電力功率測量方法

電力功率測量方法電力功率測量方法從大的方面來看，很多領(lǐng)域都需要功率測量，而且不同領(lǐng)域功率測量的方法是大不一樣的。例如在通訊領(lǐng)域，需要測試放射設(shè)備(如天線)的放射功率，傳輸功率，接收設(shè)備的接收功率等等，這里的測試信號大多都是射頻信號，是看不見摸不著的，要對其進(jìn)展功率測量一般需要使用天線接收，接收時(shí)需要設(shè)置好頻點(diǎn)或頻帶，再進(jìn)展功率測量。而在電力測試領(lǐng)域，信號頻率較低，一般通過測其電壓、電流、電阻等來計(jì)算其功率即可，而且測試這些根底參數(shù)的儀器很多，如萬用表、示波器等等，也可以通過電力測試功率計(jì)直接測得。本文主要介紹電力測試領(lǐng)域的功率測量。一、有多少種功率定義？在IEEE技術(shù)詞典中，列出了十多種不同的功率定義，SP(亦)功功率Q、諧波功率、瞬時(shí)功率等等。常用的功率表達(dá)式如1所示。在溝通電路中，由于有感性或容性儲(chǔ)能設(shè)備，電壓與電流有相位差，通俗講就是電壓與電流不在同一時(shí)間到達(dá)；因此，外表看電壓有多大、電流有多大，實(shí)際并沒有做那么大的功，有電源與儲(chǔ)能設(shè)備的能量轉(zhuǎn)換；所以稱為視在功率。常用功率表達(dá)式非正弦溝通電路的平均功率其中，Un是包含了諧波電壓的電壓測量值，In是包含了諧波電流的電流測量值，PF波形。與上面定義區(qū)分在于：包含了n的高次諧波，使用了離散的計(jì)算方法。另一個(gè)平均功率的定義是等效直流電阻中的“熱能”的定義，這是個(gè)更簡潔理解的概念平均功率的重要性對于像燈泡，加熱器等電阻負(fù)載，平均功率的測量和計(jì)算是很便利的，但是，這樣的計(jì)算不適用于非線性負(fù)載。現(xiàn)代的電子技術(shù)應(yīng)用中，開關(guān)電源、電子整流器，空調(diào)掌握系統(tǒng)，感應(yīng)或脈沖調(diào)制馬達(dá)等等都使用了非線性技術(shù)，這樣，在設(shè)計(jì)，故障診斷和分析中都需要進(jìn)展非線性負(fù)載的平均功率測量。如上所示，對于電力方面的測量無外乎需要測量電壓、電流、電阻等根本參數(shù)，但是對于這些參量的測試需要留意電壓均方值、電壓整定值、電壓有效值、電壓峰值等等。下面，我們逐一介紹這些參數(shù)的定義方法。二、多種參數(shù)定義算術(shù)平均值周期性信號的算術(shù)平均值是對信號在一個(gè)周期T內(nèi)的平0，則該ACDC信號，平均值與瞬時(shí)值一樣。ACDC成分的信號，平均值為其中的DC成分。整定值整定值是一個(gè)周期內(nèi)確定值的算術(shù)平均值，確定值通過信號整流獲得。整定值示意圖為了使AC信號能夠使用與DC信號同樣的計(jì)算公式，比方電阻、功率等的計(jì)算，對信號的均方根值進(jìn)展了特地定義。ACDC信號產(chǎn)生的效果一樣。例如：承受230VrmsAC電能與承受230VDC1/(21/2)(0.707)。波形因數(shù)信號的整定值乘以波形因數(shù)之積等于信號的有效值：對于純粹弦波信號，波形因數(shù)等于：峰值因數(shù)峰值因數(shù)的大小等于峰值和有效值之比，它對于失真信號測量格外重要。于純粹弦波信號，波形因數(shù)等于21/2=1.414。假設(shè)峰值因數(shù)超過測量儀器的規(guī)定值，則測量結(jié)果會(huì)消滅誤差。計(jì)算有效值的準(zhǔn)確度取決于峰值因數(shù)，信號的峰值因數(shù)越高，有效值計(jì)算值的準(zhǔn)確度越低。通常，較大允許峰值因數(shù)的規(guī)定(例如500V的量程使用了230V)，則峰值因數(shù)將依據(jù)滿量程與實(shí)際使用量程的比值增加。三、電阻測量兩線制電阻測量儀器在測量未知電阻R送電流，然后測量被測電阻R兩端的壓降，同時(shí)測試線的電阻RL也會(huì)產(chǎn)生較小的壓降，如圖2所示。在測量阻值較小兩線制電阻測量的工作原理四線制電阻測量小電阻的傳統(tǒng)測量方法被稱為四線制測量法或開爾文定律。承受這種測量法時(shí)，儀器同樣供給準(zhǔn)確的恒定電流，該方法使用另外兩條測試線直接與被測電阻R以不受傳送測量電流的兩條測試線中產(chǎn)生的壓降的影響爾直接測量R端子，用于直接測量被測電阻兩端壓降的儀表端子被稱為感應(yīng)端子。感應(yīng)輸入的輸入電阻RL1輸入電阻的電流微小，可以無視不計(jì)。四線制電阻測量的工作原理如上所述，對于電力耗能方面的功率測量，只要獲得幾個(gè)關(guān)鍵參數(shù)(如電壓、電流的有效值等等)，再通過計(jì)算便可以獲得，所以說可測量這些根本參數(shù)的儀器都可以進(jìn)展功率測量，如萬用表、示波器等等，但是對于某些信號的電壓