横河大学：功率计测试基础

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功率计/功率分析仪是做什么用的？

电能经过转换，可以成为电热器或者电炉的热量、发动机的旋转力、荧光灯或水银灯的光能等各种能量。

测量用电设备电功率的测量仪叫做功率计或者功率分析仪。

通过使用功率分析仪，可以将无法感知的电功率信号转换成肉眼可观测的数值(电功率值)形式，得知该电功率值的增减，由此可以掌握电器的性能以及节能情况。

在对消耗电力的产品进行开发和评价的时候，功率分析仪是不可或缺的测量仪器。

功率分析仪可覆盖的领域

节能环保是人类社会可持续发展的重要命题，所谓节能，最主要的就是通过节省各种电功率的消耗以及不断开发清洁的可再生能源来实现。所以在此意义上，功率分析仪是实现节能环保的必备工具。

功率计原理

P(W)＝ V x I

功率测量和功率计的种类

功率测量和功率计

通过功率测量，可以使无法看见的信号(功率)可视化。

通过查看功率值的增减，能够掌握节能情况。

1.模拟方法1

模拟显示（指针显示）

商用频率。低廉

2. 模拟方法2

数字显示型

带宽约数十kHz。约1990年～

3. 数字方式

测量100kHz～1MHz宽频带

高精度、高稳定性。约2000年～

数字方式功率分析仪

数字式功率计内部构成如下图所示：

功率计测量项目

1. 基本项目：

电压/电流(rms值、mean值、DC值、交流成分)、功率(有功功率、视在功率、无功功率)、功率因数、相位角、效率

电压或电流的频率(交流场合)

电流积分(Ah)、有功功率积分(Wh)测量

谐波(电压/电流有效值、功率基波成分、各次谐波成分、总谐波含量)

2. 其他应用：

电压、电流波形显示

电机评价(扭矩、转速、机械功率、效率)

功率的概念

功率分为3种，即视在功率、有功功率、无功功率。

通常，功率是指有功功率。

1.有功功率 (Active Power)：负载实际消耗的功率。

单位是瓦特(W)，物理量符号是P。

2.无功功率 (Reactive Power)：不会因负载和电源往复而消耗的功率。

单位是乏(var)，物理量符号是Q。

3.视在功率 (Apparent Power)：视在功率是电压与电流的乘积。

单位是伏安(VA)，物理量符号是S。

功率计功率测量原理

有功功率

电压及电流的测量方式

电压及电流的测量方式(模式)共有5种：RMS，MEAN，RMEAN，DC，AC

1. RMS(真有效值)：

产生与向电阻元件施加直流电时的功耗相等能量的交流值。

(例如，1Vrms与1Vdc可以产生相同的能量。)

2. MEAN(校正到真有效值的整流平均值):

输入正弦波时，可以获得与RMS相同值的廉价测量方法。

测量波形绝对值的平均值，换算成有效值表示。

对于正弦波，与RMS方式为相同值；对于失真波形，则为不同值。

注意：MEAN的含义并非单纯的平均值。MEAN在英语中意为平均值，在示波器上通常指单纯平均值。

3. RMEAN(整流平均值)：

没有系数乘以MEAN值的测量模式。

4. DC(简单平均值)：

测量区间的单纯平均值。

5. AC(交流分量)：

从真实有效值的平方减去直流分量的平方所得值的根。仅交流分量的值

电压、电流的测量

交流的电压、电流测量的方式

电压、电流测量时可以改变测量模式。有功功率测量与测量模式的设定无关。

WT3000(E)需要手动切换电压、电流测量的模式

WT1800E和WT5000已经取消了测量模式选择键，可以同时显示不同模式的数值

WT3000E

WT1800E

峰值因数

峰值因数(CF：Crest Factor)：波形的峰值与有效值之比。也被称为峰值因数。峰值因数=峰值/有效值

测量仪器侧（功率计等）的峰值因数有2种表示方式：

1. 最小有效输入时，允许峰值的规格。WT为CF=300

由于WT的最小有效输入为额定量程的1％，因此150V量程的1％将为1.5V。此外，150V量程的峰值为450Vpk。因此，峰值因数＝450V÷1.5V＝300。

2. 额定输入量程时，允许峰值的规格。

WT为CF3或CF6时150V量程峰值的规定的表示方式。CF3表示可以输入额定量程多少倍的峰值。即，150V量程的峰值可以输入450Vpk以内的值。测量仪器（WT）的峰值因数规格值为"CF3"时，如果选择了2Arms量程，则允许6Apeak以内。