實(shí)測(cè)問(wèn)題

大致情況是用AC電源驅(qū)動(dòng)電源產(chǎn)品，由電子負(fù)載控制輸出功率，采用WT系列功率分析儀測(cè)量電流、電壓、功率等參數(shù)，電壓采用并聯(lián)的方式、電流采用100A額定的shunt采集，壓降由BNC線接入WT系列功率計(jì)的外部傳感器端子。按測(cè)試工程師的描述：在正常工況下，電流/電壓功率等電力參數(shù)測(cè)試數(shù)據(jù)均無(wú)異常，但在低載約80VA測(cè)試時(shí)（約數(shù)百毫安電流），WT系列功率計(jì)的顯示會(huì)出現(xiàn)：視在功率=0、無(wú)功功率=0、電流=0、但奇怪的是此時(shí)的有功功率會(huì)顯示數(shù)十W的數(shù)值（波動(dòng)較大）。

測(cè)試中，為了驗(yàn)證數(shù)據(jù)可靠性，如圖采用兩臺(tái)WT同時(shí)測(cè)量(電壓并聯(lián))，采集同一個(gè)外部傳感器的電流信號(hào)。

原理剖析

從以上的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)看，確實(shí)出現(xiàn)了難以理解的怪現(xiàn)象。我們熟知的中學(xué)物理及電工原理中對(duì)于有功、無(wú)功、視在功率的定義為：

由以上定義可知，對(duì)于交流功率，視在功率肯定是大于或等于有功功率，不可能出現(xiàn)有功功率不等于零而視在功率為零的現(xiàn)象。那么WT系列功率計(jì)測(cè)量時(shí)出現(xiàn)如圖1的顯示，是否意味著WT運(yùn)算BUG或者儀器有故障呢？

答案是否定的，儀器的顯示沒(méi)有BUG也沒(méi)有故障，要解釋這個(gè)貌似BUG的現(xiàn)象就要從功率計(jì)測(cè)量原理談起。

從以上公式可以看出，電壓Urms、電流Irms、有功功率P的測(cè)量都是通過(guò)瞬時(shí)采樣的電流、電壓進(jìn)行積分運(yùn)算后平均，而WT系列功率計(jì)顯示的視在功率S和無(wú)功功率Q是如何計(jì)算得到的呢？

視在功率S=UrmsxIrms、
Q2=S2-P2(1P2W)

在這里我們可以看到，WT系列功率計(jì)顯示的視在功率與測(cè)量的有功功率P無(wú)關(guān)，S的大小取決于Urms和Irms，這就很容易理解為什么有功功率P有數(shù)值顯示，而視在功率和無(wú)功功率都為0，原因就在此時(shí)的Irms為0。

可是為什么明明有80VA的輸出，而Irms測(cè)量數(shù)值為0呢？這是因?yàn)楣β视?jì)對(duì)測(cè)量的顯示范圍有如下規(guī)定（WT210）：

如果電壓或電流跌到額定量程的0.5%(峰值因素3；峰值因素6時(shí)，為1.0%)以下，視在功率(VA)和無(wú)功功率(var)將顯示“0”，功率因數(shù)(PF)和相位角(deg)則顯示“err”。

下表列舉了目前主流WT系列功率計(jì)的Urms和Irms顯示范圍（額定量程）

在這個(gè)實(shí)測(cè)案例中，使用的是100A額定的分流器，可以判斷，此時(shí)的電流肯定是小于500mA，數(shù)值小于最小顯示范圍因此被忽略了。那么有人會(huì)問(wèn)：為什么有功功率P有數(shù)值顯示呢，從上面的公式可以明白，有功功率是電壓瞬時(shí)值與電流瞬時(shí)值相乘，此時(shí)雖然電流很小但電壓瞬時(shí)值很大，相乘之后的數(shù)值達(dá)到了最小可顯示值的要求，因此有功功率有數(shù)值顯示。

再繼續(xù)深入思考：此時(shí)顯示的有功功率P靠嗎？答案也是否定的。首先按WT210的誤差來(lái)計(jì)算，有功功率誤差0.2%加上0.2級(jí)的分流器誤差，那么誤差至少0.4%，此時(shí)的功率量程300Vx100A=30KW，也就是說(shuō)誤差就超過(guò)120W，幾十W波動(dòng)很大的顯示值根本不可靠。此外即使Irms有顯示，100A額定的分流器，幾百毫安的電流壓降也就零點(diǎn)幾個(gè)毫伏，這么小的電壓在接入外部傳感器端子時(shí)，外界的噪聲和干擾會(huì)會(huì)覆蓋真實(shí)信號(hào)，造成電流及有功P測(cè)量顯示“假數(shù)據(jù)”。

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審核編輯 黃宇