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影响三相变频电源功率测量精度的关键因素有哪些?

跟着能效成为政府、职业和商场考虑的一个重要要素,三相变频电源工程师们千方百计地期望经过下降功耗和减少损耗来优化产品功率。因而,准确测量三相变频电源功率成为从规划到出产再到现场作业质量控制的重要措施。

本文介绍了影响三相变频电源功率测量精度的关键要素,以及这些要素对测量仪器的挑选会发作怎样的影响。

1.不只是电压和电流不确定性

       为了准确剖析功耗,测量不只是了解电压或电流的不确定性,而是必须将三相变频电源功率的不确定性作为一个全体加以考虑。振幅因数、相位角差错、温度规模、预热时刻、安稳周期和共模按捺等参数都会影响三相变频电源功率测量的总体精度,应该加以规范并作出解说。

2.精度的有用性

       三相变频电源功率测量仪器制造商在其产品数据手册上填写的“典型值”一般依据产品最佳事例期望值。这些数据并不是100%有确保,在没有校准的情况下更是如此。此外,三相变频电源功率测量的精度还会依据测量规模有所变化。因而,任何规则的精度值都应该有相应的有用规模,不然用户就无法判别这些精度值是在测量规模的一个点、一些点仍是在整个规模内有用。一些仪器的“典型值”很吸引人,但要特别当心,因为它们的精度可能没有标明的那么高。

3.仪器的振幅因数

       一个波形的振幅因数是指其峰值除以其均方根(RMS)值,因而一个完美正弦波的振幅因数是1.414(根号2))。失真波形,特别是在开关型电源中,可能有非常大的振幅因数,因而三相变频电源功率测量仪器要能准确地处理具有高振幅因数的波形。支撑峰值规模的三相变频电源功率测量仪器一般都规则最大振幅因数是20,支撑RMS规模的仪器规范则不同。举例来说,如果在RMS类型仪器上挑选振幅因数为3, 就意味着这台仪器在RMS输入是满刻度时能够处理这个振幅因数。因而如果输入的精度低至测量规模的1%,仪器就能处理300的振幅因数,在挑选6的振幅因数时乃至能够处理600的振幅因数。工程师在比较仪器时应该明白这一点,因为这意味着仪器能以多高的精度测量一个信号,以及在规则规模内信号失真度是多少。

4.测量规模—峰值或RMS?

       依据上述观念,仪器的规则精度只在规则规模内才有用。如果在不同的仪器中规则的规模不同会怎样呢?当一台仪器的测量规模是由峰值而不是由RMS来指守时,人们的形象要深入得多。可是,当振幅因数为3时,峰值测量规模0.1%的精度可能相当于RMS测量规模的0.3%。因而0.1%峰值规模差错对全体测量差错的影响要比0.1%RMS测量规模差错糟糕得多。在核算有功三相变频电源功率时,电压、电流、三相变频电源功率因数和更高的振幅因数相乘将使这种影响愈加明显。

5.谐波的影响

       在谐波测量中规则准确度也十分重要。电源波形的谐振重量可能导致多种不良影响,如电容损耗,电机过度振动,无负载条件下变压器损耗,更高频率时导体内热量丢失,电子断路器在规划电平点没有响应时熔丝提早熔断等,因而工程师应有才能检测谐波并评估它们对运用中元件、体系和子体系的影响。高精度仪器能够测量高达500阶的谐波。

6.过零检测

       为了取得准确的三相变频电源功率测量值,有必要运用三相变频电源功率剖析仪准确地检测电流或电压波形的过零点。只有经过输入信号的多个完整周期得到的均匀三相变频电源功率测量成果才是安稳的。如果不运用准确的过零检测来准确地断定每个周期的起点和结尾,成果将会不一致,而且不可重复。

7.相位差错

       每台三相变频电源功率计都有相位差错,这是由输入阻抗引起的。阻抗的存在意味着馈入模数转换器的电压和电流输入会进一步引起异相,然后导致相位差错。纯粹弦波形可用下面的有功三相变频电源功率公式表示:

P=VRMS.RMS.cos(φ+δ)

其间δ是相位差错,见图1。

三相变频电源功率测量过程中相位差错的影响

图1:三相变频电源功率测量过程中相位差错的影响

       尽管这不影响RMS电压或电流或表观三相变频电源功率的测量,却会影响有功三相变频电源功率的测量,然后影响三相变频电源功率因数的测量。相位漂移应该由三相变频电源功率剖析仪的制造商加以规则,以解说可能影响相位角差错或其它测量差错的一切边界条件。

8.电流传感器

       电流传感器作为三相变频电源功率测量仪器的附件或扩展部件经常被用到,这意味着传感器的差错/不确定性将与电压输入和分流器的不确定性叠加,因而所选传感器的起伏和相位不确定性要与高精度三相变频电源功率剖析仪相匹配,这非常重要。

       商场上有许多不同类型的电流传感器,高精度三相变频电源功率测量最常用的是零磁通传感器。霍尔效应传感器会跟着时刻的推移而逐步饱满,罗戈夫斯基线圈传感器精度较低。零磁通传感器能够供给更高的精度,还能一起测量直流和沟通信号,这很重要,因为沟通运用中也会有直流重量。

9.共模按捺比(CMRR)

       CMR R 可衡量一台仪器对输入信号有害搅扰电压进行按捺的才能,这样的输入信号常见于电压输入的两个端子。当两个输入端互相连接在一起并以器材接地作为基按时,抱负情况下对测量成果应该没有影响。但是,漏电流会使噪声叠加到测量信号上,继而导致测量差错,因而考虑这种差错及其不确定性很重要。比如在逆变器运用遇到高压电位且高频元件接地时,CMRR及与其相关的差错将变成一个重要要素。

10.温度的影响

       电路在不同温度时会有不同的表现, 因而一个温度系数只解说相关的温度发作的影响。仪器的温度规模越宽越好。举例来说,温度规模目标为23℃±5℃的仪器接受温度变化的才能高于23℃±2℃的仪器(比如在发热测量环境中)。与那些温度规模小、在温度规模之外功能无法确保的仪器不同,具有较宽温度规模的仪器不需求昂贵的冷却解决方案。

11.校准和调整

       但是,没有测量是永久“正确的”。 在测量值和对应的“真实”值之间总是存在一个不知道的、有限的非零差值。换句话说,用户永久不能100%确保仪器工作在规则的容限规模之内。一种遍及接受的办法是定时完结符合规范的校准,经过将仪器功能与已知的精度规范相比较,取得对测量体系的决心。一起也建议不仅要校准测量仪器,还要校准一些扩展测量设备, 包含传感器、电缆、分流器和作为测验渠道一部分的其它器材。

       只在50~60Hz的频率规模内校准是不行的。开关电源、电子照明设备用镇流器、电机控制体系中的软启动器以及牵引运用中的频率转换器等运用是在较高的频率下耗费三相变频电源功率的。大多数校准设备不会在远高于60Hz或远低于100kHz的频率点进行校准,而且如果三相变频电源功率校准不符合ISO17025,就无法确保取得ISO9001证书的测量是正确的。

       依据运用年限和质量好坏,一台测量仪器的功能可能因为温度、湿度、氧化作用、负载等原因而发作改变,因而需求进行“调整”来康复正常。与只在严峻损坏进行修理时才需求调整的仪器相比,需求频频调整的仪器是不可靠的。

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