瓦特计的使用方法及一、二、三瓦计法

新疆大学课程设计报告所属院系：科学技术学院专业：电气工程及其自动化课程名称：电路设计题目：三相电路的功率测量班级：电气14-1学生姓名：庞浩学生学号：20142450007指导老师:李劲完成日期：2016年6月28日课程设计题目：三相电路的功率测量要求完成的内容：（1）掌握瓦特计（瓦特计）的接线和使用方法。（2）使用单相瓦特计对三相电路进行三瓦计、二瓦计法的有功功率进行测量。（3）如何用一瓦计法测量三相电路的有功功率。（4）对三种方法分别测量出的总有功功率分析说明。要求：（1）根据设计要求，确定电路的设计方案，初选电路元器件，设置参数。（2）仿真分析、测量电路的相关参数，修改、复核，使之满足设计要求。（3）综合分析计算电路参数，验证满足设计要求后，认真完成设计报告。评分标准：（1）设计思路是否清晰；（2）单元电路正确与否；（3）整体电路是否完整及满足设计要求；（4）说理说明是否正确；（5）报告格式及版面是否清晰。指导教师评语：评定成绩为：指导教师签名：201年月日一、实验目的（1）掌握瓦特计（瓦特计）的接线和使用方法。（2）掌握单相瓦特计对三相电路进行三瓦计、二瓦计法、一瓦计法的有功功率进行测量。（3）说明分析三种方法分别测量出的总有功功率。二、实验设备计算机2.Multisim12.0软件三、设计原理（1）瓦特计的接法：将电压表与电流表的“*”端相连，1、3支路串入一相支路中，并把电压表的非“*”端（支路2）接中线或者其他相线，如图1-1所示。图1-1：瓦特计的接法图2-1：三瓦计法测有功功率（2）三瓦计法：对于采用三相四线制供电的三相星形联接（Y0）的不对称负载，可以用瓦特计测量出各相的有功功率Pu、Pv、Pw，然后把三表读数相加，即可得到三相负载的总有功功率ΣPa=Pv+Pw+Pn，如图2-1所示。若三相负载是对称的，则各相有功功率相同，所以只需测量一相的功率即可，该相功率乘以3即得总的三相有功功率。（3）二瓦计法：对于采用三相三线制供电的对称负载，或者不对称负载，它们都是三相三线制电路，所以可以采用两只单相瓦特计来测量三相电路的总的有功功率。如图3-1所示。三相负载所消耗的总有功功率P为两只瓦特计示数的代数和，即：Pa=P1+P2=UACIAcosφ1+UBCIBcosφ2=PA+PB+PC。（4）一瓦计法：对于三相负载，可用一只瓦特表测出一个功率P，则有Pa=√3P。图4-1：图4-1：一瓦计法测功率四、实验内容与步骤三瓦计法测三相电路的有功功率使用Multisim12.0软件绘出如图2-1所示的电路（即图2-2），其中三相电源为相电压UΦ=220V,线电压Ul=381V,f=50HZ的三相交流电。启动仿真，读出各瓦特计的读数，将数据记录在表1中。准备工作：线电压与相电压的测量图2-2：三瓦计法测有功功率仿真电路图及其运行结果由仿真运行结果可知，瓦特计1读数为242.038W;瓦特计2读数为138.307W，瓦特计3读数为96.815W，所以总功率为242.038+138.307+96.815=446.16W，并将数据记入表一。三瓦计法对三相有功功率的测量数据表：表一测量方法测量项目单位不对称三相负载三瓦计法（三相四线制）测量数据PuW242.038PvW138.307PwW96.815总功率Pa=Pu+Pv+PwW446.16分析：由仿真运行结果可见在每相相电压相等的条件下，负载阻值越大，消耗的有功功率越低。2．二瓦计法测三相电路的有功功率用Multisim12.0软件绘出如图3-2所示的仿真电路，运行仿真电路，读出各功率表的读数，将此数据记录在表2中。图3-2：二瓦计法测有功功率仿真电路及其运行结果分析：瓦特计1读数为252.561，瓦特计二读数为189.421，总功率为Pa=252.561+189.421=441.982W。将数据记入表二。二瓦计法对三相有功功率的测量数据表：表二测量方法测量项目单位不对称三相负载二瓦计法（三相三线制）测量数据P1无252.261P2无189.421总功率Pa=P1+P2W441.9823．一瓦计法测有功功率：用Multisim12.0软件绘出如图4-2所示的仿真电路，此时为了得到相同的总有功率，应确定3个合适的电容值，来提供合适的无功补偿。即瓦特计读数应为442W/√3=255W左右，所以在实验中应该多做几次不同参数下的实验，这次分别选用了C=0uF，8uF，9uF，10uF,11uF，在不同电容值下，启动仿真并测量出功率值，将数据记录在表3中。（1）：C=0uF图4-2：一瓦计测有功功率（0uF）分析：当C=0uF时，根据一瓦计法，可得瓦特计示数为31.57W，示数不为0，总功率为Pa=31.57x√3=54.679W。原因是负载不对称，所以功率表示数不为0。如果负载对称，那么功率表示数为0。一瓦计法对三相有功功率的测量数据表：表三-1测量方法测量项目量纲不对称三相负载一瓦计法（三相三线制）测量数据P无31.57总功率Pa=√3PW54.679（2）：C=8uF图4-3：一瓦计测有功功率（8uF）分析：当C=8uF时，瓦特计示数为201.243，总有功功率Pa=201.243x√3=348.553一瓦计法对三相有功功率的测量数据表：表三-2测量方法测量项目量纲不对称三相负载一瓦计法（三相三线制）测量数据P无201.243总功率Pa=√3PW348.553

（3）：C=9uF图4-4：一瓦计测有功功率（9uF）分析：C=9uF时，瓦特计示数为228.638，总功率Pa=228.638x√3=396.002W。一瓦计法对三相有功功率的测量数据表：表三-3测量方法测量项目量纲不对称三相负载一瓦计法（三相三线制）测量数据P无228.638总功率Pa=√3PW396.002（4）：C=10uF图4-4：一瓦计测有功功率（10uF）分析：当电容为10uF时，瓦特计示数为255.733，总功率Pa=255.733x√3=442.930W。一瓦计法对三相有功功率的测量数据表：表三-3测量方法测量项目量纲不对称三相负载一瓦计法（三相三线制）测量数据P无255.733总功率Pa=√3PW442.930（5）：C=11uF图4-6：一瓦计测有功功率（11uF）分析：当C=11uF时，瓦特计示数为282.584，总功率为Pa=282.584x√3=489.435W。对比前面的数据可见，随着电容的上升，功率也在上升。一瓦计法对三相有功功率的测量数据表：表三-4测量方法测量项目量纲不对称三相负载一瓦计法（三相三线制）测量数据P无282.584总功率Pa=√3PW489.435电容值测量项目不对称三相负载功率C=0uF测量数据P(eq\o\ac(○,W)的读数)173.494总功率Pa=√3*P300.500WC=8uF测量数据P(eq\o\ac(○,W)的读数201.243总功率Pa=√3*P348.553WC=9uF测量数据P(eq\o\ac(○,W)的读数228.638总功率Pa=√3*P396.002WC=10uF测量数据P(eq\o\ac(○,W)的读数255.733总功率Pa=√3*P442.930WC=11uF测量数据P(eq\o\ac(○,W)的读数282.584总功率Pa=√3*P489.435W 选用值C=10uF,P=255.733，Pa=442.930W五、数据分析：在同一个三相电路下，且各元件参数保持不变时：（1用三瓦计法测得总有功率为446.16W；（2用二瓦计法测得总有功率为441.982W；（3用一瓦计法测总有功功率，当C=10uF时P=255.733W,总有功率Pa=√3P=442.930W。所以用各种方法测得的有功功率在允许的误差范围内，可认为是相等的。各个方法测总有功功率都相等的结果，符合电路结构和参数都不变的客观情况下，电路参数保持不变。此外，在用一瓦计法测总有功功率实验中，我们还发现了当电路参数中仅电容值发生改变时，瓦特计示数与电容值呈正相关。即电容值越大，三相电路的总有功率就越大，原因是电容起到了补偿无功的作用。而且如果令C=0，此时瓦特计示数不为0，这是因为所测电路为三项不对称负载，所以P不为0；如果是对称负载，那么P=0。六、实验结果与分析：（一）本次测量三相有功功率的实验，采用了仿真电路进行实验，它很多优点。1.极大地减少了实验设备，仅需一台装有Multisim12软件的电脑即可。2.布线清晰，便于修改。3.电路结构明确直观，实验人员能够对电路有更清楚的了解。4.测量结果以数字的形式显现，消除了读数误差。5.能够避免操作不当引起的事故与不必要损失。（二）1.通过这个实验，认识和掌握了对相同三相电路分别使用三瓦计、二瓦计法、一瓦计法进行有功功率测量的方法。知道了无论用这三种测量方法中的哪一种测量同一电路的有功功率，都可以得到相同的总有功功率。2.认识了在不同情况下，应使用何种方法测量有功功率。（1）三瓦计既可以用于三相四线制，也可用于三相三线制，既可测量对称负载，也可测量不对称负载的功率。而且在负载对称的情况下，只需测出一相的功率既可。（2）二瓦计只能使用于三相三线制电路。七、总结体会：通过本次设计实验，我进一步学会了如何运用Multisim12.0绘制仿真电路进行仿真实验，收获良多，颇有感慨。首先，要明确实验目的。只有在知道自己的目标之后，我们才能明确自己的