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    測量視在功率時的注意事項

    交流穩定電源與市電電源的測量值不同

    在工業用設備中,使用大功率的產品較多,因此,有使用VA值表示耗電量的慣例。此外,有些產品由于沒有安裝改善功率因數的轉換器,輸入波形直接采用了電容器輸入型,在調查工廠的生產數據時,時常會收到“功率值和產品標準不符”的投訴。
    下面我們來驗證一下發生這個問題的原因。

    將某個檢測儀作為負載,分別測量了使用交流穩定電源(PCR2000M)時和使用市電電源時的情況。

    如上表所示,盡管電源電壓本身高出0.7%左右,但電流的rms低-4.6%,甚至峰值低-7.9%以上。此外,由于電流降低,導致視在功率也下降了4%左右。

    從各自的波形比較中也可看出,峰值電流下降。

    系列1:電壓波形(單位:V)
    系列2:電流波形(單位:A)

    (1)使用PCR2000M+KPM1000測量時的波形

    (2)市電線路(實驗臺的插座)

    對上述曲線進行比較后發現,下面的曲線的藍線(=電壓)在峰值附近出現了畸變。這是什么原因造成的呢?

    下圖是測量IEC61000-3-3 閃變時的測量電路,其中包含了R和jx。
    這就是線路阻抗。

    據稱,線路阻抗值是從各種配電系統的實測值中求得的中位數。

    該數值為
    RA = 0.24Ω jXA = 0.15Ω at 50Hz
    RN = 0.16Ω jXN = 0.10Ω at 50Hz

    因此,合計為0.4Ω+jx0.25Ω,相對于50Hz,具有約0.472Ω的合成阻抗。

    通過計算得知,在上述線路阻抗的系統中,峰值電流下的電壓下降為0.472Ω×2.958(A)=1.39(V),而實際使用電容器輸入的波形時,由于含有更高的頻率成分,因此,阻抗成分導致的峰值電壓下降會比上述數值高很多。
    這種電壓下降就是電壓畸變的真相。

    和在低阻抗系統中試驗時相比,使用上述電路測量的電流必然會變小,因此,在確定產品的技術規格時,需要注意以下兩點:

    • 如果是小容量的設備,使用交流穩定電源的輸出進行測量。

    • 如果是大容量的設備,盡可能接近配電柜,使用更粗的電纜進行測量。

    如果認為這只不過是不到100W的設備…,而在評價時通過從電源插座測得的值確定產品的技術規格,余量就會變小,這一點需要注意。

    TEXT BY
    矢島 芳昭
    解決方案推進部 SE課 高級專家

    [專業領域]
    各種低頻EMC標準
    高次諧波,閃變檢測技術
    模擬電路設計(高精度檢測)
    應用軟件開發(C#,VB.net,Excel VBA)

    [主要產品開發業績]
    高次諧波/閃變分析儀 KHA系列
    精密DC電源 KDS6-0.2TR,標準信號發生器 KSG4310

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