一個真實的故事

　　國內(nèi)某著名電機(jī)企業(yè)出口奧地利的牽引電機(jī)，在奧地利某公司做試驗時，被告知送檢電機(jī)不合格！

　　該企業(yè)專家在無意中發(fā)現(xiàn)依據(jù)對方的試驗數(shù)據(jù)，可以推算出電機(jī)效率大于1這一明顯違背客觀規(guī)律的結(jié)論。既然如此，其它的數(shù)據(jù)同樣不能作為判斷該電機(jī)不合格的依據(jù)。該專家據(jù)理力爭，算是雙方扯平（算是不辱使命）！

　　你不要說我的電機(jī)不合格，同樣，我也不說你的測試系統(tǒng)不合格！

　　事實上，電機(jī)合不合格是值得討論的。毋庸置疑的是：該測試系統(tǒng)一定是不合格的！

　　而該測試系統(tǒng)的功率分析儀和傳感器，都是經(jīng)過嚴(yán)格溯源的，為什么會不合格呢？其中的奧妙就在于傳感器的角差指標(biāo)！

　　因為，當(dāng)時，國內(nèi)外并無可對該類傳感器進(jìn)行角差溯源的計量檢定機(jī)構(gòu)！

　　此次經(jīng)歷，讓該企業(yè)對電機(jī)試驗測試系統(tǒng)的重要性有了新的認(rèn)識，對該企業(yè)后來整改電機(jī)試驗系統(tǒng)有很大的幫助！

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被遺忘的角差溯源

　　在電壓互感器和電流互感器中，一次信號與二次信號之間的相位差，習(xí)慣稱為角差。角差是電壓互感器和電流互感器非常重要的技術(shù)指標(biāo)。

　　互感器主要用于不含高次諧波的工頻電量測試，對于變頻電機(jī)、變頻器、逆變器、整流器、變流器等電氣設(shè)備的變頻電量測試，互感器已經(jīng)不能勝任，目前應(yīng)用最廣的是霍爾電壓傳感器和霍爾電流傳感器。

　　在霍爾電壓傳感器和霍爾電流傳感器中，我們很少聽到角差的概念。事實上，包括LEM公司在內(nèi)，目前幾乎所有生產(chǎn)的霍爾電壓、電流傳感器均未標(biāo)稱角差指標(biāo)。

　　沒提到不代表不重要！

　　事實上，在變頻電量測量中，傳感器的角差指標(biāo)比互感器角差指標(biāo)更為重要！

　　因為，電壓互感器和電流互感器的主要應(yīng)用場合是電力系統(tǒng)，而眾所周知，在電力系統(tǒng)中，功率因數(shù)被限定在一定的范圍之內(nèi)（通常要求在0.85以上），而角差對功率測量的影響的規(guī)律是：功率因數(shù)越高，影響越小（詳見：不同功率因數(shù)下角差對功率測量準(zhǔn)確度的影響 ）。

　　在變壓器、電機(jī)、變流器等產(chǎn)品的檢試驗中，卻有大量的試驗是在低功率因數(shù)下進(jìn)行的。例如：變壓器的空載試驗和堵轉(zhuǎn)試驗是大型電力變壓器的最主要的試驗；電機(jī)空載試驗是確定電機(jī)效率的主要試驗；為了減小能量消耗，變頻器的負(fù)載試驗在額定電流和極低功率因數(shù)下進(jìn)行，而此時的有功功率，就代表變頻器在額定狀態(tài)下的損耗。

　　變壓器和電機(jī)屬于傳統(tǒng)產(chǎn)品，其試驗方法也相對成熟，因此，早就有專業(yè)針對低功率因數(shù)下功率測量的儀表：低功率因數(shù)功率表（也稱低功率因數(shù)瓦特表）。然而，很少有人注意的是，低功率因數(shù)下，采用低功率因數(shù)功率表只解決了一部分問題。若電壓互感器和電流互感器的角差指標(biāo)得不到控制，功率測量準(zhǔn)確度同樣沒有保障。

　　而在變頻電量測量領(lǐng)域，儀表是新的（冠上各種頭銜的功率分析儀），傳感器是新的（主要是霍爾電壓傳感器和霍爾電流傳感器），大家似乎都忘了還有角差這個概念！

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角差溯源與整體溯源

　　忘了不代表不重要！忽視客觀存在是要付出代價的！

　　然而，霍爾電壓傳感器、霍爾電流傳感器等變頻電量傳感器目前尚未頒布相關(guān)檢定規(guī)程或校準(zhǔn)方法，其角差溯源無公認(rèn)的有效的方法，角差指標(biāo)不易評價。

　　那么，有沒有變通方法呢？

　　方法是有的！

　　角差溯源有困難！功率卻是可以溯源的！我們關(guān)心角差是因為我們要控制低功率因數(shù)下的功率測量準(zhǔn)確度！

　　我們不妨將整個測試系統(tǒng)在低功率因數(shù)下進(jìn)行校準(zhǔn)，而不管具體某個元件的角差指標(biāo)、只要系統(tǒng)在全功率因數(shù)范圍內(nèi)都能準(zhǔn)確測量，就說明系統(tǒng)的綜合角差是滿足測試需要的。

　　上述溯源方法稱之為整體溯源。整體溯源不但可以跳過某些中間環(huán)節(jié)溯源難的問題，還可以提供更具指導(dǎo)意義的精度指標(biāo)——系統(tǒng)精度。

　　然而，整體溯源也存在不足之處：

　　構(gòu)成系統(tǒng)的某個部件損壞或更換都可能影響系統(tǒng)精度指標(biāo)！

　　為了解決這個問題，銀河電氣的解決思路是：將可能影響系統(tǒng)精度的部件全部集成在一個裝置內(nèi)。

　　SP系列變頻功率傳感器就是通過下述方法實現(xiàn)了上述設(shè)計思路的一種新型的變頻電量傳感器。

　　1、將變頻電壓傳感器和變頻電流傳感器組合為變頻功率傳感器。

　　2、在變頻功率傳感器內(nèi)部實現(xiàn)測量，直接輸出數(shù)字信號（前端數(shù)字化），接收、處理、顯示測量結(jié)果的二次儀表只進(jìn)行數(shù)字量的運算，不影響測量精度。

　　而按照上述設(shè)計思路實現(xiàn)的SP系列變頻功率傳感器，具有下述特點和優(yōu)勢：

　　1、易于溯源，并且是整體溯源，傳感器精度決定系統(tǒng)精度！

　　2、前端數(shù)字化產(chǎn)品大大增強(qiáng)了電磁兼容能力，易于實現(xiàn)復(fù)雜電磁環(huán)境下的高精度測量。

　　3、變頻電壓傳感器和變頻電流傳感器組合之后，原先的電壓傳感器、電流傳感器和功率表三處相位補(bǔ)償變成了只需要電壓和電流的相位差的相位補(bǔ)償，補(bǔ)償環(huán)節(jié)減少了，角差指標(biāo)更容易控制，提高了低功率因數(shù)下的功率測量準(zhǔn)確度。

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總結(jié)

　　2014年7月，國家變頻電量測量儀器計量站即通過國家驗收，并開展對外檢定服務(wù)，該計量站作為國內(nèi)唯一的變頻電量一級專業(yè)計量站，可對各種變頻電量變送器、變頻電量傳感器及變頻電量分析儀等變頻電量測量儀器進(jìn)行嚴(yán)格的角差溯源。

　　霍爾電壓傳感器和霍爾電流傳感器早期主要用于控制測量，只對電壓和電流的測量精度負(fù)責(zé)，廠家未對影響功率測量的角差指標(biāo)進(jìn)行控制和補(bǔ)償，也未對角差進(jìn)行標(biāo)定。當(dāng)我們把這類傳感器用于功率測量，尤其是低功率因數(shù)下的功率測量時，一定要采用有效的方法對傳感器或系統(tǒng)的角差進(jìn)行驗證，最有效的辦法就是讓廠家對角差指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)定并提供角差溯源證書或通過整體溯源的方式提供可替代角差溯源的系統(tǒng)校準(zhǔn)證書。

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