一三相功率計(jì)

　　三相功率計(jì)是我們?cè)谌嘟涣麟娐窚y(cè)試中常用到的一種測(cè)試儀器，用于測(cè)量三相電壓、電流、頻率、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)等參數(shù)，主要應(yīng)用在電力公司、供電部門(mén)、家電、化工、變頻器生產(chǎn)企業(yè)等場(chǎng)合。由于其體積小，功能強(qiáng)大，使用起來(lái)非常便捷。市面上各種品牌、各種功能的三相功率計(jì)也多的讓人眼花繚亂，不知該如何選擇。其實(shí)如果您了解其構(gòu)成及測(cè)量原理，完全可以利用身邊的一些設(shè)備自制一款簡(jiǎn)易的三相功率計(jì)，用于日常測(cè)試。

二三相功率計(jì)組成單元

　　一般的三相功率計(jì)基本上都是由電量采集單元、A/D轉(zhuǎn)換單元、運(yùn)算及顯示單元三部分構(gòu)成。

01電量采集單元

　　電量采集單元主要將被測(cè)電壓、電流信號(hào)變換為調(diào)理電路能接受的模擬量信號(hào)，模擬量信號(hào)經(jīng)傳輸線(xiàn)路傳輸至信號(hào)調(diào)理電路后變換為A/D單元能接受的模擬量信號(hào)。

02A/D轉(zhuǎn)換單元

　　A/D轉(zhuǎn)換單元根據(jù)系統(tǒng)提供的采樣時(shí)鐘，對(duì)模擬量信號(hào)進(jìn)行交流數(shù)字采樣，獲得樣本序列，將模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并將數(shù)字信號(hào)輸入數(shù)字信號(hào)處理部件。

03運(yùn)算及顯示單元

　　運(yùn)算及顯示單元接收A/D轉(zhuǎn)換單元傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)，進(jìn)行電壓、電流真有效值、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)等參量的運(yùn)算，再將運(yùn)算結(jié)果通過(guò)顯示單元顯示于人機(jī)界面。

三構(gòu)建三相功率計(jì)

　　以三瓦計(jì)法測(cè)量三相功率為例，1套三相功率計(jì)需要三個(gè)電量采集單元(電量采集單元配備一路電壓測(cè)量通道和一路電流測(cè)量通道)，以湖南銀河電氣有限公司研制的DM系列電量測(cè)試子站作為電量采集單元，該電量采集單元改變傳統(tǒng)測(cè)量方式，采用獨(dú)特的前端數(shù)字化處理技術(shù)，將電量采集、信號(hào)調(diào)理與A/D轉(zhuǎn)換單元集成于一體，電量采集單元輸出為數(shù)字信號(hào)，改變?cè)械哪M量傳輸方式，利用光纖作為傳輸媒介，避免傳輸過(guò)程中引入電磁干擾和信號(hào)衰減，極大提高了功率計(jì)的電磁兼容性能和測(cè)量精度。

　　被測(cè)對(duì)象接入電量采集單元，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸出，數(shù)字信號(hào)通過(guò)光纖傳輸至運(yùn)算及顯示單元，進(jìn)行各種特征值的運(yùn)算和顯示。其測(cè)量方式示意如下圖1所示：

圖1 采用前端數(shù)字化技術(shù)的電量采集單元

　　電量采集單元輸出的數(shù)字信號(hào)通過(guò)光纖與上位機(jī)(PC)進(jìn)行通訊，由于上位機(jī)不具備光纖接口，因此需要使用一個(gè)OPC232光纖轉(zhuǎn)換器，將光纖信號(hào)轉(zhuǎn)換為RS232電平信號(hào)，與上位機(jī)進(jìn)行通訊接口，上位機(jī)安裝配套的功率計(jì)軟件，即可顯示三個(gè)電量采集單元測(cè)量的所有參數(shù)。構(gòu)建好的三相功率計(jì)如下圖2所示：

圖2 利用DM電量測(cè)試子站構(gòu)建的三相功率計(jì)

四三相功率計(jì)功能及指標(biāo)驗(yàn)證

01功能驗(yàn)證

　　通過(guò)以上方式構(gòu)建的高精度三相功率計(jì)接入三相電路中進(jìn)行實(shí)際測(cè)試驗(yàn)證，配合相應(yīng)的上位機(jī)軟件，可實(shí)現(xiàn)如下功能：

　　可測(cè)量交流回路的電壓、電流有效值、頻率、有功功率、無(wú)功功率、視在功率等參量；

　　通過(guò)線(xiàn)路圖設(shè)置同步測(cè)量三個(gè)獨(dú)立的單相交流回路的電參數(shù)；

　　通過(guò)線(xiàn)路圖設(shè)置同步測(cè)量一個(gè)三相三線(xiàn)制或三相四線(xiàn)制交流回路的電參數(shù)(三瓦計(jì)法)；

　　計(jì)算三相電壓、電流的三相不平衡度，正序分量、負(fù)序分量、零序分量等特征值；

　　采用數(shù)字積分法計(jì)算單相及三相點(diǎn)的電能，積分時(shí)間可任意設(shè)置；

　　可繪制每一個(gè)參數(shù)的趨勢(shì)曲線(xiàn)。

02技術(shù)指標(biāo)

　　通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)源法(正弦波)，對(duì)該三相功率計(jì)的測(cè)量能力及誤差進(jìn)行評(píng)定，評(píng)估結(jié)果如下：

　　電壓準(zhǔn)確測(cè)試范圍：4V~1000V，電流準(zhǔn)確測(cè)試范圍：25mA~6A；

　　頻率準(zhǔn)確測(cè)試范圍：5Hz~400Hz，功率因數(shù)準(zhǔn)確測(cè)試范圍：0.2~1；

　　電壓測(cè)量精度：0.2%rd，電流測(cè)量精度：0.2%rd；

　　頻率測(cè)量精度：0.1%rd，功率測(cè)量精度：0.5%rd。

五結(jié)語(yǔ)

　　通過(guò)幾個(gè)簡(jiǎn)單的部件，我們很容易就構(gòu)建了一套高精度的三相功率計(jì)，其準(zhǔn)確測(cè)試范圍寬，電磁兼容性強(qiáng)，功能強(qiáng)大，構(gòu)成簡(jiǎn)單，攜帶方便，在日常的三相電路測(cè)量中非常實(shí)用，大家都可以來(lái)試試哦!

 

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