利用Pico示波器分析電源及其功率因數
發布時間:2015-07-20 責任編輯:tomruanduo
【導讀】Pico示波器可以作為示波器、信號發生器,頻譜分析儀,也可以作為一台功率分析儀。利用Pico示波器內置的高級數學函數功能測量電源功率,計算出功率因數。我們將以台扇為例子,完成電源分析及其功率因數實驗。
1、係統配置
本實驗之所以台扇為例,是因為其內置一個小的交流電動機,能夠產生一個典型的電流波形和低的功率因子。
測試儀器如下:
台扇,額定功率25W,220V~240V
PicoScope 3206 PC示波器(2通道
筆記本電腦,安裝PicoScope 6 軟件
Pico TA009 60A 電流鉗
Pico TA041 700V差分探頭
改良的延長線,主要將火線和地線分開,用熱收縮套管保護,以起到雙絕緣的效果
電源接線盒,便於差分探頭輸入端4mm插頭安全的插接在電源上。

2、通道設置
將風扇插入改良過的延長線中,然後再插入電源。打開電流鉗,按“ZERO”按鈕歸零,然後將電流鉗夾在延長線的火線上,電流鉗BNC端連接到示波器的A通道。打開筆記本電腦上的PicoScope 6軟件,設置A通道觸發,選擇A通道定製探頭中的”60A current clamp(20A mode)”選項。之後,打開風扇,我們看到一個PicoScope界麵顯示一個有噪聲的失真的正弦波形(Figure 1)。
打開差分探頭,設置x100檔位,連接到B通道,選擇x100 定製探頭,然後我們看到一個幹淨的240V正弦波(Figure 2)。

3、測量和計算
在采集到風扇的電壓和電流波形之後,我們就可以用Picoshiboqideshuxuetongdaogongneng。shouxianchuangjianyigexintongdao,kanqilaileisiyushurutongdao,danshiqueshiduiyigehuoduogetongdaojinxingshuxueyunsuandedaode。gaishiyanzhong,womenxuyaojisuanshunshigonglv。tongguocaidan”工具>數學通道“打開一個數學通道對話框,然後勾選羅列在對話框中的“A*B函數“(對話框中羅列了常用的函數,如果沒有您需要的函數,可以自己用公式創建一個)。這樣就創建了第三個通道,用於顯示瞬時功率隨時間的變化。默認情況下,該功率通道垂直軸的單位是”?“,因此我們需要將其改為”W“,guojidanweizhizhongdewate。womenyekeyijianggaitongdaoquxiandeyansegaiweilvse,zheyangduibigengjiamingxian。lvsequxianxianshimeigegongpinzhouqineishunshigonglvsuizhedianshanfadongjidexuanzhuanhedianliuxiangweidebianhuaqingkuang(如Figure3所示)。
接下來是添加一個自動測量值。在PicoScope 6中有一個快捷按鈕,點擊打開增加測量值對話框,選擇通道源和測量值類型。這裏增加3個測量值:數學通道中的DC平均值,輸入電流和電壓的RMS值(如Figure4所示)。

測量表格中顯示該設備運行的平均功率是19W,這也正好跟風扇低功率模式下的值相符。不過還有一點小小的錯誤,這裏測試的是50ms內的平均電源功率,卻不是20ms的整數倍周期的平均功率。我們其實可以通過兩個標尺來將測量值的計算時長限製在20ms或者40ms內,從而達到精確測量的。
計算功率因子
測量表格中的第二行和第三行分別是電流和電壓的RMS值。現在我們有足夠的數據來評估功率因子(pf),計算公式如下:
pf= PR/PA,其中PR是實際功率,PA是視在功率,兩者都是一個電源周期下的平均值。
PR=19.32W,視在功率PA也是很容易計算的。它是由產品電流和電壓的RMS值來計算的。PA=0.1307A×246.9V≈32.27 W
所以功率因子 Pf≈19.32W/32.27W≈0.60。功率因子總是在0~1的範圍內,0表示純電容或電感負載,1表示純電阻負載,因此0.60是一個小的AC電動機的期望值。
利用Picoruanjianzhongneizhidecelianghejisuangongneng,henrongyijisuanchushebeideshijigonglv,shizaigonglvhegonglvyinzi。gonglvyinzicanshuduichanpindezigeyushenceshifeichangyoubangzhu,jieyueceshichengben。
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