
三相电路的功率
1. 三相电路的瞬时功率
为了研究问题的方便,在此仅讨论对称三相电路的瞬时功率,它等于各相电路的瞬时功率之和。
首先,以Y形联接为例讨论三相电路负载的瞬时功率。设各相负载在时域中的相电压分别为
sin
sin
sin
由于
是相电压的有效值,所以乘以系数
。如负载
,则相电流滞后相电压
角,所以:
sin
sin
sin
其中
是相电流的有效值。各相负载的瞬时功率为








各相负载的瞬时功率之和为
(12-1)
因此,对称三相电路的总瞬时功率是一个常数,等于三相电路的平均功率,这个结论对负载
形联接和
联接都适用,这也是三相制的优点之一;不管是三相发电机还是三相电动机,它的瞬时功率为一个常数,这就意味着它们的机械转矩是恒定的,从而避免运转时的振动,使得运行更加平稳。
2. 三相电路的平均功率
在三相电路中,三相电源发出的有功功率等于三相负载吸收的有功功率,即等于各相有功功率之和。设A、B、C三相负载相电压的有效值分别为
、
、
,三相负载电流有效值为
、
、
,A、B、C三相负载相电压与相电流的相位差分别
、
、
,则三相电路的平均功率表示为
(12-6)
在对称三相电路中,
,
, 
,所以
(12-7)
如果负载为星形联接,则
,
;如果负载为三角形联接,则
,
,所以式(7-7)可以统写为
(12-8)
值得注意的是,上式中
、
是线电压和线电流,
是相电压与相电流之间的相位差。
3. 三相电路的无功功率
在三相电路中,三相电源的无功功率也等于三相负载的无功功率,即等于各相无功功率之和,表示如下
(12-9)
同平均功率分析过程一样,不管接受以哪种方式联接,都有
(12-10)
4. 三相电路的视在功率
与单相电路相同,三相电路的视在功率可以表示为
(12-11)
而在对称三相电路中,有
(12-12)
5. 三相功率的测量
(1) 三相四线制电路
在三相四线制电路中,当负载不对称时须用三个单相功率表测量三相负载的功率,如图7-12所示,这种测量方法称为三瓦计法。在三相四线制电路中,当负载对称时,只需要用一个单相功率表测量三相负载的功率,图7-12中的任意一个功率表都可以测量,此时电路总功率可表示为

也就是任意一相电表的测量功率都是总功率的
,该测量方法称为一瓦计法。

图12-12 三瓦计法测功率
(2) 三相三线制
对于三相三线制电路,不管负载对称还是不对称,也不管负载是星形还是三角形联接,都可以用两个单相功率表测量三相负载的功率,如图12-13所示,这种测量方法称为二瓦计法。

图12-13 二瓦计法测功率
在图12-13所示的电路中,线电流从*端分别流入两个功率表的电流线圈(图中
、
),它们的电压线圈的非*端共同接到非电流线圈所在的第三条端线上,由此可见,这种测量方法功率表的接线只触及端线,而与负载和电源的联接方式无关。
设两个功率表的读数分别用
和
表示,根据功率表的工作原理,有


∴ 
又


∴ 
而
正是图7-13中三相负载的有功功率,也就是平均功率,在对称三相制中令
,
,则有
(12-14)
其中
为负载的阻抗角。值得注意的是,在一定条件下,两个功率表之一的读数可能为负,求代数和时读读数应取负值。所以,单独一个功率表的读数是没有意义的.

例: 三相三线制电路中, 各相负载的复阻抗Z=(6+j8) Ω, 外加线电压380V,试求正常工作时负载的相电流和线电流。若负载为星型连接三相功率为多少?
解:(1)由于是对称电路,所以 每相相电流为:
式中, 每相阻抗为:

则线电流为:
则三相功率为
=
(2)负载为星型连接时,
相电压
线电流等于相电流
则三相功率为
=
注意:
(1)三相负载采用何种联接方式由负载的额定电压决定。
(2)当负载额定电压等于电源线电压时采用三角形联接;
(3)当负载额定电压等于电源相电压时采用星形联接。