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2021-12-04 22:07:09
電力功率測(cè)量方法
2021-12-04 22:07:09 來(lái)源: 網(wǎng)絡(luò)
電力功率測(cè)量方法
從大的方面來(lái)看，很多領(lǐng)域都需要功率測(cè)量，而且不同領(lǐng)域功率測(cè)量的方法是大不相同的。例如在通訊領(lǐng)域，需要測(cè)試發(fā)射設(shè)備(如天線(xiàn))的發(fā)射功率，傳輸功率，接收設(shè)備的接收功率等等，這里的測(cè)試信號(hào)大多都是射頻信號(hào)，是看不見(jiàn)摸不著的，要對(duì)其進(jìn)行功率測(cè)量一般需要使用天線(xiàn)接收，接收時(shí)需要設(shè)置好頻點(diǎn)或頻帶，再進(jìn)行功率測(cè)量。而在電力測(cè)試領(lǐng)域，信號(hào)頻率較低，一般通過(guò)測(cè)其電壓、電流、電阻等來(lái)計(jì)算其功率即可，而且測(cè)試這些基礎(chǔ)參數(shù)的儀器很多，如萬(wàn)用表、示波器等等，也可以通過(guò)電力測(cè)試功率計(jì)直接測(cè)得。本文主要介紹電力測(cè)試領(lǐng)域的功率測(cè)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，其中有兩種為最常用的功率類(lèi)型：視在功率S、平均功率P(亦稱(chēng)真值功率、有功功率)。還有許多其他的功率的定義，如無(wú)功功率Q、諧波功率、瞬時(shí)功率等等。常用的功率表達(dá)式如表1所示。
在交流電路中，由于有感性或容性?xún)?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，表面看電壓有多大、電流有多大，實(shí)際并沒(méi)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(chēng)為視在功率。
常用功率表達(dá)式
1. 非正弦交流電路的平均功率
其中，Un是包含了諧波電壓的電壓測(cè)量值，In是包含了諧波電流的電流測(cè)量值，PF是功率因數(shù)，一般用于非正弦波形。與上面定義區(qū)別在于：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)更容易理解的概念
2. 平均功率的重要性對(duì)于像燈泡，加熱器等電阻負(fù)載，平均功率的測(cè)量和計(jì)算是很方便的，但是，這樣的計(jì)算不適用于非線(xiàn)性負(fù)載。現(xiàn)代的電子技術(shù)應(yīng)用中，開(kāi)關(guān)電源、電子整流器，空調(diào)控制系統(tǒng)，感應(yīng)或脈沖調(diào)制馬達(dá)等等都使用了非線(xiàn)性技術(shù)，這樣，在設(shè)計(jì)，故障診斷和分析中都需要進(jìn)行非線(xiàn)性負(fù)載的平均功率測(cè)量。如上所示，對(duì)于電力方面的測(cè)量無(wú)外乎需要測(cè)量電壓、電流、電阻等基本參數(shù)，但是對(duì)于這些參量的測(cè)試需要注意其定義方法，例如電壓參數(shù)的定義就有很多種：電壓瞬時(shí)值、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1.算術(shù)平均值
周期性信號(hào)的算術(shù)平均值是對(duì)信號(hào)在一個(gè)周期T內(nèi)的平均值，相當(dāng)于信號(hào)中的直流成分。如果平均值等于0，則該信號(hào)為純AC信號(hào)。對(duì)于DC信號(hào)，平均值與瞬時(shí)值相同。對(duì)于同時(shí)含有AC和DC成分的信號(hào)，平均值為其中的DC成分。
2.整定值
整定值是一個(gè)周期內(nèi)絕對(duì)值的算術(shù)平均值，絕對(duì)值通過(guò)信號(hào)整流獲得。
整定值示意圖
為了使AC信號(hào)能夠使用與DC信號(hào)同樣的計(jì)算公式，比如電阻、功率等的計(jì)算，對(duì)信號(hào)的均方根值進(jìn)行了專(zhuān)門(mén)定義。AC信號(hào)的均方根值與相同幅度的DC信號(hào)產(chǎn)生的效果相同。例如：采用230VrmsAC電壓供電的白熾燈泡獲得的電能與采用230VDC電壓對(duì)其供電獲得的電能是相同的。對(duì)于正弦波信號(hào)，均方根值是其峰值的1/(21/2)(0.707)。
4.波形因數(shù)信號(hào)的整定值乘以波形因數(shù)之積等于信號(hào)的有效值：
對(duì)于純正弦波信號(hào)，波形因數(shù)等于：
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