电力测试基础知识

电力测量基础泰克科技（中国）有限公司行业渠道开发经理陈鑫磊电话容提要交流电功率计测量原理三相以及多相交流电谐波测量失真波形的功率波动功率的测量SNSN中性面ω单相正选交流电的产生3波形按正弦规律变化的交流电。SN中性面ω0eα90o180o270o360o90o180o270o360o单相正选交流电的产生40eωteSNωωtEme＝Emsinωt单相正选交流电的产生Feb2013TektronixConfidential5正弦交流电三个要素：最大值、角频率和初相位。e---瞬时值Em---最大值ωt–角频率φ1—初相位交流电的三要素0eEmωtφe＝Emsin（ωt＋φ

）Feb2013TektronixConfidential6三要素1-----瞬时值和最大值（初相位为0）e＝Emsinωt0eωte最大值瞬时值瞬时值：e,i,u最大值：Em,Im,Um最大值Feb2013TektronixConfidential70eωteTT周期交流电每循环一次所需要的时间叫周期。周期用符号T来表示，单位是秒（s）。三要素2-----周期、频率、角频率8频率0et频率是指一秒钟内交流电重复变化的次数，用字母f表示，单位是赫兹，简称赫（Hz）。0.04sf＝50HzT＝0.02sTT三要素2-----周期、频率、角频率角频率：表示交流电每秒钟内变化的角度。角频率SNαω单位是弧度/秒。角速度ω。三要素2-----周期、频率、角频率10SN中性面ωewt三要素3-----相位11SN中性面ωewtφ当t＝0时，角度等于φ

，则φ称为初相（角）。初相角φ三要素3-----初相位12SNφ1ω相位e＝Emsinωte＝Emsin（ωt＋φ1

）（ωt＋φ1）叫做该交流电的相位。三要素3-----相位13相位差0eωtφ

2φ

1φ两个同频率交流电的相位之差。用来φ表示。φ=(ωt+φ1)-(ωt＋φ2)=φ1-

φ2相位差等于初相之差。三要素3-----相位差14相位差0eωtφ

2φ

1φφ=φ1-（-

φ2）三要素3-----相位差15电压和电流的位相差交流使负载电压和电流之间产生相位差～电阻电感电容～～负载种类回路电压・电流波形矢量图90°滞后90°超前UIUIUIＲＬＣUUUIII电压有效值

1Vrms振幅1.41421356....V电流有效值

1Arms振幅1.41421356....A电压电流相位

0°功率

1W 瞬时功率平均值视在功率

1VA无功功率

0Var瞬时功率：电压和电流乘积１周期内平均值电力测量值和波形-2-1.5-1-0.500.511.522.5平均化区間电压电流瞬时功率交流电路中，电路端电压和电流有效值的乘积称为视在功率。用S表示。电力测量：功率和功率因数视在功率单位：伏安（VA）QPSφ功率三角形18功率因数有功功率与视在功率的比值功率因数角φ又称功率因数角，是电路总电压与电流的相位差。QPSφ功率三角形19电压有效值U1.0000电流有效值Ｉ1.0000功率P1.0000视在功率S=U*I1.0000无功功率Q=(S^2-P^2)^0.50.0000功率因数λ=P/S1.0000电压有效值U1.0000电流有效值Ｉ1.0000功率P0.5000视在功率S=U*I1.0000无功功率Q=(S^2-P^2)^0.50.8660功率因数λ=P/S0.5000电压有效值U1.0000电流有效值Ｉ1.0000功率P0.0000视在功率S=U*I1.0000无功功率Q=(S^2-P^2)^0.51.0000功率因数λ=P/S0.0000不同相位时的电力测量值Phaseangle

0°Phaseangle

60°Phaseangle

90°-2-1.5-1-0.500.511.52平均化区間电压电流瞬时功率-2-1.5-1-0.500.511.52平均化区間电压电流瞬时功率-2-1.5-1-0.500.511.522.5平均化区間电压电流瞬时功率电力测量基础功率计测量原理电流表串联电压表并联负载电源功率分析仪原理现在的功率计将电压表、电流表和功率表等做在1台设备中乘法器显示VA功率计基本项目：・电压/电流（rms值、mean值、DC值、交流成分）、功率（有功功率、视在功率、无功功率）、功率因数、相位角、效率・电压或电流的频率（交流场合）・电流积分（Ah）、有功功率积分（Wh）测量（WT3000可以VAh，varh）・谐波（电压有效值、电流有效值、功率基波成分、各次谐波成分、总谐波含量）其他应用：・电压、电流波形显示・电机评价（扭矩、转速、机械功率、效率）功率计测量项目有效值和平均值定义有效值

与直流电比较有同等的电能値

RMSRootMeanSquare平均値

整流后的平均値

MEAN（RectifiedMean）峰値有效値峰值因数

=（CF）正弦波场合１．４１=（CF）１４１Ｖ１００Ｖ电压输入波形电压绝对值波形电压平方波形u(t)|u(t)|u(t)2交流电压(电流)测量原理平方根系数输入电压波形输入电流波形瞬时功率波形通过LPF平均化平均化方式１有功功率u(t)i(t)u(t)×i(t)功率测量原理输入电压波形输入电流波形瞬时功率波形1周期或数周期区間的平均化有功功率u(t)i(t)u(t)×i(t)需要正确检出周期，但原理上讲，如果能运算1周期的有功功率，可以实现高速测量。平均化方式2功率测量原理电压U电流

I有功功率PUIcosφRMS与直接输入电阻元件时消耗的直流功率相等的交流值MEAN正弦波输入时获得与RMS运算相同值的简单计算方式DC简单平均电压・电流的测量交流的电压・电流测量的方式电压、电流测量时可以改变测量模式。有功功率测量与测量模式的设定无关。其他测量项目无功功率

Q(Var) = U×I×sinφ

Reactivepower视在功率

S(VA) = U×I

Apparentpower功率因数

λ(PF) = cosφ

PowerFactor位相角

φ = cos-1（λ） PhaseAngle视在功率

S(VA)无功功率

Q(Var)有功功率

P(W)φS(VA),P(W),Q(Var)的关系S(VA)2=P(W)2+Q(Var)2从电压、电流、有功功率测量值运算出Q、S、λ等值，并且随电压/电流测量模式的不同而变化。其他测量项目电压，电流，有功功率由瞬时数据运算得到积分功能[1W]的功率持续1小时

电能⇒1Wh（瓦时）⇒500mWh连续积分模式（循环积分）标准积分模式积分运算时不能改变量程，重设要在STOP状态下进行。功率积分500mW的功率持续1小时1W的功率持续0.5小时功率测量基础三相以及多相交流电三相交流电系统互相差120度相位的电气系统的3个交流电发生器组成发电送电http://www.energia.co.jp/变电三相３线与三相４线单相２线（1φ2W）电源负载三相４线（3φ4W）三相３线（3φ3W）中性线省略方式三相交流电基本术语RSTR相／S相／T相RST相电压UVWU相／V相／W相RST线电压RST星形（结线）RST三角（结线）超期

滞后超期滞后如果各相独立，三相功率测量由3个功率计测量并简单相加。但因为各相的瞬时值互相影响并不独立，根据Blondel定理N相功率可以用N-1个功率计测量。三相功率可以由2个功率计测量。（一般被称作2瓦特表法，其他也有以测量各相平衡为目的3电压3电流表接线）三相功率测量2种情况的总功率测量结果是同样的。三相不平衡、波形失真情况下总功率也成立。３相系统LOAD（负载）的消耗功率可以分别测量根据Blondel定理使用3-1个功率计测量三相功率测量的结线方法RSTU1:U(RT)U2:U(ST)URUTUSRSTI1I3I2电压矢量电流矢量三相３线结线（Ｔ相基准）无中性线的功率测量时结线RSTU1:U(RT)U2:U(ST)I1I2+30°－30°单元1比实际30°电流超前

P1=UI・I1cos(30°）单元2比实际30°电流滞后

P2=U2・I2cos(-30°)三相3线功率因数