設置
我們將測量主電源臺式風扇的功率因數(shù)。選擇該器具是因為它包含一個小型交流電動機,因此可能具有有趣的電流波形和低功率因數(shù)。測量設備如下:
1.臺式風扇,額定功率為25 W,220 V至240 V.
2.PicoScope 3206 PC示波器。我們可以在PicoScope系列中使用任何雙通道或四通道PC示波器。
3.筆記本電腦運行PicoScope軟件
4.Pico TA009 60 A電流鉗
5.Pico TA041 700 V差分探頭
6.修改了13 A擴展引線。這使得帶電導體與中性導體和接地導體分離并形成環(huán)。電纜采用熱縮套管保護,使整個組件安全地雙重絕緣。
7.主要突破箱。這樣,差分探頭輸入引線上帶有4毫米帶罩的插頭可以安全地連接到主電源。
圖1:Bing設備
設置輸入通道 下一步是添加一些自動測量。使用PicoScope,只需單擊“添加測量”按鈕(數(shù)學按鈕)并選擇源通道和測量類型即可。我們添加了三個測量值:數(shù)學通道的DC平均值(以及平均功率),以及電流和電壓輸入通道的RMS值。測量表顯示平均功率約為19 W,這是我們對該風扇在低功率設置下的預期。這里的計算存在一個小誤差,因為我們在50 ms的周期內(nèi)平均了功率,這不是20 ms周期時間的整數(shù)倍。我們可以通過在示波器視圖上設置兩個20 ms或40 ms的標尺并將測量限制在它們之間的間隔來提高我們的精度
我們將風扇插入改進的延長線,然后我們將其插入電源。然后我們接通電流鉗,按下“ZERO”按鈕并將其鉤在延長線上的帶電導體環(huán)上。電流鉗的BNC引線連接到示波器上的通道A. 然后我們在筆記本電腦上運行PicoScope并將其設置為在通道A上觸發(fā),并從通道A設置菜單中選擇'60 A電流鉗(20 A模式)'自定義探頭。打開風扇后,我們在PicoScope顯示屏上看到了一個嘈雜的,扭曲的正弦波。然后我們打開差分探頭,將其設置為'x100'范圍,并將其連接到示波器的通道B. 通過為通道B選擇“x100”自定義探頭,我們在顯示器上看到了干凈的正弦波240 V波形圖1:嘈雜,失真的正弦波圖2:清潔正弦240 V波形測量和計算
當電流和電壓軌跡以正確的單位顯示時,我們轉(zhuǎn)向PicoScope中的數(shù)學通道功能。這創(chuàng)建了一個新的通道,其外觀類似于輸入通道,但是由一個或多個輸入的數(shù)學函數(shù)形成。在這個實驗中,我們想要計算瞬時功率。單擊數(shù)學通道按鈕(數(shù)學按鈕)打開數(shù)學通道對話框,我們發(fā)現(xiàn)列出了'A * B'功能,并勾選復選框?qū)⑵浯蜷_。(列出了最常見的功能,但是如果你想要的功能不在那里,你可以輸入你自己的等式。)這給了我們第三個通道,顯示了瞬時功率與時間的關(guān)系。默認情況下,PicoScope顯示'?' 作為每個新數(shù)學通道垂直軸上的單位符號,我們將其更改為“W”,表示功率的SI單位。我們還將跡線的顏色更改為綠色以獲得更好的對比度。綠色跡線(底部)顯示瞬時功率在每個電源周期中的變化情況,具體取決于風扇電機的旋轉(zhuǎn)和電流的相位。
計算功率因數(shù)
表中的第二行和第三行顯示RMS電流和RMS電壓。我們現(xiàn)在有足夠的信息來計算功率因數(shù)(pf),其定義如下:pf = PR / PA其中PR是實際功率而PA是視在功率,兩者均在電源波形的一個周期內(nèi)平均。PR = 19.32 WPA,視在功率,易于計算。它被定義為RMS電流和RMS電壓的乘積,我們在表的第二和第三行中有:PA = 0.1307 A x 246.9V≈32.27W所以功率因數(shù)是:pf≈19.32W / 32.27W≈0.60功率因數(shù)始終在0到1的范圍內(nèi),0表示純電感或容性負載,1表示純電阻負載,因此0.60與我們對小型交流電機的預期大致相同。
結(jié)論
我們已經(jīng)看到PicoScope如何僅使用Pico Technology提供的基本設備或大多數(shù)電氣實驗室中的基本設備來查看主電源波形。通過程序內(nèi)置的測量和計算功能,可以輕松計算實際和視在功率以及功率因數(shù)。功率因數(shù)對產(chǎn)品的資格預審測試非常有用,可以節(jié)省因功率因數(shù)低的設備而導致的過多電費。