瓦特计地使用方法及一二三瓦计法.docx
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瓦特计地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
1.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Σ
Pa=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：
一瓦计法测功率
图3-1：
二瓦计法测功率
四、实验内容与步骤
1.三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
Pu
W
242.038
Pv
W
138.307
Pw
W
96.815
总功率
Pa=Pu+Pv+Pw
W
446.16
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
252.261
P2
无
189.421
总功率
Pa=P1+P2
W
441.982
3．一瓦计法测有功功率：
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=√3P
W
54.679
（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=√3P
W
348.553
（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=√3P
W
396.002
（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=√3P
W
442.930
（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=√3P
W
489.435
电容值
测量项目
不对称三相负载功率
C=0uF
测量数据
P（
的读数）
173.494
总功率
Pa=√3*P
300.500W
C=8uF
测量数据
P（
的读数
201.243
总功率
Pa=√3*P
348.553W
C=9uF
测量数据
P（
的读数
228.638
总功率
Pa=√3*P
396.002W
C=10uF
测量数据
P（
的读数
255.733
总功率
Pa=√3*P
442.930W
C=11uF
测量数据
P（
的读数
282.584
总功率
Pa=√3*P
489.435W
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方向并进行下一步的工作。
其次，充足的实验材料与实验数据。
在确定目标之后，我们搜集的材料是实验的基础。
通过对材料的消化、理解，我们才能将之通过实验得到既定结果。
而实验数据是我们对原始材料进行加工和实验的结果，是我们进行实验分析的对象。
最后，合理地对数据进行处理和分析。
得到实验数据之后，我们只是知道了实验的现象，并不了解导致该现象的原因。
通过对实验数据进行进一步的加工和处理，再进过合理的分析与推理，就可以验证我们的实验目的或从实验中总结出结论。
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