一種檢測(cè)電功率的儀器。電功率包括有功功率、無(wú)功功率和視在功率。未作特殊說(shuō)明時(shí),功率計(jì)通常是指檢測(cè)有功功率的儀表。
功率計(jì)的常用別名:功率表、瓦特表、瓦特計(jì)、數(shù)顯功率計(jì)、數(shù)字功率計(jì)、數(shù)顯功率表、數(shù)字功率表、有功功率表、功率剖析儀、變頻功率剖析儀、高精度功率剖析儀、寬頻功率剖析儀等等。
一、概述
功率計(jì)是指檢測(cè)電功率的儀器。電功率包括有功功率、無(wú)功功率和視在功率。未作特殊說(shuō)明時(shí),功率計(jì)通常是指檢測(cè)有功功率的儀表。隨著變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展,適用變頻電量檢測(cè)的功率計(jì)的需求越來(lái)越急迫,適用變頻電量檢測(cè)的功率計(jì),其功能更多,技術(shù)更復(fù)雜,一般稱為功率剖析儀、變頻功率剖析儀或?qū)掝l功率剖析儀,通常具備紋波剖析的功能。
功率是表征聯(lián)通號(hào)特點(diǎn)的一個(gè)重要參數(shù)。功率計(jì)是檢測(cè)聯(lián)通號(hào)有功功率的儀表。
在直流和低頻范圍,可以通過(guò)檢測(cè)電流和電壓估算功率,瞬時(shí)功率估算公式如下:
p(t)=u(t)i(t)
對(duì)于周期為T的周期訊號(hào),一個(gè)周期內(nèi)的瞬時(shí)功率的平均值,稱為有功功率。有功功率估算公式如下:
對(duì)于余弦電路,有功功率估算公式如下:
P=UIcosφ
余弦電路的有功功率估算公式中,U、I分別為余弦交流電的有效值,φ為電流與電壓訊號(hào)的相位差。
余弦電路的無(wú)功功率估算公式請(qǐng)參見(jiàn)銀河百科“無(wú)功功率”。
對(duì)于非余弦電路,假定U、I為交流電量n次紋波份量的有效值,φ為電流n次紋波份量與電壓n次紋波份量的相位差,P為n次紋波份量的有功功率,上式一直組建。當(dāng)n=1時(shí),P為基波有功功率。
非余弦電路的位移無(wú)功功率估算公式、畸變無(wú)功功率估算公式、廣義無(wú)功功率估算公式請(qǐng)參見(jiàn)銀河百科“位移無(wú)功功率”、“位移無(wú)功功率”及“廣義無(wú)功功率”。
在超高頻和微波頻段,有TEM波和非TEM波之分。在TEM波的同軸系統(tǒng)中,電流和電壓雖非準(zhǔn)確含義,但檢測(cè)其絕對(duì)值很困難。在波導(dǎo)系統(tǒng)中,由于存在不同的電磁模式,電流和電流失去惟一性。在各頻段和各傳輸系統(tǒng)中電功率的單位有哪些,功率是單值表征信號(hào)硬度的重要方式。在射頻范圍直接檢測(cè)功率取代了電流和電壓的檢測(cè)。
二、功率測(cè)度單位
有功功率的基本單位為瓦(W),1W等于在一秒內(nèi)做1焦耳的功。常用單位還有兆瓦(1MW=10^6W)、千瓦(1KW=10^3W)、毫瓦(1mW=10^-3W)、微瓦(1μW=10^-6W)、皮瓦(1pW=10^-12W)。
無(wú)功功率的基本單位為乏(Var),常用單位還有兆乏(1MVar=10^6Var)、千瓦(1KVar=10^3Var)、毫瓦(1mVar=10^-3Var)、微瓦(1μVar=10^-6Var)、皮瓦(1pVar=10^-12Var)。
視在功率的基本單位為伏安(VA),常用單位還有兆乏(1MVA=10^6VA)、千瓦(1KVA=10^3VA)、毫瓦(1mVA=10^-3VA)、微瓦(1μVA=10^-6VA)、皮瓦(1pVA=10^-12VA)。
三、功率計(jì)的發(fā)展
初期的功率計(jì)以表針式為主,隨著微電子技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,數(shù)顯功率計(jì)以高性能、高精度、讀數(shù)直觀便捷、具備上位機(jī)通信插口等優(yōu)點(diǎn)逐步取代表針式功率計(jì)。
表針式功率計(jì)或數(shù)顯功率計(jì)一般以檢測(cè)工頻(50Hz/60Hz,即電網(wǎng)的頻度)正弦波電量為主,對(duì)于非工頻或非正弦波電量,其檢測(cè)精度減少或檢測(cè)失效。
聯(lián)接在工頻電網(wǎng)上的非線性設(shè)備,如檢波器、變頻器等,其電流波形為正弦波,其電壓波形會(huì)有畸變,當(dāng)畸變率超過(guò)一定程度以后,上述儀表檢測(cè)結(jié)果會(huì)有較大誤差。
非線性設(shè)備的大量使用,造成電網(wǎng)的紋波污染漸趨嚴(yán)重,導(dǎo)致電網(wǎng)電流波形的畸變,許多時(shí)侯,電網(wǎng)電流也不能被簡(jiǎn)單的視為正弦波處理。
電力電子技術(shù)及變頻調(diào)速技術(shù)高速發(fā)展,變頻器的應(yīng)用漸趨普及,變頻器調(diào)速是國(guó)家十二五計(jì)劃中馬達(dá)系統(tǒng)節(jié)能的重要舉措之一,變頻器本身的效率以及使用變頻器以后電功率的單位有哪些,非工頻、非余弦電量對(duì)馬達(dá)效率及性能的影響等,不可忽略。傳統(tǒng)功率計(jì)面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)!
研究適宜變頻電量檢測(cè)剖析的變頻功率剖析儀,是變頻調(diào)速技術(shù)持續(xù)發(fā)展,馬達(dá)系統(tǒng)節(jié)能降耗亟需解決的問(wèn)題。
變頻功率剖析儀的檢測(cè)對(duì)象為變頻電量,變頻電量是指用于傳輸功率的,而且滿足下列條件之一的交流電量:
1、信號(hào)頻譜僅包含一種頻度成份,而頻度不局限于工頻的交流聯(lián)通號(hào)。