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三相电路功率计算

【摘要】:三相电路的瞬时功率为各相负载瞬时功率之和。当电路对称时,三相瞬时功率之和是一个常量,其值等于三相电路的平均功率,即习惯上常把这一性能称为瞬时功率平衡。因此三相电路的总功率等于这两个功率表读数的代数和。检验学习结果7.4.1 将对称三相负载接到三相电源,试比较作Y接和△接两种情况下负载的总功率。本例所述的二瓦计法只适用于三相三线制电路功率的测量。

学习目标

掌握对称与不对称三相电路中有功功率无功功率、视在功率和复功率的计算方法以及功率的测量方法。

三相交流电路可以看成是三个单相交流电路的组合。因此,三相交流电路的有功功率、无功功率和视在功率均可用下式来计算

当三相负载对称时,无论负载是星形连接还是三角形连接,各相功率都是相等的,因此三相功率是每相功率的3倍,即

式中UP相电压,Ul线电压;IP电流,Il为线电流。

三相电路的瞬时功率为各相负载瞬时功率之和。当电路对称时,三相瞬时功率之和是一个常量,其值等于三相电路的平均功率,即

习惯上常把这一性能称为瞬时功率平衡。正是这种性能,使三相电动机的稳定性高于单相电动机。

【例7.5】 一台三相异步电动机铭牌上额定电压是220/380V,接线是△/Y,额定电流是11.2/6.48A,cosφ=0.84。试分别求出电源线电压为380V和220V时,输入电动机的电功率。

解:(1)电源线电压为380V,按铭牌规定电动机绕组应连接成星形,输入功率

(2)电源线电压为220V,按铭牌规定电动机绕组应连接成三角形,输入功率

通过此例可知,只要按照铭牌的规定去接线,电动机的输入电功率是一样的。

【例7.6】 某台电动机的额定功率是2.5kW,绕组△接,如图7.11所示电路。当cosφ=0.866,线电压为380V时,求图中两个功率表的读数。

解:这是用二瓦计法测量功率的例题。在三相三线制电路中,不论对称与否,都可以用两个功率表来测量三相功率。两个功率表的连接如图7.11所示。

理论和实践都可以证明图7.11中两个功率表的读数之和就等于三相电路吸收的平均功率,其中的功率表W1的读数P1=UACIAcos(φ-30°),功率表W2的读数P2=UBCIBcos(φ+30°)。为求得两个功率表的读数P1和P2,需先求出

图7.11 [例7.6]电路图

电动机为对称三相负载,所以三个线电流的有效值相同,即IA=IB=4.39A;电源线电压总是对称的,因此根据题中给出的线电压数值可得UAC=UBC=Ul=380V。

所以两个功率表的读数分别为

电路的三相总有功功率为

计算结果与给定的2.5kW基本相符,微小的误差是由计算的精度引起的。本例所述的二瓦计法只适用于三相三线制电路功率的测量。三相四线制电路的功率需要用三瓦计法测量,即用功率表分别测量各相的功率,最后将所测结果相加。

三相电路的功率测量时,分别有下面几种情况:

(1)对于φ=0的电阻性负载,两功率表读数相等,三相有功功率P=P1+P2

(2)对于φ=±60°的感性和容性负载,cosφ=0.5,两功率表中有一只表的读数为零,则三相有功功率P=P1或P=P2

(3)对于|φ|>60°时的负载,cosφ <0.5,两表中有一只表读数为负值,即功率表反偏转。为了得到读数,应将此功率表的电流线圈两个接头调换一下则可。此时三相有功功率等于两表读数之差,即P=P1-P2。因此三相电路的总功率等于这两个功率表读数的代数和。

显然,在两瓦特计法中,单独一个功率表的读数是没有意义的。

对于三相四线制,除对称运行外,不能用二瓦特计法来测量三相功率。

检验学习结果

7.4.1 将对称三相负载接到三相电源,试比较作Y接和△接两种情况下负载的总功率。

7.4.2 怎样计算三相对称负载的功率?功率计算公式中的cosφ的φ角表示什么?