三相系统中的真实功率如何测量

瓦特表是电流表和电压表的组合。它测量电压和电流并确定合成功率。

电力是使用称为瓦特计的仪器测量的。功率计包括两个线圈——一个用于电流，另一个用于电压。

功耗

当电流在导体中流动时，由于电子移动经过原子所做的功，热量会消散。当电流转化为光时，灯丝也会做功。类似地，当扬声器将电流转换为声音并且电动机产生运动时，工作就完成了。

做功的时间率是功率（P）。

如果在时间 （t） 内完成一定量的工作 （W），则 P=W/t。可以证明，提供给任何电气元件的功率为：

功率=电流倍电压功率=电流倍电压或者

P=否P=否 （1）

瓦特 （W） 是电功率的单位。

当施加 1 V 的电位差导致 1 A 的电流在电路或设备中流动时，所提供的功率为

P=EI=1V×1A=1WP=EI=1V×1A=1W根据欧姆定律，

E=IR和R=EIE=IR和R=EI代入等式 （1） 中的 I 给出

P=ER×EP=ER×E或者

P=E2RP=E2R （2）

并代入等式（1）中的 E 给出

P=I倍IRP=I倍IR或者

P=I2RP=I2R （3）

从等式 1、2 和 3 可以看出，可以根据 E、I 和 R 中的任意两个的知识来计算功率。

电热元件将电能转化为热能，用于开水、取暖等。如图1（a）和（b）所示，供给电灯的电力转化为光，扬声器将输入的电力转化为声音。用于测量功率的仪器称为功率计。

一个。灯中消耗的功率被转换成光。

湾。提供给扬声器的电力被转换成声音。

图 1 a 和 b。 当有电流流动时，功率会被消耗掉。能量可以转化为光、热、声和机械运动。图片由Amna Ahmad提供

交流功率测量

测功机仪器可以用作电压表或电流表，或者在其主要应用中用作瓦特表。考虑图 2 中的图示，该图示显示了串联连接的测功机仪器的励磁线圈和动圈。随着电流沿图 2（a） 所示的方向流动，励磁线圈在右侧形成 N 极，在左侧形成 S 极的磁通量。此外，动圈磁通具有图示的极性，底部为 S，顶部为 N。动圈磁通的 N 极与励磁线圈磁通的相邻 N 极相斥，相邻的两个 S 极也相互排斥。

动圈顺时针偏转，使指针在刻度上从左向右移动。

现在考虑改变通过线圈的电流方向的影响。如图 2（b） 所示，励磁线圈通量现在在右侧为 S，在左侧为 N。动圈磁通也反转，顶部为 S，底部为 N。再一次，相似的极点彼此相邻，指针在刻度上从左向右移动。

一个。从左向右流动的电流产生正偏转

湾。从右向左流动的电流产生正偏转

图 2 a 和 b。 当流过测功机仪器的电流反向时，磁场通量和动圈通量都反向。指针偏转不受影响。这使得该仪器既适用于交流测量，也适用于直流测量。图片由Amna Ahmad提供

可以看出，测功机仪器具有正偏转，与通过仪表的电流方向无关。仪表端子未标记正极（+）或负极（-）；测功机仪器是非极化的。因此，当直流或交流电流流过线圈时，仪器会产生正偏转。作为电流表，仪器的刻度在测量直流时可以读取为直流电，在测量交流电时可以读取为交流电的有效值。同样，作为电压表，测功机仪器指示直流电压或 rms 交流电压。该仪器的刻度可以在直流上校准，然后用于测量交流。

对于交流和直流，测功机的主要应用是作为功率计。

如图 3（a） 所示，测量交流功率的连接类似于测量直流电路中的功率。电压和电流线圈的输入端子用±、↓或*号标识。电流线圈的标记端应接电源，电压线圈的标记端接电流线圈的负载侧。在交流电应用中，负载电流可能会超前或滞后负载电压一个相位角 （φ）。仪器偏转与电流和电压的同相分量成正比。因此，如图 3（b） 所示，仪器指示与 EI cosφ 成正比。使用交流电源的负载中消耗的真实功率为 P =EI cosφ。因此，当用作交流功率计时，测功机测量提供给负载的真实功率。

一个。测功机仪器作为交流功率计

湾。负载电流电压相量图

图 3. 测功机功率计指针的偏转与 EI cosφ 成正比，因此该仪器测量的是真正的交流功率。图片由Amna Ahmad提供

示例 1

瓦特表测量提供给负载的交流功率为 100 W，电流表和电压表指示负载电流和电压分别为 1.5 A 和 100 V。计算电流和电压之间的相位角。

解决方案

吨r在和磷○在和r=磷=和我C○s披TruePower=P=EIcosφ所以，

C○s披=磷和我=100在100在×1.5一个=0.667cosφ=PEI=100W100V×1.5A=0.667和，

披=C○s−1（0.667）=48.2°φ=cos−1（0.667）=48.2°示例 2

一个 115 V 电源为负载提供 700 mA。如果提供给负载的功率测量为 75 W，请确定负载电流和电源电压之间的相位角。

解决方案

C○s披=磷和我=75在115在×100米一个=0.932cosφ=PEI=75W115V×100mA=0.932和，

披=C○s−1（0.932）=21.3°φ=cos−1（0.932）=21.3°

关键要点——交流电表

电力可以用功率计、电能质量计和钳形电流表等测试仪器来测量。瓦特计是一种测量电路中真实功率的测试仪器。瓦特表配有刻度，通常以瓦 （W）、千瓦 （kW） 或兆瓦 （MW） 为单位。功率计用于通过测量真实功率来分析电路。根据系统连接（无论是星形连接还是三角形连接），可以使用多个功率计来测量三相系统中的真实功率。