您好! 欢迎来到比克示波器华南区代理商美达克公司,主要有PicoScope记录仪,PicoScope2000,PicoScope2001等系列

英国比克科技示波器仪器专家

服务热线:18925062548
你当所在的位置:首页 > 新闻 >行业新闻

行业新闻

如何使用PicoScope示波器测量一个台式风扇电源的功率和功率因数

发布时间:2020-07-17    浏览次数:31

  无需购买功率分析仪,使用PicoScope示波器标配的高级函数功能即可测量功率和计算功率因数。下面以一个实际测试为例介绍如何使用PicoScope测量一个台式风扇电源的功率和功率因数。

  测试环境搭建

  我们将测量台扇的功率因数。因为台扇内包含一个小的交流电机,所以其会有一个令人感兴趣的电流波形和一个较低的功率因数。

  测试设备及环境简介如下:

  台扇,标称指标25W,220V到240V

  PicoScope 3206 PC示波器

  Laptop PC,用于运行PicoScope软件

  Pico TA009 60 A电流钳

  Pico TA041 700V 差分探头

  改装的13A延长线,其具有一个从中心导体和接地导体分离出来的导体并形成一个环。该线缆由热缩套管保护,所以整个装置都得到了安全的双重绝缘。

  电源测试盒。这使得差分探头上输入线引线上的4mm插头能够被安全的连接到电源上。

  设置输入通道

  将风扇插头插入改进的延长线,然后将其接到电源上。接着,打开电流钳,按下“零”按钮,将其钩到延长线的带电导体回路上。将电流钳的BNC导线连接到示波器上的通道A。然后,我们在电脑上运行PicoScope示波器软件,在软件中设置为使用通道A触发,并在通道A的设置菜单中选择“60 A电流钳(20 A模式)”自定义探头。打开风扇后,我们在PicoScope示波器软件显示界面上看到一个有噪声并有些失真的正弦波。

  然后,打开差分探头,将其设置到“x100”档,并将其连接到示波器的通道B,在通道B的设置菜单中选择一个“x100”自定义探头,我们在PicoScope示波器软件显示界面上看到了一个干净的240V正弦波形。

                                                            图 1: 带有噪声和失真的正弦波


                                                                         图 2: 干净的 240 V 正弦波


  测量和计算

  使用正确的单位显示出电流和电压曲线,然后转到PicoScope中的数学通道功能。这将创建一个新通道,其外观类似于输入通道,但由一个或多个输入的数学函数形成。在这个实验中,我们想计算瞬时功率。通过单击“math channel”按钮打开math channel对话框,我们找到已经列出的“A*B”函数,并通过勾选复选框将其打开(PicoScope软件列出了最常见的函数,但是如果想要的函数不在那里,则用户可以输入自定义的公式)。这样我们就得到了第三个通道,显示了时间对应的瞬时功率曲线。默认情况下,PicoScope会显示一个“?”作为每一个新的数学信道的垂直轴上的单位符号,所以我们把它变成了W(瓦特),功率单位,我们还把曲线的颜色改为绿色,以获得更好的对比度。绿色曲线(界面最下方的曲线)显示了每个电源周期内瞬时功率的变化情况,这取决于风扇电机的旋转和电流的相位。

                                                               图3: 在PicoScope中添加高级函数

  下一步是添加一些自动测量。使用PicoScope示波器,只需单击“添加测量”按钮并选择源通道和测量类型即可。我们添加了三个测量值:数学通道的直流平均值(因此是平均功率),以及电流和电压输入通道的均方根值。

                                                  图4: 在PicoScope示波器中添加自动测量参数


  PicoScope示波器测量表显示平均功率约为19瓦,该值符合我们对该风扇在低功率运行设置下的期望。在我们的计算中有一个小错误,虽然我们已经平均了50毫秒周期的功率,但这不是20毫秒周期时间的整数倍。我们可以通过在示波器界面上设置两个相距20 ms或40 ms的标尺从而将测量限制在它们之间的方式来提高精度。

                                                              图5: 随着时间变化的瞬态功率曲线

                                                         图6: 测量表中显示平均功率约为 19 W

  计算功率因数

  表中的第二行和第三行显示均方根(RMS)电流和均方根(RMS)电压。我们现在有足够的信息来计算功率因数(pf),其定义如下:

  pf = PR /PA

  其中PR是有功功率,PA是视在功率,两者都是在主电源波形的一个周期内的平均值。

  PR = 19.32 W

  视在功率PA很容易计算。它被定义为电流有效值(RMS)和电压有效值(RMS)的乘积,我们在表的第二和第三行中已经测得了电流有效值和电压有效值,所以:

  PA = 0.1307 A x246.9 V ≈ 32.27 W

  因此功率因数为:

  pf ≈ 19.32 W /32.27 W ≈ 0.60

  功率因数总是在0到1的范围内,0表示纯感性或电容性负载,1表示纯电阻性负载,因此0.60与我们对小型交流电机的期望值差不多。

  应用PicoScope示波器大多数电气实验室都会看到的基本设备来查看电源波形的。因为软件中集成有测量和计算功能,便于计算有功功率和视在功率以及功率因数。功率因数值可用于产品的合格性预审测试,并可使您避免因功率因数较低的设备而产生的过多电费。

客户服务热线

18925062548

在线客服