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功率分析仪

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简介
功率分析仪主要用来测量电机、变频器、变压器等功率转换装置的功率、效率等参量。被广泛用于混合动力电动汽车、电动车、太阳能发电、风力发电、变频器、变频电机和燃料电池等的测试。部分分析仪,如WP4000变频功率分析仪,还具备实时波形、波形数据记录及谐波分析等功能。
功率分析仪
功率分析仪(4张)
2特点

前端数字化

IEC指出:将被测参量转变为数字量参数更为合理,原因在于对传统模拟量输出变送器的模拟量输出要求是基于有局限的常规技术,并非依据使用被测参量信息的设备的实际需要。
测量的目的是基于某种需要对被测量的信息进行感知、分析和处理。其核心价值在于对测量行为所获取的信息“分析和处理”的质量。
  传感器与二次仪表之间的模拟量传输线路,是引入电磁干扰的主要环节;同一电磁环境下,信号越小,传输线路越长,受干扰程度越大。
  电磁环境日益复杂,经实验室计量检定的高精度测量装置,受电磁干扰的影响,在工业现场不一定能够发挥其应有的精度特性,甚至不一定能够正常运行。
  工业社会的快速发展使对测量的准确性、合理性和高效率提出了更高的要求,显而易见,融合着现代计算机技术、网络技术、通讯技术、自动化技术等的数字化设备信息和数据的处理分析能力更强、智能化、自动化程度更高,适应日益复杂的现场电磁环境的能力更强,它必将成为测量系统中不可或缺的核心构件。开发基于前端数字化的传感器/变送器和效率更高、分析运算能力更强的数字化测量二次设备也必然成为测试技术发展的主流方向。
WP3000变频功率分析仪在传感器/变送器环节,即将被测信号数字化,传感器/变送器与二次仪表之间采用数字光纤通讯,避免了信号传输环节的损失与干扰,并方便网络化,智能化应用。
IEC指出:所有仪表和测量装置的误差都必须进行实际测量,未经测量,仅是以其它测量中计算出来的和引用电压、电流和功率因数组合的误差,不能作为评价装置基本误差的依据。
常规的测量方法是:电压/电流传感器先将高电压/大电流信号变换为低电压/小电流信号,再连接到分析仪,分析仪只测量低电压和小电流信号。这种方式下,传感器和分析仪及传输线路都会引入测量误差,一方面加大了测量误差,另一方面也使测量误差不好预计。
变频功率分析仪,不论是低电压、小电流还是高电压、大电流信号,均可采用各种不同量程的变频电量变送器直接连接一次回路,变送器直接输出数字信号,二次仪表只是对数字信号进行必要的运算,并不会增加误差,这样,引入误差的环节只有一个,只需要对变频电量变送器的误差进行试验,即可确定整个系统的误差。
宽幅值范围

普通传感器及仪表一般只能在较窄的范围内保证测量准确度,对于被测信号变化范围较宽时,通常采用多个传感器结合换挡开关进行换挡,以拓宽测量范围。WP3000变频功率分析仪在一个传感器在其内部设置8 个档位,每个档位只测量在本档位量程的50%~100%范围内信号,实现在1%~200%额定输入的范围内实现高准确度测量。由于采用无缝量程转换技术,档位切换时,数据不丢失,可满足各种宽范围内的动态测量。
宽相位范围

以电机及变压器为例,空载时的功率因数很低,而此时的输入功率往往就是设备的主要损耗。低功率因数下的高准确度测量,是评价电机、变压器等高能效产品的重要技术指标。传感器及仪表的角差指标直接影响功率测量准确度,功率因数越低,同样的角差对功率测量的准确度影响越大。大多数仪器仪表的功率测量准确级的参比条件是功率因数等于1,不明示测量难度大的低功率因数下的准确度指标。大多数用于变频电量测量的传感器,不标称相位指标,系统的相位误差不明确,低功率因数时,功率测量准确度处于未知状态。AnyWay系列变频电量测量/计量产品,电压、电流测量具有极小的角差,实现了在0.05~1 功率因数范围内的高准确度测量。
宽频率范围

多数用于变频电量测量的传感器和仪器仪表,往往在适用范围中明示适用于甚至是专业针对变频电量测试,而标称的准确度指标却只能在工频下能够成立。非工频下的测量准确度要么较低,要么不明示,导致用户采购了标称准确度很高的测量设备,测量结果却与实际大相径庭。
WP3000变频功率分析仪实现了在电机、变频器、变压器等关注的全频率内的高准确度测量,以全频率范围内最低的准确度指标标称设备准确度指标。
3应用

对于频率偏离工频较大、电压或电流有明显畸变的场合,采用传统的互感器及功率计测量,往往不能保证测量的准确度,应该采用具有宽频带的、具有数字信号处理功能的功率分析仪及宽频带的,低角差的高精度电压、电流传感器组成的系统进行测量。

电机能效评测

对于以混合动力汽车等为代表的高效马达的开发,能准确测量马达的功率、效率和变流器的谐波。
新能源

测量功率调节器的输入直流功率、输出交流功率以及符合PWM波谐波分布特点的谐波分析、总谐波畸变率计算等。通过直流、交流功率计算,能同时测量耗电和发电功率,准确评价其能效。
变频器测试

通过变频电量传感器,能在现场简单地进行变频器输入测和变频器输出测的功率测量,并进行符合PWM波谐波分布特点的谐波分析。
变频器主电路结构一般为“交—直—交”,在整流回路中接有大电容,输入电流为脉冲式充电电流,在逆变输出回路中输出电压信号是受PWM载波信号调制的脉冲波形。因此,在测量仪器的选择上与传统的测量有所不同。面对变频器含有大量谐波、高畸变或是非工频的电量,采用传统的仪表对其进行测量会产生较大的误差,甚至出现测量结果完全错误的情况,准确的测量方法是采用带FFT功能的仪器。
变频器测试
变频器测试
变压器测试

变压器空载试验时,其电流波形畸变率大,整流变压器的输入电流畸变率大,这些高畸变率的电流,含有丰富的高次谐波,其能效评测试验应当采用宽频带的传感器及功率分析仪进行准确测量。
变压器测试原理图
变压器测试原理图
4技术指标

项目
指标 条件
最高采样频率
250kHz

电压测量精度
读数的0.2%
幅值 0.75%~150%UN
基波频率 DC,0.1Hz~400Hz
电流测量精度
读数的0.2%
幅值 1%~200%IN
基波频率 0.1Hz~400Hz
功率测量精度
读数的0.5%
功率因数 0.2~1
基波频率 0.1Hz~400Hz
读数的1%
功率因数 0.05~0.2
基波频率 0.1Hz~400Hz
频率测量精度 读数的0.02% 0.1Hz~400Hz
电压过载时间 10分钟 U<1.5UN
电流过载时间 3分钟 I<2IN


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