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技術(shù)文章

電力分析儀的應(yīng)用

閱讀:1906          發(fā)布時(shí)間:2008-12-14

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,對(duì)機(jī)床產(chǎn)品的技術(shù)要求日益提高。在貫徹JB/T3382.2-2000標(biāo)準(zhǔn)中,就需要對(duì)機(jī)床主軸空運(yùn)轉(zhuǎn)功率進(jìn)行測試。按規(guī)定:任何一種型號(hào)的機(jī)床,要確定磨頭空運(yùn)轉(zhuǎn)功率的指標(biāo),可選擇裝配較好的十套磨頭,測量空運(yùn)轉(zhuǎn)功率,取平均值作為考核指標(biāo)。這對(duì)于以小批量,多品種為特點(diǎn)的機(jī)床行業(yè)來說,如果采用傳統(tǒng)的測量方法,即三表法或二表法測量磨頭電機(jī)的功率,這些測量方法的測量系統(tǒng)體積龐大,接線復(fù)雜,無疑是一件十分繁重的工作,而且受測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的限制,測量精度較低,對(duì)主軸的空運(yùn)轉(zhuǎn)功率很難測試。

  為了滿足JB/T3382.2-2000標(biāo)準(zhǔn)中6.4章節(jié)的要求,經(jīng)過一年多時(shí)間的調(diào)訪,決定采用HIOKI3286型電力分析儀,成功地解決了機(jī)床的磨頭空載功率的測試工作。HIOKI3286型電力分析儀采用單片微處理器技術(shù),可以完成對(duì)單相交流電動(dòng)機(jī)或三相交流電動(dòng)機(jī)的電壓、電流、有功功率、視在功率、功率因數(shù)、相位角等多項(xiàng)性能的測試。

  1.功率因數(shù)

  相位角的測量是通過測量電壓和電流過零點(diǎn)的差來完成的。如下圖所示。儀器通過相位角φ,電壓U和電流I來計(jì)算三相實(shí)時(shí)有功功率P,視在功率S ,無功功率Q,反應(yīng)系數(shù)sinφ,功率因數(shù)cosφ。

  對(duì)于變頻器或晶閘管調(diào)速電路的畸變輸入波形,或者是受干擾的畸變波形,測試會(huì)不準(zhǔn)確或根本不能進(jìn)行測試。在三相功率因數(shù)表的模式下,有功功率的計(jì)算是當(dāng)作三相平衡負(fù)載處理的。如果三相不平衡,測試結(jié)果不準(zhǔn)確。

  對(duì)于變頻器或晶閘管調(diào)速電路的畸變輸入波形的測試為什么會(huì)造成不準(zhǔn)確呢?這是因?yàn)閷?duì)于畸變的波形,單相功率測量方式下測得的功率因數(shù)λ和單相功率因數(shù)測量方式下測得的功率因數(shù)λ是不同的。造成這種測量結(jié)果不同的,原因是單相功率測量方式是通過有功功率和視在功率來計(jì)算λ,即計(jì)算λ=P/S。而單相功率因數(shù)測量方式會(huì)將電壓波形和電流波形認(rèn)為是正弦波,通過相位角φ來計(jì)算λ。 相位角測量是功率因數(shù)方式計(jì)算的基礎(chǔ),如果說波形發(fā)生畸變,這種功率因數(shù)的測量方式計(jì)算會(huì)產(chǎn)生很大誤差,甚至是*錯(cuò)誤。因此,對(duì)于波形發(fā)生畸變時(shí),應(yīng)該使用單相功率測量方式計(jì)算功率因數(shù)。

  例如:

  注:峰值因數(shù)為1.9的畸變波。

  a)單相功率因數(shù)測量方式下的計(jì)算λ,功率因數(shù)測量方式會(huì)將電壓波形和電流波形認(rèn)為是正弦波,通過相位角來計(jì)算λ。相位角測量是功率因數(shù)方式計(jì)算的基礎(chǔ),如果說電壓波形和電流波形是正常的,無疑單相功率因數(shù)測量方式下的計(jì)算λ結(jié)果是正確的。

  b)如果說輸入的電壓波形和電流波形發(fā)生了畸變時(shí),而單相功率因數(shù)測量方式同樣會(huì)將電壓波形和電流波形認(rèn)為是正弦波,通過相位角來計(jì)算λ。 相位角測量也是功率因數(shù)方式計(jì)算的基礎(chǔ),如果說波形發(fā)生畸變,這種功率因數(shù)的測量方式計(jì)算會(huì)產(chǎn)生很大誤差。因此,對(duì)于波形發(fā)生畸變時(shí),應(yīng)該使用單相功率測量方式計(jì)算功率因數(shù),原因是單相功率測量方式是通過有功功率和視在功率來計(jì)算λ。

  c)三相功率因數(shù)測量方式下的計(jì)算λ,功率因數(shù)測量方式會(huì)將電壓波形和電流波形認(rèn)為是正弦波,通過相位角來計(jì)算λ。相位角測量是功率因數(shù)方式計(jì)算的基礎(chǔ),如果說電壓波形和電流波形是正常的,無疑三相功率因數(shù)測量方式下的計(jì)算λ結(jié)果是正確的。

  d)如果說輸入的電壓波形和電流波形發(fā)生了畸變時(shí),而三相功率因數(shù)測量方式同樣會(huì)將電壓波形和電流波形認(rèn)為是正弦波,通過相位角來計(jì)算λ。 相位角測量也是功率因數(shù)方式計(jì)算的基礎(chǔ),如果說波形發(fā)生畸變,這種功率因數(shù)的測量方式計(jì)算會(huì)*錯(cuò)誤。因此,對(duì)于波形發(fā)生畸變時(shí),應(yīng)該使用三相功率測量方式計(jì)算功率因數(shù)。原因是與單相功率測量方式相同,三相功率測量方式也是通過有功功率和視在功率來計(jì)算λ。

  2.功率測量

  a)對(duì)于單相電路而言,電機(jī)功率的計(jì)算公式是:P=IUcosφ,由于單相電路的功率測量電路是維一的測量回路,它的負(fù)載功率也是維一的,因此可以直接用HIOKI3286型電力分析儀測量,可以直接從HIOKI3286型電力分析儀上讀出測量結(jié)果,測量電路見附圖1。

  b)對(duì)于三相電路而言, 測量電路見附圖2,三相電機(jī)功率的計(jì)算公式是:P=1.732IUcosφ,由于三相電路的功率測量電路是三相的測量回路,這就涉及它的負(fù)載功率是否平衡,如果說它的負(fù)載功率是平衡的,可以直接用HIOKI3286型電力分析儀測量,從HIOKI3286型電力分析儀上讀出測量結(jié)果。

  c)如果說它的負(fù)載功率不是平衡的,測量電路仍按附圖2,直接用HIOKI3286型電力分析儀測量,從HIOKI3286型電力分析儀上讀出測量結(jié)果就會(huì)產(chǎn)生較在的測量誤差。 這是因?yàn)楣绞牵?span lang="EN-US">P=1.732IUcosφ,其中電流I的取值源于儀器的鉗形傳感器,如果說鉗形傳感器所測量的那一相的負(fù)載大,則測量結(jié)果的讀數(shù)就會(huì)相應(yīng)的增大, 如果說鉗形傳感器所測量的那一相的負(fù)載輕,則測量結(jié)果的讀數(shù)就會(huì)相應(yīng)的減小。

因此, 如果說它的負(fù)載功率不是平衡的, 測量電路應(yīng)按附圖3,對(duì)電機(jī)功率進(jìn)行二次測量, 從HIOKI3286型電力分析儀上讀出的二次測量結(jié)果,進(jìn)行相加。電機(jī)功率是:P=P1+P2

  三相有功功率P=P1+P2=-O.54+1.98=1.44 kW

  三相視在功率S=0.866(2.61+2.57)=4.49 kVA

  功率因數(shù)λ=P/S=1.44/4.49=0.321

  d)三相四線回路的測量,對(duì)于如果說它的負(fù)載功率是平衡的, 三相四線回路的功率和功率因數(shù)測量是與三相三線回路的測量相同,不需要使用中線,同樣可以直接用HIOKI3286型電力分析儀測量,可以直接從HIOKI3286型電力分析儀上讀出測量結(jié)果。然而,對(duì)于三相不平衡負(fù)載,測量方式與單相二線系統(tǒng)相同,將單元設(shè)置為單相測量模式,但測量電路應(yīng)按附圖四進(jìn)行接線和測量,以中線為基準(zhǔn),對(duì)三相負(fù)載進(jìn)行分別測量, 分別從HIOKI3286型電力分析儀上讀出的三次測量結(jié)果,將這些功率讀數(shù)進(jìn)行累加,此時(shí)的功率應(yīng)是:P=P1+P2+P3(完)

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