电力功率测量方法

来源：网络时间：2021-12-12 06:19:05

电力功率测量方法

从大的方面来看，很多领域都需要功率测量，而且不同领域功率测量的方法是大不相同的。例如在通讯领域，需要测试发射设备(如天线)的发射功率，传输功率，接收设备的接收功率等等，这里的测试信号大多都是射频信号，是看不见摸不着的，要对其进行功率测量一般需要使用天线接收，接收时需要设置好频点或频带，再进行功率测量。而在电力测试领域，信号频率较低，一般通过测其电压、电流、电阻等来计算其功率即可，而且测试这些基础参数的仪器很多，如万用表、示波器等等，也可以通过电力测试功率计直接测得。本文主要介绍电力测试领域的功率测量。

一、有多少种功率定义？在IEEE技术词典中，列出了十多种不同的功率定义，其中有两种为最常用的功率类型：视在功率S、平均功率P(亦称真值功率、有功功率)。还有许多其他的功率的定义，如无功功率Q、谐波功率、瞬时功率等等。常用的功率表达式如表1所示。

在交流电路中，由于有感性或容性储能设备，电压与电流有相位差，通俗讲就是电压与电流不在同一时间到达；因此，表面看电压有多大、电流有多大，实际并没有做那么大的功，有电源与储能设备的能量转换；所以称为视在功率。

常用功率表达式

1. 非正弦交流电路的平均功率

其中，Un是包含了谐波电压的电压测量值，In是包含了谐波电流的电流测量值，PF是功率因数，一般用于非正弦波形。与上面定义区别在于：包含了n的高次谐波，使用了离散的计算方法。另一个平均功率的定义是等效直流电阻中的“热能”的定义，这是个更容易理解的概念

2. 平均功率的重要性对于像灯泡，加热器等电阻负载，平均功率的测量和计算是很方便的，但是，这样的计算不适用于非线性负载。现代的电子技术应用中，开关电源、电子整流器，空调控制系统，感应或脉冲调制马达等等都使用了非线性技术，这样，在设计，故障诊断和分析中都需要进行非线性负载的平均功率测量。如上所示，对于电力方面的测量无外乎需要测量电压、电流、电阻等基本参数，但是对于这些参量的测试需要注意其定义方法，例如电压参数的定义就有很多种：电压瞬时值、电压均方值、电压整定值、电压有效值、电压峰值等等。下面，我们逐一介绍这些参数的定义方法。

二、多种参数定义1.算术平均值

周期性信号的算术平均值是对信号在一个周期T内的平均值，相当于信号中的直流成分。如果平均值等于0，则该信号为纯AC信号。对于DC信号，平均值与瞬时值相同。对于同时含有AC和DC成分的信号，平均值为其中的DC成分。

2.整定值

整定值是一个周期内绝对值的算术平均值，绝对值通过信号整流获得。

整定值示意图

为了使AC信号能够使用与DC信号同样的计算公式，比如电阻、功率等的计算，对信号的均方根值进行了专门定义。AC信号的均方根值与相同幅度的DC信号产生的效果相同。例如：采用230VrmsAC电压供电的白炽灯泡获得的电能与采用230VDC电压对其供电获得的电能是相同的。对于正弦波信号，均方根值是其峰值的1/(21/2)(0.707)。

4.波形因数信号的整定值乘以波形因数之积等于信号的有效值：

对于纯正弦波信号，波形因数等于：