功率分析儀是用來監(jiān)測電能質(zhì)量的工具。電路中電的傳輸速率稱為電功率。電功率以瓦特-焦耳每秒為單位。發(fā)電有多種方法。我們在家中使用的電力通常由發(fā)電機(jī)產(chǎn)生，并通過電網(wǎng)供應(yīng)給家庭和工業(yè)。這項任務(wù)是由電力工業(yè)來完成的。電能質(zhì)量的不必要變化可能導(dǎo)致故障或損壞敏感設(shè)備。因此，經(jīng)常性地監(jiān)測電能質(zhì)量是至關(guān)重要的。
什么是功率分析儀？
功率分析儀，又稱電能質(zhì)量分析儀，是用來監(jiān)測設(shè)備電能質(zhì)量的設(shè)備。電能質(zhì)量通常被理解為電源/電源與插入的負(fù)載之間的兼容性，以便負(fù)載能夠正常工作。當(dāng)電能質(zhì)量較低時，負(fù)載可能損壞或發(fā)生故障。造成電能質(zhì)量差的原因有很多。
電壓、信號頻率和波形是衡量電能質(zhì)量的主要因素。當(dāng)電源電壓穩(wěn)定在規(guī)定范圍內(nèi)，交流頻率穩(wěn)定且接近額定值且電壓曲線平滑時，即認(rèn)為電能質(zhì)量良好。
由于供電中斷、電壓幅值變化、暫態(tài)電流、交流電源諧波升高等原因，電能質(zhì)量可能會發(fā)生變化。對于電能質(zhì)量故障排除，功率分析儀有助于校準(zhǔn)和消除電力中出現(xiàn)的電壓驟降、膨脹、諧波、不平衡等問題。
電路圖
為了了解功率分析儀的工作原理，讓我們看看它的電路。
功率分析儀電路圖
典型的功率分析儀由兩個隔離的電壓和電流輸入通道組成。電壓輸入有一個衰減器，電流輸入有一個內(nèi)置的電流分流器。對這些輸入信號進(jìn)行高速采樣處理。它還包含一個FPGA單元來連接所有其他單元。提供了一個的CPU，它從DSP接收輸入，用于顯示結(jié)果、存儲結(jié)果并通過無線信道傳輸。
功率分析儀連接
在電力工業(yè)中，電力是由發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的。然后這些電能在輸電線路上傳輸，通過這個網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分配，到達(dá)終端用戶附近的電能表。為了有效監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)中的電力，功率分析儀安裝在三個重要位置——主配電盤、配電盤、二次配電盤。
電源-該階段由高性能設(shè)備組成，需要的監(jiān)控。在此階段使用的功率分析儀必須具有附加功能。
配電盤-在此階段，功率分析儀專門用于記錄電氣參數(shù)，并在發(fā)現(xiàn)任何異常情況時報告警報。
次級配電盤——這些功率分析儀專用于監(jiān)測和記錄連接到傳輸線末端的負(fù)載數(shù)據(jù)。這些提供了有關(guān)每個負(fù)載的狀態(tài)和功耗的完整信息。
測量電參數(shù)有兩種方法。直流測量-對于這種類型的測量電路應(yīng)該是開路的。間接電流測量-在這里，電流互感器夾具連接到導(dǎo)線上以測量電流。根據(jù)操作領(lǐng)域的不同，有不同類型的功率分析儀用于不同的應(yīng)用。
對于維護(hù)和檢查任務(wù)，好使用帶夾具的功率分析儀。這些不需要任何額外的連接。三相功率分析儀有三個夾具同時測量輸入。
如果測量電流在功率分析儀大額定輸入電流范圍內(nèi)，則載流電纜可直接連接到功率分析儀輸入端。如果測量電流超過額定輸入限值，則使用外部電流互感器將電流轉(zhuǎn)換為電壓或電流信號，以便功率分析儀直接測量。
功率分析儀工作原理
功率分析儀用于測量交流電路（AC）或直流系統(tǒng)（DC）中的電能質(zhì)量。在測量交流電路的電能質(zhì)量時，它使用了不同的電路考慮因素。
現(xiàn)代功率分析儀是便攜式的，可以使用無線媒介傳輸信息。分析儀的每個通道都有一個開關(guān)，可以連接到內(nèi)部或外部衰減器，以獲得電壓和電流特技。接著是高阻抗緩沖器、一系列增益級和A/D轉(zhuǎn)換器。
數(shù)字信號處理器控制所處理輸入的增益和A/D轉(zhuǎn)換。前部提供了一個自動調(diào)零開關(guān)，以確保直流。
該功率分析儀可測量各種參數(shù)，如W、VA、VAr、功率因數(shù)、相位、真均方根值、基波諧波、TIF、阻抗、電壓浪涌等。功率分析儀的整個操作可通過串行接口、LAN或GPIB接口進(jìn)行控制。
這里使用的電流分流器提供非常寬的帶寬和小的相移。電壓衰減器有助于實現(xiàn)與電流分流響應(yīng)相匹配的寬帶寬響應(yīng)。在這里，兩個通道都是數(shù)字校準(zhǔn)，不需要任何物理調(diào)整。
通常，測量電信號的真有效值時間周期是任何測量儀器的關(guān)鍵任務(wù)。當(dāng)應(yīng)用于交流信號時，這種測量就成為一項復(fù)雜的任務(wù)。
當(dāng)涉及到交流信號來計算交流波形的真有效值時，必須計算整個交流頻率周期的平均值。這就是電路的基頻。
交流功率分析儀以模擬波形顯示輸出。這里使用內(nèi)置示波器來顯示輸出。對于直流功率分析儀，顯示器用于顯示數(shù)字。
高級功率分析儀
除了功率測量，一個創(chuàng)新的功率分析儀可以提供其他各種因素的信息。這些的功率分析儀通常用于測量機(jī)械能值，如扭矩和轉(zhuǎn)速。這些被認(rèn)為是制造應(yīng)用中的關(guān)鍵因素。
這為測量機(jī)電系統(tǒng)的性能和效率提供了數(shù)據(jù)。高級功率分析儀執(zhí)行的一些附加計算包括：
效率映射。
快進(jìn)變換。
諧波分析。
基本力量。
RMS值。
空間矢量和DQ電流，以及極坐標(biāo)圖和對稱圖
功率分析儀測量
根據(jù)制造商和型號的不同，功率分析儀可以進(jìn)行各種測量。但是每個功率分析儀必須計算的典型測量值有電壓、電流、功率、電壓峰值參數(shù)、平均參數(shù)、均方根值、諧波、相位等?！，F(xiàn)代功率分析儀通常具有存儲數(shù)據(jù)和記錄數(shù)據(jù)的能力。這些數(shù)據(jù)通常存儲在船上，以后可以下載或顯示在屏幕上。
功率分析儀還可以通過以太網(wǎng)或USB與其他計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信或共享，以進(jìn)行進(jìn)一步的分析。
應(yīng)用
隨著電子產(chǎn)品使用量的增加和電力負(fù)荷靈敏度的提高，電能質(zhì)量測量已成為一項重要的任務(wù)。功率分析儀的其他一些應(yīng)用如下：
確定電氣問題。
記錄所消耗電能的總成本。
實時獲取各種電氣變量的信息，以達(dá)到大的能源效率。
控制和減少不必要的用電。
用于變速電機(jī)驅(qū)動分析的功率測量。
測量LED驅(qū)動器的效率和電能質(zhì)量。
使用備用電源分析軟件。
公用事業(yè)、變電站、電力工業(yè)包括各種變壓器、發(fā)電機(jī)和配電網(wǎng)。為了保持此類系統(tǒng)的理想功能，有必要對功率分析儀等設(shè)備進(jìn)行定期監(jiān)測和故障排除。只需連接工具，以數(shù)字或圖形方式查看狀態(tài)，記錄數(shù)據(jù)，并與其他系統(tǒng)共享以進(jìn)行進(jìn)一步分析。
制造商面臨的電氣問題可能導(dǎo)致生產(chǎn)率和機(jī)器性能下降，同時增加電氣成本。在這種情況下，一個好的功率分析器可以幫助捕捉、解釋和診斷問題。