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测量视在功率时的注意事项

交流稳定电源与市电电源的测量值不同

在工业用设备中,使用大功率的产品较多,因此,有使用VA值表示耗电量的惯例。此外,有些产品由于没有安装改善功率因数的转换器,输入波形直接采用了电容器输入型,在调查工厂的生产数据时,时常会收到“功率值和产品标准不符”的投诉。
下面我们来验证一下发生这个问题的原因。

将某个检测仪作为负载,分别测量了使用交流稳定电源(PCR2000M)时和使用市电电源时的情况。

如上表所示,尽管电源电压本身高出0.7%左右,但电流的rms低-4.6%,甚至峰值低-7.9%以上。此外,由于电流降低,导致视在功率也下降了4%左右。

从各自的波形比较中也可看出,峰值电流下降。

系列1:电压波形(单位:V)
系列2:电流波形(单位:A)

(1)使用PCR2000M+KPM1000测量时的波形

(2)市电线路(实验台的插座)

对上述曲线进行比较后发现,下面的曲线的蓝线(=电压)在峰值附近出现了畸变。这是什么原因造成的呢?

下图是测量IEC61000-3-3 闪变时的测量电路,其中包含了R和jx。
这就是线路阻抗。

据称,线路阻抗值是从各种配电系统的实测值中求得的中位数。

该数值为
RA = 0.24Ω jXA = 0.15Ω at 50Hz
RN = 0.16Ω jXN = 0.10Ω at 50Hz

因此,合计为0.4Ω+jx0.25Ω,相对于50Hz,具有约0.472Ω的合成阻抗。

通过计算得知,在上述线路阻抗的系统中,峰值电流下的电压下降为0.472Ω×2.958(A)=1.39(V),而实际使用电容器输入的波形时,由于含有更高的频率成分,因此,阻抗成分导致的峰值电压下降会比上述数值高很多。
这种电压下降就是电压畸变的真相。

和在低阻抗系统中试验时相比,使用上述电路测量的电流必然会变小,因此,在确定产品的技术规格时,需要注意以下两点:

  • 如果是小容量的设备,使用交流稳定电源的输出进行测量。

  • 如果是大容量的设备,尽可能接近配电柜,使用更粗的电缆进行测量。

如果认为这只不过是不到100W的设备…,而在评价时通过从电源插座测得的值确定产品的技术规格,余量就会变小,这一点需要注意。

TEXT BY
矢岛 芳昭
手机beat365推进部 SE课 高级专家

[专业领域]
各种低频EMC标准
高次谐波,闪变检测技术
模拟电路设计(高精度检测)
应用软件开发(C#,VB.net,Excel VBA)

[主要产品开发业绩]
高次谐波/闪变分析仪 KHA系列
精密DC电源 KDS6-0.2TR,标准信号发生器 KSG4310

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