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電力分析儀的應(yīng)用
閱讀：2010 發(fā)布時間：2008-12-14隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步,，對機床產(chǎn)品的技術(shù)要求日益提高,。在貫徹JB/T3382.2-2000標準中，就需要對機床主軸空運轉(zhuǎn)功率進行測試,。按規(guī)定：任何一種型號的機床,，要確定磨頭空運轉(zhuǎn)功率的指標，可選擇裝配較好的十套磨頭,，測量空運轉(zhuǎn)功率,，取平均值作為考核指標,。這對于以小批量，多品種為特點的機床行業(yè)來說,，如果采用傳統(tǒng)的測量方法,，即三表法或二表法測量磨頭電機的功率，這些測量方法的測量系統(tǒng)體積龐大,，接線復(fù)雜,，無疑是一件十分繁重的工作，而且受測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的限制,，測量精度較低,，對主軸的空運轉(zhuǎn)功率很難測試。
為了滿足JB/T3382.2-2000標準中6.4章節(jié)的要求,，經(jīng)過一年多時間的調(diào)訪,，決定采用HIOKI3286型電力分析儀，成功地解決了機床的磨頭空載功率的測試工作,。HIOKI3286型電力分析儀采用單片微處理器技術(shù),，可以完成對單相交流電動機或三相交流電動機的電壓、電流,、有功功率、視在功率,、功率因數(shù),、相位角等多項性能的測試。
1.功率因數(shù)
相位角的測量是通過測量電壓和電流過零點的差來完成的,。如下圖所示,。儀器通過相位角φ，電壓U和電流I來計算三相實時有功功率P,，視在功率S ,，無功功率Q，反應(yīng)系數(shù)sinφ,，功率因數(shù)cosφ,。
對于變頻器或晶閘管調(diào)速電路的畸變輸入波形，或者是受干擾的畸變波形,，測試會不準確或根本不能進行測試,。在三相功率因數(shù)表的模式下，有功功率的計算是當作三相平衡負載處理的,。如果三相不平衡,，測試結(jié)果不準確。
對于變頻器或晶閘管調(diào)速電路的畸變輸入波形的測試為什么會造成不準確呢?這是因為對于畸變的波形,，單相功率測量方式下測得的功率因數(shù)λ和單相功率因數(shù)測量方式下測得的功率因數(shù)λ是不同的,。造成這種測量結(jié)果不同的,，原因是單相功率測量方式是通過有功功率和視在功率來計算λ，即計算λ=P/S,。而單相功率因數(shù)測量方式會將電壓波形和電流波形認為是正弦波,，通過相位角φ來計算λ。 相位角測量是功率因數(shù)方式計算的基礎(chǔ),，如果說波形發(fā)生畸變,，這種功率因數(shù)的測量方式計算會產(chǎn)生很大誤差，甚至是*錯誤,。因此,，對于波形發(fā)生畸變時，應(yīng)該使用單相功率測量方式計算功率因數(shù),。
例如：
注：峰值因數(shù)為1.9的畸變波,。
a)單相功率因數(shù)測量方式下的計算λ，功率因數(shù)測量方式會將電壓波形和電流波形認為是正弦波,，通過相位角來計算λ,。相位角測量是功率因數(shù)方式計算的基礎(chǔ)，如果說電壓波形和電流波形是正常的,，無疑單相功率因數(shù)測量方式下的計算λ結(jié)果是正確的,。
b)如果說輸入的電壓波形和電流波形發(fā)生了畸變時，而單相功率因數(shù)測量方式同樣會將電壓波形和電流波形認為是正弦波,，通過相位角來計算λ,。 相位角測量也是功率因數(shù)方式計算的基礎(chǔ)，如果說波形發(fā)生畸變,，這種功率因數(shù)的測量方式計算會產(chǎn)生很大誤差,。因此，對于波形發(fā)生畸變時,，應(yīng)該使用單相功率測量方式計算功率因數(shù),，原因是單相功率測量方式是通過有功功率和視在功率來計算λ。
c)三相功率因數(shù)測量方式下的計算λ,，功率因數(shù)測量方式會將電壓波形和電流波形認為是正弦波,，通過相位角來計算λ。相位角測量是功率因數(shù)方式計算的基礎(chǔ),，如果說電壓波形和電流波形是正常的,，無疑三相功率因數(shù)測量方式下的計算λ結(jié)果是正確的。
d)如果說輸入的電壓波形和電流波形發(fā)生了畸變時,，而三相功率因數(shù)測量方式同樣會將電壓波形和電流波形認為是正弦波,，通過相位角來計算λ。 相位角測量也是功率因數(shù)方式計算的基礎(chǔ)，如果說波形發(fā)生畸變,，這種功率因數(shù)的測量方式計算會*錯誤,。因此，對于波形發(fā)生畸變時,，應(yīng)該使用三相功率測量方式計算功率因數(shù),。原因是與單相功率測量方式相同，三相功率測量方式也是通過有功功率和視在功率來計算λ,。
2.功率測量
a)對于單相電路而言,，電機功率的計算公式是：P=IUcosφ，由于單相電路的功率測量電路是維一的測量回路,，它的負載功率也是維一的,，因此可以直接用HIOKI3286型電力分析儀測量，可以直接從HIOKI3286型電力分析儀上讀出測量結(jié)果,，測量電路見附圖1,。
b)對于三相電路而言,， 測量電路見附圖2,，三相電機功率的計算公式是：P=1.732IUcosφ,，由于三相電路的功率測量電路是三相的測量回路,，這就涉及它的負載功率是否平衡，如果說它的負載功率是平衡的,，可以直接用HIOKI3286型電力分析儀測量,，從HIOKI3286型電力分析儀上讀出測量結(jié)果,。
c)如果說它的負載功率不是平衡的,，測量電路仍按附圖2,，直接用HIOKI3286型電力分析儀測量，從HIOKI3286型電力分析儀上讀出測量結(jié)果就會產(chǎn)生較在的測量誤差,。 這是因為公式是：P=1.732IUcosφ，其中電流I的取值源于儀器的鉗形傳感器,，如果說鉗形傳感器所測量的那一相的負載大,，則測量結(jié)果的讀數(shù)就會相應(yīng)的增大， 如果說鉗形傳感器所測量的那一相的負載輕,，則測量結(jié)果的讀數(shù)就會相應(yīng)的減小,。
因此， 如果說它的負載功率不是平衡的,， 測量電路應(yīng)按附圖3,，對電機功率進行二次測量， 從HIOKI3286型電力分析儀上讀出的二次測量結(jié)果,，進行相加,。電機功率是：P=P1+P2
三相有功功率P=P1+P2=-O.54+1.98=1.44 kW
三相視在功率S=0.866(2.61+2.57)=4.49 kVA
功率因數(shù)λ=P/S=1.44/4.49=0.321
d)三相四線回路的測量，對于如果說它的負載功率是平衡的， 三相四線回路的功率和功率因數(shù)測量是與三相三線回路的測量相同,，不需要使用中線,，同樣可以直接用HIOKI3286型電力分析儀測量，可以直接從HIOKI3286型電力分析儀上讀出測量結(jié)果,。然而,，對于三相不平衡負載，測量方式與單相二線系統(tǒng)相同,，將單元設(shè)置為單相測量模式,，但測量電路應(yīng)按附圖四進行接線和測量，以中線為基準,，對三相負載進行分別測量,， 分別從HIOKI3286型電力分析儀上讀出的三次測量結(jié)果，將這些功率讀數(shù)進行累加,，此時的功率應(yīng)是：P=P1+P2+P3（完）