一 基本概念
瞬时功率是指某一时刻电压和电流的乘积,瞬时电压为u(t),瞬时电流为i(t),瞬时功率为p(t),则: 瞬时功率计算公式
在交流电路中,有功率是指一个周期内发出或负载消耗的瞬时功率积分的平均值(或负载电阻消耗的功率),因此也称为平均功率。
记有功率为P,有功率计算公式如下:
有功功率计算公式 (1)
(1)是一种常用的有功率计算公式。
对于交流电,T直流电是交流电的周期,T任取任意值。
对于正弦交流电,积分运算后可简化的有功功率计算公式如下:
P=UIcosφ (2)
上式中,U、I分别是正弦交流电的有效值,φ电压与电流信号的相位差。
对于对称的三相正弦电路,率计算公式如下:
P=3UPIPcosφ (3)
或
P=√3UIcosφ (4)
式(3)中UP、IP在公式(4)中,相电压和相电流的有效值U、I分别是线电压和线电流的有效值,类型(3)和类型(4)φ均为相电压与相电流的相位差。
二 三相正弦电路的瞬时功率
对于单相正弦交流电,其瞬时功率发生变化,因此,对于单相电机,其输出转矩有脉动。
三相电机的瞬时功率之和是三相电机的恒定值,因此,三相电机的输出转矩无脉动。
三相电瞬时功率计算公式如下:
假设:
Ua=Um*sin(ωt 120°)
Ia=Im*sin(ωt 120°-φ)
那么,
Pa
=Ua*Ia
=UmImsin(ωt 120°)*sin(ωt 120°-φ)
=1/2UmIm*[cosφ-cos(2ωt 240°-φ)]
同理:
Pb
=1/2UmIm*[cosφ-cos(2ωt-φ)]
Pc
=1/2UmIm*[cosφ-cos(2ωt-240°-φ)]
P=Pa Pb Pc
=3/2UmIm*cosφ-[cos(2ωt 240°-φ) cos(2ωt-φ) cos(2ωt-240°-φ)]
=3/2UmIm*cosφ-[cos(2ωt-120°-φ) cos(2ωt-φ) cos(2ωt 120°-φ)]
∵cos(2ωt-120°-φ) cos(2ωt 120°-φ)
=2cos(2ωt-φ)*cos(-120°)=-cos(2ωt-φ)
∴P=3/2UmIm*cosφ
∴P=3UIcosφ (5)
公式(5)为三相电瞬时功率计算公式,与三相电有功功率计算公式(3)完全相同,即三相电机的输出瞬时功率为恒定值。
三 测量变频电量的有功功率
一般测量仪器采用式(2)、(3)或(4)作为有功功率计算公式。然而,该公式仅适用于正弦交流电的有功功率计算。对于电压或电流两者之一或均为非正弦交流电时,式(2)、(3)或(4)不再适用。
变频电量定义如下:
1.信号频谱只包含一个频率组件,频率不限于工频交流电信号。
2.信号频谱包含两个或两个以上被关注的频率
变频电量包括电压、电流和电压电流引起的有功功率、无功功率、视在功率、有功功率、无功功率等。
有功功率计算公式(2)、(3)或(4)仍然适用于第一类变频电量,有功功率计算公式(1)只能用于第二类变频电量。
除变频器输出外PWM波、二极管整流变频器输入电流波形、直流斩波器输出电压波形、变压器空载输入电流波形等,均含有较大的谐波。它们都属于第二类变频功率。
第二类变频功率成分复杂,变频功率计测量一般包括基波有功率(以下简称基波功率)、谐波有功率(以下简称谐波功率)、总有功率等,与工作频率功率计相比,其功能更多,技术更复杂,一般称为变频功率分析仪或宽频功率分析仪。
变频功率分析仪可用作工频功率分析仪,除此之外,一般还需满足以下要求:
1.满足必要的带宽要求,采样频率应高于仪器带宽的两倍。
2、要求分析仪在较宽的频率范围内,精度能满足一定的要求。
基波和谐波具有傅里叶变换功能,可分离信号。
四 变频电量功率测量仪器
WP4000变频功率分析仪是各种变频调速系统电压、电流、功率、谐波等测量测量的新型测量设备。它是变频技术快速发展的必然产物,是变频技术可持续健康发展的重要基本仪器,是变频设备能效评价不可或缺的工具。
WP4000变频功率分析仪 图. 变频电量功率测量仪器
1.仪器/系统由数字输出的变频电量变送器和数字输入的二次仪器组成,通过光纤连接。完全避免了复杂电磁环境下传输环节的衰减和干扰。
2、以电机、变频器、变压器、节能灯等电气产品的各种试验条件下测量的最低精度指标为标称精度指标。
3.根据电压和电流的范围从1开始mV20kV,100uA7000A,变频电量变送器有100多种规格型号可供选择。对于高压和大电流测量,可采用低压和小电流DT与外部传感器一起使用系列数字变送器,也可直接使用高压、大电流SP直接测量系列变频功率传感器,减少中间环节,提高系统测量精度。
4.每台分析仪可配置1~6个电源单元(变频电源变送器),多个分析仪级联可用于多个电源单元的测试项目,在同步光纤的控制下实现多个分析仪之间的准确同步测量。
5.有功功率测量采用普遍公式:有功功率计算公式(1),适用于任何波形变频电量的有功功率测量。 银河电气转载:原地址