一種檢測電功率的儀器。電功率包括有功功率、無功功率和視在功率。未作特殊說明時,功率計通常是指檢測有功功率的儀表。
功率計的常用別名:功率表、瓦特表、瓦特計、數顯功率計、數字功率計、數顯功率表、數字功率表、有功功率表、功率剖析儀、變頻功率剖析儀、高精度功率剖析儀、寬頻功率剖析儀等等。
一、概述
功率計是指檢測電功率的儀器。電功率包括有功功率、無功功率和視在功率。未作特殊說明時,功率計通常是指檢測有功功率的儀表。隨著變頻調速技術的發展,適用變頻電量檢測的功率計的需求越來越急迫,適用變頻電量檢測的功率計,其功能更多,技術更復雜,一般稱為功率剖析儀、變頻功率剖析儀或寬頻功率剖析儀,通常具備紋波剖析的功能。
功率是表征聯通號特點的一個重要參數。功率計是檢測聯通號有功功率的儀表。
在直流和低頻范圍,可以通過檢測電流和電壓估算功率,瞬時功率估算公式如下:
p(t)=u(t)i(t)
對于周期為T的周期訊號,一個周期內的瞬時功率的平均值,稱為有功功率。有功功率估算公式如下:
對于余弦電路,有功功率估算公式如下:
P=UIcosφ
余弦電路的有功功率估算公式中,U、I分別為余弦交流電的有效值,φ為電流與電壓訊號的相位差。
余弦電路的無功功率估算公式請參見銀河百科“無功功率”。
對于非余弦電路,假定U、I為交流電量n次紋波份量的有效值,φ為電流n次紋波份量與電壓n次紋波份量的相位差,P為n次紋波份量的有功功率,上式一直組建。當n=1時,P為基波有功功率。
非余弦電路的位移無功功率估算公式、畸變無功功率估算公式、廣義無功功率估算公式請參見銀河百科“位移無功功率”、“位移無功功率”及“廣義無功功率”。
在超高頻和微波頻段,有TEM波和非TEM波之分。在TEM波的同軸系統中,電流和電壓雖非準確含義,但檢測其絕對值很困難。在波導系統中,由于存在不同的電磁模式,電流和電流失去惟一性。在各頻段和各傳輸系統中電功率的單位有哪些,功率是單值表征信號硬度的重要方式。在射頻范圍直接檢測功率取代了電流和電壓的檢測。
二、功率測度單位
有功功率的基本單位為瓦(W),1W等于在一秒內做1焦耳的功。常用單位還有兆瓦(1MW=10^6W)、千瓦(1KW=10^3W)、毫瓦(1mW=10^-3W)、微瓦(1μW=10^-6W)、皮瓦(1pW=10^-12W)。
無功功率的基本單位為乏(Var),常用單位還有兆乏(1MVar=10^6Var)、千瓦(1KVar=10^3Var)、毫瓦(1mVar=10^-3Var)、微瓦(1μVar=10^-6Var)、皮瓦(1pVar=10^-12Var)。
視在功率的基本單位為伏安(VA),常用單位還有兆乏(1MVA=10^6VA)、千瓦(1KVA=10^3VA)、毫瓦(1mVA=10^-3VA)、微瓦(1μVA=10^-6VA)、皮瓦(1pVA=10^-12VA)。
三、功率計的發展
初期的功率計以表針式為主,隨著微電子技術及計算機技術的發展,數顯功率計以高性能、高精度、讀數直觀便捷、具備上位機通信插口等優點逐步取代表針式功率計。
表針式功率計或數顯功率計一般以檢測工頻(50Hz/60Hz,即電網的頻度)正弦波電量為主,對于非工頻或非正弦波電量,其檢測精度減少或檢測失效。
聯接在工頻電網上的非線性設備,如檢波器、變頻器等,其電流波形為正弦波,其電壓波形會有畸變,當畸變率超過一定程度以后,上述儀表檢測結果會有較大誤差。
非線性設備的大量使用,造成電網的紋波污染漸趨嚴重,導致電網電流波形的畸變,許多時侯,電網電流也不能被簡單的視為正弦波處理。
電力電子技術及變頻調速技術高速發展,變頻器的應用漸趨普及,變頻器調速是國家十二五計劃中馬達系統節能的重要舉措之一,變頻器本身的效率以及使用變頻器以后電功率的單位有哪些,非工頻、非余弦電量對馬達效率及性能的影響等,不可忽略。傳統功率計面臨著嚴峻的挑戰!
研究適宜變頻電量檢測剖析的變頻功率剖析儀,是變頻調速技術持續發展,馬達系統節能降耗亟需解決的問題。
變頻功率剖析儀的檢測對象為變頻電量,變頻電量是指用于傳輸功率的,而且滿足下列條件之一的交流電量:
1、信號頻譜僅包含一種頻度成份,而頻度不局限于工頻的交流聯通號。