三相无功功率测量的异常现象探析

２００６年第２期　三相无功功率测量的异常现象探析　施永红　（福建水利电力职业技术学院，福建永安３６６０００）　摘要：在用Ｖ—Ａ—ｗ表测量验证三表跨相法测量三相三线制电路的三相无功功率的正确性实　验时，出现Ａ相白炽灯负载的视在功率ＳＡ小于有功功率ＰＡ的异常现象。该文分析了产生异　常现象的原因，并采取措施消除异常现象。　关键词：三表跨相法；三相无功功率；三相负载不对称　中图分类号：ＴＭ７１４　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００２—３０１１（２００６）０２—００３８—０２　１引言　ＩＡ　辅导学生做三表跨相法测量三相三线制不对称负载电路　，。　Ⅵ，１　Ａ　，　、（），————　Ｃ　—一　的无功功率及验证其测量方法的正确性实验时，出现Ａ相白　ＩＢ　ＷＥ　炽灯负载的视在功率ＳＡ小于有功功率ＰＡ的异常现象。本文　Ｃ　通过下列实验分析探讨产生异常现象的原因，并采取措施消　Ｂ　ｒ　、　ｌ　Ｉ　，。、　Ｉｌ　ｘ，Ｏ　Ｎ　●　除异常现象。　－　Ｉｃ　２实验电路及实验仪器　ｊ－　厂一　畅　Ｌ　Ｃ　，　一／　鬲　—　卜＿＿　（１）实验电路。三表跨相法测量三相无功功率的电路图　如图１（ａ）所示，Ａ相为２盏白炽灯串联的纯电阻负载，Ｂ　相为Ｒ—Ｃ串联负载。Ｃ相为Ｒ—Ｌ串联负载。Ａ相只消耗　（ａ）电路图　有功功率，即ＱＡ＝０，ＳＡ＝ＰＡ，Ｂ、Ｃ两相负载消耗有功功　率和无功功率。　（２）实验仪器。Ｄ２６一ｗ型０．５级单相功率表３只，　Ｔ５ｌ—ｍＡ型０．５级交直流毫安表３只，Ｔｌ０一Ｖ型０．５级交直　流电压表１只，４．７５　电容器１个，３０Ｗ日光灯镇流器１　个。２５Ｗ白炽灯灯泡４个。　Ｉｃ　３实验步骤　３．１三表跨相法测量三相无功功率　Ｕｃ　按图１（ａ）所示电路接线，相量图如图１（ｂ）所示。３　只功率表读数分别为：　●　ＵＣＡ　Ｗｌ＝ＵｔｊｃＩＡｃ０Ｓ（Ｕｔｊｃ　ＩＡ）＝ＵｔｊｃＩＡｃ０ｓ９Ｏ。＝０　（ｂ）相量图　Ｗｚ＝ｕｃ．￣ＩＢｃ０ｆ；（ＵＣＡ　Ｉｎ）＝ｕｃＡＩＢｃｏｓ（９０　十札）＝一１０　图１　三表跨相法测量三相三线制不对称　Ｗ３＝ＵＡｎｌｃｃ￣（ＵＡｎ　ＩＣ）＝ＵＡＢＩｃｃ￣（９０。一中ｃ）＝８．５　电路的无功功率电路与相量图　其中ｗ：功率表的指针出现反向偏转，此时将该表“换　向开关”转至“一”号端，使功率表指针正向偏转，读取指　ＰＡ、ＰＢ、Ｐｃ，并记入表１中。　示数并记入负号（说明Ｂ相消耗的是容性无功）。　（２）将功率表换接成Ｔ５１一ｍＡ型交直流毫安表，测量　１　每相负载电流Ｉ　Ａ、Ｉ　Ｂ、Ｉｃ，并记入表１中。　三相总无功功率Ｑ＝去（√ｊ　ｗｌ十ｗ２十Ｗ３）≈一０．９（Ｖａｒ）　（３）用Ｔｌ０一Ｖ型电压表测量每相负载的相电压ｕＡＮ．、　３．２　用Ｖ—Ａ—Ｗ表测量并验证三表跨相法　ＵＢＮ・、ＵｃＮ・，并记入表１中。按ＳＡ＝ＵＡＮ・Ｉ　Ａ、ＳＢ＝ＵＢＮ・Ｉ　Ｂ、　（１）按图２电路接线，测量每相负载消耗的有功功率　Ｓｃ＝ＵｃＮ・Ｉｃ计算每相负载的视在功率，并填入表１中。根据　收稿日期：２００５—１２—１９　公式Ｑ＝√Ｓ２一Ｐ２计算每相负载的无功功率ＱＡ、ＱＢ、Ｑｃ，　３８　维普资讯 http://www.cqvip.com

２００６年第２期　表１三相三线制电路ｖ—Ａ—ｗ测量三相无功功率数据　测量数据　计　算　ＩＡ（ｍＡ）７０．８　ＵＡＮ，（ｖ）１８０　ＰＡ（Ｗ）　ＩＢ（ｍＡ）　Ｉｃ（ｍＡ）　１１６　ＵＢＮ，（ｖ）　２３６　１１８　ＵＣＮ，（ｖ）２４０　ＰＢ（Ｗ）　Ｐｃ（Ｗ）１４　ＳＡ（ＶＡ）　１２．７４　ＱＡ（ｖａｒ）　、／广＝　２５　ＳＢ（ＶＡ）　２７．３８　ＱＢ（ｖａｒ）　一１１．１７　１２．３２２５．５　Ｓｃ（ＶＡ）２８．３２　Ｑｃ（ｖａｒ）三相总无功功率　Ｑ　ＱＡ＋ＱＢ＋ｅ！ｃ　＝１１５＋　丽．（ｖａｒ）　表３三相四线制电路ｖ—Ａ—ｗ测量三相无功功率数据　测量数据　计　算　ＩＡ（ｍＡ）　ＩＢ（ｍＡ）　Ｉｃ（ｍＡ）　７８　ＵＡＮ，（ｖ）　２２０　ＰＡ（Ｗ）　１７．２　ＳＡ（ＶＡ）　１７．２　ＱＡ（ｖａｒ）１１０　ＵＢＮ，（ｖ）　２２０　１１１　ＵｃＮ，（ｖ）　２２０　０　一９．１６　８．２１　三相总无功功率　Ｑ＝ＱＡ＋ＱＢ＋Ｑｃ　＝一０．９５（Ｖａｒ）　ＰＢ（Ｗ）　２２．４　ＳＢ（ＶＡ）２４．２　ＱＢ（ｖａｒ）　Ｐｃ（Ｗ）　２３　Ｓｃ（ＶＡ）２４．４２　Ｑｃ（ｖａｒ）度变化时，灯丝电阻值随温度变化而变化，处于非线性状　Ａ　态，导致Ａ相负载电流ＩＡ和负载相电压ＵＡＮ・不稳定，出现　Ｓ＾＜Ｐ＾的异常现象。　５改进措施　Ｂ　Ｎ　为避免上述异常现象的发生，我们将三相三线制不对称　电路的负载中性点（Ｎ’）与电源中性点（Ｎ）相连，即将三　Ｃ　相三线制不对称电路改接成三相四线制不对称电路，使不对　称的三相负载得到对称的相电压，提高ｖ—Ａ—ｗ法测量数　据的准确度，以验证三表跨相法测量三相无功功率的正确　图２三表法测量三相三线制不对称电路的有功功率电路图　性。按图３、图４电路接线，重新测量上述实验中的各组数　据，并记入表２、表３中。　表２三表跨相法测量三相无功功率数据　Ａ　Ｂ　Ｎ　Ｃ　６实验结果讨论　从表３数据可知，用ｖ—Ａ—ｗ表测量三相四线制不对　Ｎ　称电路的无功功率时，Ａ相无功功率ＱＡ＝０，视在功率ＳＡ　与有功功率ＰＡ相等，避免了ＳＡ＜ＰＡ异常现象发生；用三表　跨相法分别测量原实验电路（三相三线制不对称电路）与改　进后的实验电路（三相四线制不对称电路），二者三相总无　功功率相等（都为０．９Ｖａｒ），也就是说两个电路测量所得的　三相总无功功率相等，验证了三表跨相法测量三相无功功率　的正确性。　图３三表跨相法测量三相四线制不对称电路的无功功率电路图　虽然文献记载三表跨相法测量三相无功功率的方法适用　于三相三线制不对称电路和三相四线制不对称电路，但以上　实验表明．在测量小负载的三相无功功率时，应采用三相四　线制电路测量，以保证三表跨相法测量三相无功功率的验证　实验的正确性。　图４三表法测量三相四线制不对称电路的有功功率电路图　并计算出三相总无功功率Ｑ．并填入表１中。　４原因分析　参考文献　［１］张渭贤．电工测量［Ｍ］．广州：华南理工大学出　版社．２００３．　由表１数据可知，ＳＡ＜ＰＡ，ＱＡ＝√一３３．７。导致这种　异常现象的主要原因如下：三相三线制不对称负载电路引起　负载中性点发生位移，使各相负载的相电压不对称。由于Ａ　相负载的相电压仅为１８０Ｖ，白炽灯不能正常发光。灯丝温　作者简介：施永红（１９５７一），女，福建宁化人，实验　师．从事电工实验教学工作。　３９