3P3W的總視在功率計算方式就會有誤差，這個誤差的產生是因為三相不平衡電路會產生中性點漏電流In，而采用3P3W(3V3A)接線方式的補償功能，3P3W(3V3A)接線方式可以計算因為中性點泄漏電流造成的功率損失。

         總的來說在功率和功率因數的測量上，3P3W(3V3A)的接線方式比3P3W的接線方式更有優勢，也是橫河優先推薦的接法。