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基波功率

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  • 發(fā)布時(shí)間:2013/9/23 11:03:12
  • 作者:銀河電氣

一、定義

  由電壓和電流的基波分量所決定的有功功率。數(shù)值上等于電壓基波分量有效值、電流基波分量有效值、電壓基波分量與電流基波分量的相位差的余弦三者的乘積。

二、計(jì)算

  一個(gè)周期信號(hào)可以通過(guò)傅里葉變換分解為直流分量c0和不同頻率的正弦信號(hào)的線(xiàn)性疊加:

   

  其中,cm表示m次諧波的幅值,其角頻率為mω,初始相位為φm,其有效值為cm/√2。

  當(dāng)m=1時(shí), 

  為基波分量的表達(dá)式,其角頻率為ω,初始相位為φ1,其方均根值c1/√2稱(chēng)為基波有效值。

  ω/2π為基波分量的頻率,稱(chēng)為基波頻率,基波分量的頻率等于交流信號(hào)的頻率。而m次諧波的頻率為基波頻率的整數(shù)倍(m倍)。

  假設(shè)電壓的基波分量表達(dá)式為:,基波有效值為um;

  假設(shè)電流的基波分量表達(dá)式為:,基波有效值為im。

  那么,基波功率的瞬時(shí)表達(dá)式為:

  

  

  

  

  基波功率一般指上述表達(dá)式在一個(gè)周期內(nèi)的平均值。

  顯然上述表達(dá)式中 ,在一個(gè)周期內(nèi)的均值為零。

  因此,基波功率為:。

三、功率的基本概念

  1、有功功率----又叫平均功率。交流電的瞬時(shí)功率不是一個(gè)恒定值,功率在一個(gè)周期內(nèi)的平均值叫做有功功率,它是指在電路中電阻部分所消耗的功率,以字母P表示,單位瓦特(w)。P= U* I*cosφ,即額定電壓乘額定電流再乘功率因數(shù)。

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  2、視在功率----在具有電阻和電抗的電路內(nèi),電壓與電流的乘積叫做視在功率,用字母S來(lái)表示,單位為伏安(VA)。S=UI。

  3、無(wú)功功率----在具有電感和電容的電路里,這些儲(chǔ)能元件在半周期的時(shí)間里把電源能量變成磁場(chǎng)(或電場(chǎng))的能量存起來(lái),在另半周期的時(shí)間里對(duì)已存的磁場(chǎng)(或電場(chǎng))能量送還給電源。它們只是與電源進(jìn)行能量交換,并沒(méi)有真正消耗能量。我們把與電源交換能量的速率的振幅值叫做無(wú)功功率。用字母Q表示,單位為乏(Var)。Q= U* I*sinφ。

  4、功率因數(shù)----在直流電路里,電壓乘電流就是有功功率。但在交流電路里,電壓乘電流是視在功率,而能起到做功的一部分功率(即有功功率)將小于視在功率。有功功率與視在功率之比叫做功率因數(shù),以COSφ表示。COSφ=P/S。

  基波功率因數(shù)(DPF)—基波有功功率與視在功率之比,即基波電流與基波電壓夾角的余弦(Cosφ)。

  全功率因數(shù)(PF)—在計(jì)算時(shí)利用整個(gè)RMS值,即包括基波和所有諧波。如果存在諧波那么PF將小于DPF。

四、基波功率測(cè)量

  如今,在節(jié)能環(huán)保的時(shí)代,基波功率的測(cè)量顯得尤為關(guān)鍵,選擇合適儀器作為測(cè)量設(shè)備尤為重要。譬如在變頻器供電的電機(jī)試驗(yàn)臺(tái);

  變頻器的輸出的PWM電壓波形含有大量的高次諧波,而電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩主要依賴(lài)于基波電壓有效值(H01,即一次諧波)。因此,電機(jī)試驗(yàn)需要測(cè)量的電壓值,以及變頻器上指示的電壓值都是指基波電壓有效值。目前,關(guān)于變頻電機(jī)的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)較少,《IEC60349-2:2002電力牽引軌道機(jī)車(chē)車(chē)輛和公路車(chē)輛用旋轉(zhuǎn)電機(jī)-第2部分:電子變流器供電的交流電動(dòng)機(jī)》中已明確指出:電壓測(cè)量采用基波有效值。

  WP4000變頻功率分析儀在高速采樣基礎(chǔ)上,對(duì)采樣信號(hào)進(jìn)行頻譜分析,實(shí)時(shí)運(yùn)算被測(cè)信號(hào)的基波有效值(H01),該方式適用任意調(diào)制方式的PWM信號(hào)及其它任意正弦、非正弦信號(hào)的有效值測(cè)試。

基波測(cè)量

基波功率測(cè)量?jī)x器-WP4000變頻功率分析儀


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