《電子技術(shù)應(yīng)用》
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為什么功率因數(shù)會出現(xiàn)負(fù)值?

2019-06-07
關(guān)鍵詞: RMS 傳感器 PF

  參考功率分析儀手冊,可參閱到有功功率P計(jì)算是瞬時(shí)的電壓電流相乘后求平均(,n為采樣點(diǎn)數(shù),由測量區(qū)間決定)。功率因數(shù)PF=P/S。其中S為視在功率,且一直為正值,所儀功率因數(shù)PF的正負(fù)跟隨P的變化,當(dāng)P為負(fù)時(shí),PF也就是負(fù)了。

  1.發(fā)電系統(tǒng)

  參考IEC60375標(biāo)準(zhǔn),功率因數(shù)PF=P/S,正負(fù)號由有功功率的方向決定。有功功率P和功率因數(shù)PF處于四象限運(yùn)行,指示了測評點(diǎn)的發(fā)電/用電特性。當(dāng)被測負(fù)載是發(fā)電的,按照IEC標(biāo)準(zhǔn),位于第二、第三象限時(shí),此時(shí)功率因數(shù)PF為負(fù)值。

  

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  2.接線錯(cuò)誤

  現(xiàn)場實(shí)測時(shí),若線路電流超過測量儀器本身最大允許的rms和峰值,需要外接傳感器或者電流鉗等擴(kuò)展測量范圍,傳感器、電流鉗的方向一定要和我們的接線示意圖的方向一致,按照電流從源流向設(shè)備,是從源電壓的正極流出,負(fù)極流入來接線。若接線人員操作疏忽,接線時(shí)電壓或者電流有線接反,就會導(dǎo)致有功功率為負(fù)值,功率因數(shù)PF也就出現(xiàn)負(fù)值了。注意:不外接傳感器,直接測量時(shí),也需注意電壓電流方向,接錯(cuò)方向也會出現(xiàn)負(fù)值。

  

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  3. 被測信號本身特性

  電壓U、電流I基波頻率不相關(guān)時(shí),長期累計(jì)平均功率P趨于0,短期內(nèi)受不同更新周期計(jì)算起點(diǎn)影響,累積平均功率不能抵消,不同計(jì)算起點(diǎn)累計(jì)的正負(fù)會有所不同,P會出現(xiàn)正負(fù)跳動。PF正負(fù)跟隨P,此時(shí)PF也會出現(xiàn)正負(fù)跳變。U、I波形圖舉例下圖。

  

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  4.負(fù)載因素

  負(fù)載接近純感性或者純?nèi)菪裕捎趦x器本身精度或者外界噪聲會引起U、I相位角在90°附近變化,從而出現(xiàn)P正負(fù)跳變。PF正負(fù)跟隨P,此時(shí)PF也會出現(xiàn)正負(fù)跳變。

  

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  5.接線方式選擇3P3W(3V3A)時(shí),某些相是負(fù)值

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  3V3A實(shí)質(zhì)為兩瓦特計(jì)法,三相總功率為P1+P2(相關(guān)推導(dǎo)不在本文講解,可參考往期微信文章《測量三相三線系統(tǒng)的三大誤區(qū)》)。

  本文以Y型負(fù)載為例(針對測量儀器,負(fù)載看作一個(gè)整體,不論是△或星型都是三根線進(jìn)去,總功率也是P=P1+P2),如圖 5 3V3A接線方式,測試的是線電壓和相電流,所以每個(gè)輸入單元的電壓和電流的相位角與實(shí)際負(fù)載的相位角不同。R相電流I1和R-T電壓U13接到一個(gè)功率測量單元,計(jì)算的功率記為P1=I1?U13;S相電流I2和S-T電壓U23接到一個(gè)功率測量單元,功率記為P2=I2?U23;T相電流I3和R-S電壓U12接到一個(gè)功率測量單元,計(jì)算的功率記為P3=I3?U12。

  結(jié)合圖7,在三相平衡系統(tǒng)中,電壓為基準(zhǔn),電流超前電壓為正(﹢),電流滯后電壓為負(fù)(-)。

  l 當(dāng)阻性平衡負(fù)載時(shí),U13(URT)和I1(IR)的夾角﹢30°,此時(shí)P1>0;U23(UST)和I2(IS)的夾角-30°,此時(shí)P2>0;U12(URS)和I3(IT)的夾角+90°,P3=0。

  l 感性平衡負(fù)載時(shí),相比阻性電壓超前電流,電壓將逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)一定角度α,P3>0,當(dāng)α大于60°時(shí)加上純阻性時(shí)UST超前I2的 30°夾角,共大于90°,則P2<0。

  l 容性平衡負(fù)載時(shí),相比阻性電壓落后電流,電壓將順時(shí)針旋轉(zhuǎn)一定角度α,P3<0,當(dāng)α大于60°時(shí)加上純阻性時(shí)URT落后I1的 30°夾角,共大于90°,則P1<0。

  

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  現(xiàn)場測試時(shí),遇到有功功率為負(fù)、功率因數(shù)為負(fù)、效率為負(fù)等情況時(shí),不一定是測量儀器出現(xiàn)了問題,可能和現(xiàn)場測試工況和被測信號等有關(guān)。本文幾種常見的功率因數(shù)為負(fù)情況已和大家分享(現(xiàn)場測試情況不局限以上),希望給您測試測量帶來幫助。

  

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