福祿克利用 FLUKE ScopeMeter 190 系列示波表測量功率
*技術(shù)資料: http://Fluke.rongqe.cn/bianxieshishiboqi/2854.html
盡管許多電氣測試工具都可用來測量電壓,但是可測量電流的則較少,而能夠直接測量功率的測試工具就更少了。不但如此,至于如何測量那些并非工作于市電頻率的電子系統(tǒng)的功率也是個問題。而福祿克 ScopeMeter 190 系列示波表就是答案所在。
功率測量
所有電氣系統(tǒng)規(guī)定的主要參數(shù)就是工作電壓。但是,如果不轉(zhuǎn)換為功率(例如通過施力驅(qū)動機器或驅(qū)動照明系統(tǒng)),其本身的電壓是毫無意義的。因此,精確地測量電功率對于了解一個系統(tǒng)的運行狀態(tài)是非常關(guān)鍵的。
假設(shè)我們有一個電路,它由電壓源 U1、開關(guān) Sw 和負載電阻 RL 組成(參見圖 1)。通過閉合開關(guān),電壓源 U1 就被連接到了負載 RL,從而產(chǎn)生電流 I。一旦產(chǎn)生電流,負載電阻就會因為功率而發(fā)熱,功率為:P = U1 * I (1)
進行這種基本的功率測量,也就是包括直流電源 U1 和電阻負載 RL 的情況,僅需要一部多用表即可,通常使用的是數(shù)字多用表 (DMM)。利用數(shù)字多用表首先測量電壓 U1,然后再測量負載 RL 上的電流,利用這些測量結(jié)果,根據(jù)公式 (1) 即可計算出加到負載上的功率。一旦閉合開關(guān),這個直流系統(tǒng)中的所有參數(shù)值就都是靜態(tài)的,因此,如果愿意的話,可以用一部多用表先后測量兩次即可。
如果電壓源是低頻交流電源,也基本上適用相同的規(guī)則。我們可以測量所加的電壓和電流的有效值 (RMS),然后將兩個測量結(jié)果相乘,即可得到負載上的功率。只要我們測量的是市電頻率,那么大多數(shù)數(shù)字多用表就都可用來進行測量。
如果負載不是純粹的電阻,而是包括電感或電容器件,在確定功率時,就需要考慮所加的電壓和電流之間的相位差。功率和電壓、電流的關(guān)系即為:P = U1 * I * cos φ (2)
其中,φ 是電壓和電流之間的相位角,單位為度。
多用表一般并不具備測量多個輸入的能力,因此不能測量相位角。對于這類測量,需要更加的儀器,例如,相位計或示波器。
如果需要很頻繁地測量功率,則類似于 Fluke 43B 電能質(zhì)量分析儀這樣的儀器是zui為合適的測試工具。這類儀器可同時測量電壓和電流,并且自動將相位角考慮在內(nèi)。但是,對于偶爾使用的用于,這花費昂貴,而類似于 ScopeMeter 示波表這樣的通用工具則更可行。
FLUKE ScopeMeter 系列示波表的使用
所有的FLUKE ScopeMeter 示波表都具有兩路輸入,并且能夠同時測量電壓和電流,同時還能測量并顯示它們之間的相位角。更多的詳細信息,請參閱本文末尾部分的“時基設(shè)置技巧”一節(jié)。
如果電壓是非正弦的,或者如果負載不是純粹的電阻,則利用數(shù)字多用表測量功率就太過于復雜。在這種條件下確定功率的方法就是,在電源電壓的每一周期內(nèi)測量大量的電流和電壓值。需要在兩路信號上同時進行測量。每一組同時測量的數(shù)據(jù)相乘,得到一組數(shù)據(jù)點,利用這些數(shù)據(jù)點,則可以構(gòu)建一條時間上連續(xù)的功率曲線。
Fluke 190 系列 ScopeMeter 示波表*可以為您完成這一特殊功能!
在福祿克 ScopeMeter 190 系列示波表的眾多功能中,有一項功能就是可以將曲線(波形)相乘得到一條合成曲線。利用這項功能,即可將來自通道 A 和通道 B 的樣本點進行相乘,產(chǎn)生一條被標以 M 的合成曲線。換句話說,當每次采集并在屏幕上顯示通道 A 和通道 B 的一個數(shù)據(jù)點時,也會將其相乘,在屏幕上顯示合成的波形 M。從該波形上,即可讀出每一時間點的(瞬時)功率,可以使用福祿克 190 系列示波表的光標讀取結(jié)果。
調(diào)光器的例子
我們拿所謂的“調(diào)光器”做為例子,給其施加電網(wǎng)電壓。這是基于晶閘管的功率控制器件,在這類器件中,只有在電源周期的被選中部分才允許電流通過。對負載(照明燈)的有效輸出電壓可通過改變相位角進行控制。測得的電壓(參見圖 2 中的軌跡 A)顯示輸出在大約三分之二的時間內(nèi)是有效的,或者說是每個半周期中的 120 度是有效的。在三分之一的時間內(nèi),調(diào)光器是“關(guān)閉”的,在照明燈上沒有電壓。如果我們改變這一相位角,照明燈則會變亮或變暗。
如果需要很頻繁地測量功率,則類似于 Fluke 43B 電能質(zhì)量分析儀這樣的儀器是zui為合適的測試工具。這類儀器可同時測量電壓和電流,并且自動將相位角考慮在內(nèi)。但是,對于偶爾使用的用于,這花費昂貴,而類似于 ScopeMeter 示波表這樣的通用工具則更可行。
福祿克 ScopeMeter 系列示波表的使用
所有的福祿克 ScopeMeter 示波表都具有兩路輸入,并且能夠同時測量電壓和電流,同時還能測量并顯示它們之間的相位角。更多的詳細信息,請參閱本文末尾部分的“時基設(shè)置技巧”一節(jié)。
容祺電子是美國福祿克中國總代理|FLUKE測試儀器代理商。
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