办公室用电负荷统计、测试与分析比较

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2024年5月9日发(作者：)

办公室用电负荷统计、测试与分析比较

一、实验目的

1、复习巩固电路理论中三相交流电路的知识、电气测量技术中三相交流负荷的测量方法、相关仪器

仪表的使用方法。

2、学会小范围内三相负荷的统计计算、同时系数的选取方法等。

3、学会将1和2的知识点和技能融为一体，并进一步理解用统计容量与计算容量及实测容量之间的

关系，为更大范围的负荷统计及实测实验奠定基础。

二、实验原理

1、办公室常用用电设备的统计与分析

表1：

2、需要测量的电参数

用电设备

联想一体机

数量

3

额定功率

200w

额定电压

220v

功率因数

0.65

备注

型号 ldeaCenter B300(直流19.5

—6.15A)

机箱220v/50Hz/4A（未找到该

机型的额定电压、功率）

显示器（未找到该机型的额定电

压、功率）

耗电量:0.75kw/h24h.制热水能

力:5L/h>=90°C

共8条灯管

联想台式主机

5 200W~400W 220v 1

联想台式显示

器

饮水机

5

35W-75W（一般情况）

220v 1

1 500W 220V 1

双管日光灯

4 25W 220v

0.53

0.65

笔记本

N 70w 220v

不常用

打印机

1 15 220v 1

惠普 WNF3J19348 规定型

号：BOISB-0605-00

总功率

2460w~3835w

本实验只测量其中的电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数。电参数是用电设备的一个非常重

要的参数，它对配电、线路铺设、经济考量都有很重要的现实意义，因此测量电参数显得十分重要。电参

数有电压值、电流值、电功率值、电能值、电阻值等。

测量时，电流的测量应该将电流表串入回路中，电压表并在回路上，功率表接入时，电压线圈从同名

端进线并在负载两端，电流线圈从同名端进线串入回路中。采用前接还是后接则要根据负载的不同而定了。

根据要测量的电参数，可以确定三种测量方案：

方案一：

由于Sn=P+Q, Sn=UI, P=UIcosφ, 所以，可以采用直接测量电流、电压、和有功功率的方法。其

中U是其额定电压，I是额定电流，Sn为视在功率，P为有功功率，Q为无功功率。

方案二：

用电压表、电流表、功率因数表和电能表测量。电压、电流和功率因数可以直接测出来，有功功率则

用电能表测量，将待测负载打开运行至其额定状态，关闭其他用电器，记录其时间、电能值等初始值，隔

段时间，再记录其时间、电能值等最后值，算得电能值差和时间差，相除即得其有功功率。

P1=W/T

P1为有功功率，W为消耗电能值，T为时间差。

方案三：

直接用多功能表测量，测量时只要将每相电流线圈串入回路，每相电压并在负载两端即可，实验时电

压线圈采用前接的方法。做实验时就选用的方案三的测量方法。

用多功能表测量只用输入电流和电压就能得到三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、功率因数、

电网频率、有功电能、无功电能，方便简洁。

各方案的优缺点比较：

方案一的接线比较复杂，测量起来不方便，故不采用此方案。

方案二在测量总功率时简单易行，读数方便，对于总功率的测量则更具优势。准确度不高，需要计算，

并且影响其他用户用电，所以也不采用此方案。

方案三接线简单，读数方便，测量结果也比较准确，所以实际测量时采用方案三。

3、测量原理介绍

1）、用三相多功能表测量时会用到上面12个接线端钮。分别为：Ia*, Ia, Ib*, Ib, Ic*, Ic, Ua*,

Ub*, Uc*, Un, L N, 其中L 和 N为给多功能表供电的电源端。

原理图如下图（1）：

A

*

*

P

B

*

*

P

C

*

*

P

N

负

载

端

图（1）

实际接线图如图（2）：

A

B

C

工作电源

Ia*

Ia

Ib*

Ib Ic* Ic Ua* Ub* Uc* Un

L N

A

图（2）

测量时，只需要将三相电源引到空气开关，再通过端子排，然后再按照图（2）的接线连接起来

即可进行测量了。实际接线时应充分考虑接线条件，尽量不影响其他用户用电，接线时采用统一规范，

这样容易测量和记录数据。

4、需要系数和同时系数的计算

：

需要系数：

需要系数可通过查表得知.

同时系数：

同时系数是设备在满天时运行的平均功率和最大功率的比值，可以通过日常经验求得，

这里我们假设同时系数为0.5。

5、实验数据计算方法

实际总功率及最大功率的计算方法：

1. 计算容量是依照设备实际使用率打折的容量，是30分钟用电设备的最大容量。需要系数Kx=计算

容量/安装容量。同时系数用于干线或者变电所，Kt=系统各部分最大需量之和/整个系统最大需求

量。

2. 通常用电设备铭牌上均标有额定电压、额定电流及容量（W、kW或VA、kVA及cosφ）等，但其实

际容量与标称值往往并不一定相等，或负载不一定达到额定值。而在进行配电电气设计时，导线、

开关的选择是根据用电设备的铭牌值进行负荷统计，在不同的范围视负荷的性质、使用情况取同时

系数得到计算负荷来计算电流的。同时使用系数最大值为1，但往往少于1.同时系数是设备使用的

同时性，最多百分之多少设备一起用就乘以多少。

3. 求计算负荷，是选择确定建筑物报装容量、变压器容量的依据；求计算电流，是选择缆线和开关设

备的依据；求有功计算负荷和无功计算负荷，是确定静电电容器容量的依据。

一般要计算用电负荷，通常用到以下两种方法：（1）需要系数法——用设备功率乘以需要系数和

同时系数，直接求出计算负荷。用于设备数量多，容量差别不大的工程计算，尤其适用于配、变电所

和干线的负荷计算。（2）利用系数法——采用利用系数求出最大负荷区间内的平均负荷，再考虑设备

台数和功率差异的影响，乘以与有效台数有关的最大系数，得出计算负荷。适用于各种范围的负荷计

算，但计算过程稍繁。

公式1：

设同时系数Kt为0.5则：

Pem=P1*K1+P2*K2+……+Pn*Kn

Pe=(P1*K1+P2*K2+……+Pn*Kn)*Kt

其中Pem为实际最大总功率，Pe实际总功率，为Pn为用电设备，Kn为各个用电设备的需要系数，

Kt为同时系数。

其中需要系数为查询得知。

三、实验步骤

1、查询各种用电设备的额定功耗、额定电压等数据，列成表格并计算缺省值，算得同时系数、需要系

数等辅助计算系数。

2、选取测量器材，根据不同需要选取不同器材，设计测量电路。

3、按照图（2）进线连线。

4、经过老师确定连线无误后，方可开电源，进行测量。

5、记录与分析

将实验数据记录和计算结果填到表2，分析思考功率、电压、电流、功率因数、需要系数、同时

系数等之间的关系。

数据记录：

表（2）

三相

负

电流

载总的有功总的无功率因

负载情

相电压 线电压

频率

供电相

情功率 功功率 数

况

况

Uφ U

l

I P Q f

cosψ

关机

236.9 400.3 0.384

（8台）

关

A 44.6 315.1 0.132 50.00

空载

230.4 339.8 3.139

机

（8台）

231.8 401.7 0.390

待机

B

C

（8台）

满载

（1台）

关机

（10

台）

空载

（8台）

待机

（8台）

满载

（1台）

关机

（台）

空载

（8台）

待机

（8台）

满载

（1台）

231.9

234.1

231.2

231.4

229.9

232.4

233.2

233.4

232.3

400.3

401.2

402.6

401.9

400.3

401.2

401.6

402.9

402.1

0.606

0.485

3.102

0.493

0.669

0.583

3.142

0.484

0.663

满

载

317.2 219.7 0.822 50.00

待

机

246.7 305.1 0.440 49.95

空

载

1744 231 0.991 49.90

数据处理：

额定功率：1、联想一体机----200W

2、联想台式主机----200~400W

3、联想台式主机----35~75W

需用系数取Kx=0.65，同时系数取Kt=0.5

统计负荷：P

1

=200+(200+35)*30=7250W

P

2

=200+(400+75)*30=14450W

所以，统计负荷的范围在：7250W~14450W之间。

计算负荷：Pj

1

=P

1

*Kx*Kt=7250*0.65*0.5=2356.25W

Pj

2

=P

2

*Kx*Kt=14450*0.65*0.5=4696.25W

所以，计算负荷的范围在：2356.25W~4696.25W之间。

由此可以看出，这个机房的负荷情况远远小于计算负荷。所以，用电是比较安全的。

四、实验注意事项

1、正确使用各个测量仪表，注意仪表的量程范围，防止烧坏仪表。

2、注意接线方式，防止短路事故，注意人身安全。

3、注意接线时不能短路。

4、注意不能用手去触碰金属裸露在外的部分，以免危机人身安全。

五、实验器材

名称

多功能表

导线1（1.5

mm2/c

）

导线2（4

mm2/c

）

端子排

数量

1

若干

若干

1

型号

备注

六、心得体会

这个实验是基于第一个实验之上的，前一个测得是单相的，这个测三相的。原理都是一样的。

我们测量的时候也是用的多功能表，测量的时候只要输入三相的电压和电流就能测出所有的值了。

前期的设计准备工作才是重点。准备工作有助于我们去了解教室的配电情况、仪表的使用方法、实

验电路的设计方法，从刚开始的迷茫到后来的恍然大悟，这就是一个过程，不明白时如一团迷雾，

明白后又觉得简单，我们获得知识就在这一过程当中，乐趣也在其中。我突然想到数学家陈景润，

我一直不明白他为什么会在研究数的方面耗尽一生，整天对着那些枯燥的数字，不会觉的厌烦么？

这些一直是我以前难解的问题，而现在，我明白了，就四个字，“乐在其中”。如果我们也把学习知

识当做一种乐趣，那些枯燥的文字、公式、原理等等，就变得生动有趣了。我觉得做任何事情都是

这样吧。以前，我也一直坚信着，我能够把自己讨厌的事情变成自己喜欢的事情，怀着这样的想法，

我很多时候真的做到了，刚开始，我认为这个专业很枯燥，不想学，但后来，我喜欢上了。编程也

很枯燥，整天是枯燥的语句，但后来又找到了乐趣。这学期被电机学折磨的难受，但后来，又怀着

要把它变成自己喜欢的科目，我开始认真从头学起，我也做到了。有时候回顾起来，生活、学习，

也就是这么回事，不断的讨厌，然后接受，然后又喜欢。

由这个实验，我感触颇多，这不仅仅是实验，这个过程可以折射出很多的道理。

本文标签： 测量负荷计算系数容量