HIOKI3286日本日置HIOKI電力分析儀的應(yīng)用

HIOKI3286日本日置HIOKI電力分析儀的應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，對(duì)機(jī)床產(chǎn)品的技術(shù)要求日益進(jìn)步。在貫徹JB/T3382.2-2000標(biāo)準(zhǔn)中，就需要對(duì)機(jī)床主軸空運(yùn)轉(zhuǎn)功率進(jìn)行測(cè)試。按規(guī)定：任何一種型號(hào)的機(jī)床，要確定磨頭空運(yùn)轉(zhuǎn)功率的指標(biāo)，可選擇裝配較好的十套磨頭，丈量空運(yùn)轉(zhuǎn)功率，取均勻值作為考核指標(biāo)。這對(duì)于以小批量，多品種為特點(diǎn)的機(jī)床行業(yè)來說，假如采用傳統(tǒng)的丈量方法，即三表法或二表法丈量磨頭電機(jī)的功率，這些丈量方法的丈量系統(tǒng)體積龐大，接線復(fù)雜，無疑是一件十分繁重的工作，而且受丈量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的限制，丈量精度較低，對(duì)主軸的空運(yùn)轉(zhuǎn)功率很難測(cè)試。相序表| 萬用表| 功率計(jì)| 示波器| 電阻測(cè)試儀| 電阻計(jì)| 電表| 鉗表| 高斯計(jì)| 電磁場(chǎng)測(cè)試儀| 電源供應(yīng)器| 電能質(zhì)量分析儀| 多功能測(cè)試儀| 電容表|

為了滿足JB/T3382.2-2000標(biāo)準(zhǔn)中6.4章節(jié)的要求，經(jīng)過一年多時(shí)間的調(diào)訪，決定采用HIOKI3286型電力分析儀，成功地解決了機(jī)床的磨頭空載功率的測(cè)試工作。HIOKI3286型電力分析儀采用單片微處理器技術(shù)，可以完成對(duì)單相交流電動(dòng)機(jī)或三相交流電動(dòng)機(jī)的電壓、電流、有功功率、視在功率、功率因數(shù)、相位角等多項(xiàng)性能的測(cè)試。

1.功率因數(shù)

相位角的丈量是通過丈量電壓和電流過零點(diǎn)的差來完成的。如下圖所示。儀器通過相位角φ，電壓U和電流I來計(jì)算三相實(shí)時(shí)有功功率P，視在功率S，無功功率Q，反應(yīng)系數(shù)sinφ，功率因數(shù)cosφ。

對(duì)于變頻器或晶閘管調(diào)速電路的畸變輸進(jìn)波形，或者是受干擾的畸變波形，廣州市駿凱電子科技有限公司業(yè)務(wù)咨詢：020 83502535測(cè)試會(huì)不正確或根本不能進(jìn)行測(cè)試。在三相功率因數(shù)表的模式下，有功功率的計(jì)算是當(dāng)作三相平衡負(fù)載處理的。假如三相不平衡，測(cè)試結(jié)果不正確。

對(duì)于變頻器或晶閘管調(diào)速電路的畸變輸進(jìn)波形的測(cè)試為什么會(huì)造成不正確呢?這是由于對(duì)于畸變的波形，單相功率丈量方式下測(cè)得的功率因數(shù)λ和單相功率因數(shù)丈量方式下測(cè)得的功率因數(shù)λ是不同的。造成這種丈量結(jié)果不同的，原因是單相功率丈量方式是通過有功功率和視在功率來計(jì)算λ，即計(jì)算λ=P/S。而單相功率因數(shù)丈量方式會(huì)將電壓波形和電流波形以為是正弦波，通過相位角φ來計(jì)算λ。 相位角丈量是功率因數(shù)方式計(jì)算的基礎(chǔ)，假如說波形發(fā)生畸變，這種功率因數(shù)的丈量方式計(jì)算會(huì)產(chǎn)生很大誤差，甚至是完全錯(cuò)誤。因此，對(duì)于波形發(fā)生畸變時(shí)，應(yīng)該使用單相功率丈量方式計(jì)算功率因數(shù)。

例如：

注：峰值因數(shù)為1.9的畸變波。

a)單相功率因數(shù)丈量方式下的計(jì)算λ，功率因數(shù)丈量方式會(huì)將電壓波形和電流波形以為是正弦波，通過相位角來計(jì)算λ。 相位角丈量是功率因數(shù)方式計(jì)算的基礎(chǔ)，假如說電壓波形和電流波形是正常的，無疑單相功率因數(shù)丈量方式下的計(jì)算λ結(jié)果是正確的。

b)假如說輸進(jìn)的電壓波形和電流波形發(fā)生了畸變時(shí)，而單相功率因數(shù)丈量方式同樣會(huì)將電壓波形和電流波形以為是正弦波，通過相位角來計(jì)算λ。 相位角丈量也是功率因數(shù)方式計(jì)算的基礎(chǔ)，廣州市駿凱電子科技有限公司業(yè)務(wù)咨詢：020 83502535假如說波形發(fā)生畸變，這種功率因數(shù)的丈量方式計(jì)算會(huì)產(chǎn)生很大誤差。因此，對(duì)于波形發(fā)生畸變時(shí)，應(yīng)該使用單相功率丈量方式計(jì)算功率因數(shù)，原因是單相功率丈量方式是通過有功功率和視在功率來計(jì)算λ。

c)三相功率因數(shù)丈量方式下的計(jì)算λ，功率因數(shù)丈量方式會(huì)將電壓波形和電流波形以為是正弦波，通過相位角來計(jì)算λ。 相位角丈量是功率因數(shù)方式計(jì)算的基礎(chǔ)，假如說電壓波形和電流波形是正常的，無疑三相功率因數(shù)丈量方式下的計(jì)算λ結(jié)果是正確的。

d)假如說輸進(jìn)的電壓波形和電流波形發(fā)生了畸變時(shí)，而三相功率因數(shù)丈量方式同樣會(huì)將電壓波形和電流波形以為是正弦波，通過相位角來計(jì)算λ。 相位角丈量也是功率因數(shù)方式計(jì)算的基礎(chǔ)，假如說波形發(fā)生畸變，這種功率因數(shù)的丈量方式計(jì)算會(huì)完全錯(cuò)誤。因此，對(duì)于波形發(fā)生畸變時(shí)，應(yīng)該使用三相功率丈量方式計(jì)算功率因數(shù)。原因是與單相功率丈量方式相同，三相功率丈量方式也是通過有功功率和視在功率來計(jì)算λ。

HIOKI3286-20基本參數(shù)
測(cè)量項(xiàng)目	電壓，電流，電壓/電流峰值，有功/無功/視在功率 （單相或3相），功率因數(shù)，無功率，相位角，頻率， 相位（3相），電壓/電流諧波級(jí)次（最高20次）
測(cè)量鉗口直徑	最大φ55mm
顯示	LCD，數(shù)字（6000點(diǎn)）
調(diào)校方式	RMS（真有效值）
顯示更新率	NORMAL時(shí)約1次/秒，SLOW時(shí)1次/3秒，HARM為1次/2秒
模擬響應(yīng)時(shí)間	4秒或以下（輸入變化在量程的0%～90%之間）

2.功率丈量

a)對(duì)于單相電路而言，電機(jī)功率的計(jì)算公式是：P=IUcosφ，由于單相電路的功率丈量電路是維一的丈量回路，它的負(fù)載功率也是維一的，因此可以直接用HIOKI3286型電力分析儀丈量，可以直接從HIOKI3286型電力分析儀上讀出丈量結(jié)果，丈量電路見附圖1。

b)對(duì)于三相電路而言， 丈量電路見附圖2，三相電機(jī)功率的計(jì)算公式是：P=1.732IUcosφ，由于三相電路的功率丈量電路是三相的丈量回路，這就涉及它的負(fù)載功率是否平衡， 假如說它的負(fù)載功率是平衡的，可以直接用HIOKI3286型電力分析儀丈量，從HIOKI3286型電力分析儀上讀出丈量結(jié)果。

c)假如說它的負(fù)載功率不是平衡的， 丈量電路仍按附圖2，直接用HIOKI3286型電力分析儀丈量，從HIOKI3286型電力分析儀上讀出丈量結(jié)果就會(huì)產(chǎn)生較在的丈量誤差。
這是由于公式是：P=1.732IUcosφ，其中電流I的取值源于儀器的鉗形傳感器，廣州市駿凱電子科技有限公司業(yè)務(wù)咨詢：020 83502535假如說鉗形傳感器所丈量的那一相的負(fù)載大，則丈量結(jié)果的讀數(shù)就會(huì)相應(yīng)的增大， 假如說鉗形傳感器所丈量的那一相的負(fù)載輕， 則丈量結(jié)果的讀數(shù)就會(huì)相應(yīng)的減小。

因此， 假如說它的負(fù)載功率不是平衡的， 丈量電路應(yīng)按附圖3，對(duì)電機(jī)功率進(jìn)行二次丈量， 從HIOKI3286型電力分析儀上讀出的二次丈量結(jié)果，進(jìn)行相加。電機(jī)功率是：P=P1+P2

三相有功功率P=P1+P2=-O.54+1.98=1.44 kW
三相視在功率S=0.866(2.61+2.57)=4.49 kVA
功率因數(shù)λ=P/S=1.44/4.49=0.321

d)三相四線回路的丈量，對(duì)于假如說它的負(fù)載功率是平衡的， 三相四線回路的功率和功率因數(shù)丈量是與三相三線回路的丈量相同，不需要使用中線，同樣可以直接用HIOKI3286型電力分析儀丈量，可以直接從HIOKI3286型電力分析儀上讀出丈量結(jié)果。廣州市駿凱電子科技有限公司業(yè)務(wù)咨詢：020 83502535然而，對(duì)于三相不平衡負(fù)載，丈量方式與單相二線系統(tǒng)相同，將單元設(shè)置為單相丈量模式，但丈量電路應(yīng)按附圖四進(jìn)行接線和丈量，以中線為基準(zhǔn)，對(duì)三相負(fù)載進(jìn)行分別丈量， 分別從HIOKI3286型電力分析儀上讀出的三次丈量結(jié)果，將這些功率讀數(shù)進(jìn)行累加，此時(shí)的功率應(yīng)是：P=P1+P2+P3

e) 對(duì)于小功率的三相交流異步電機(jī)， 丈量電路見附圖2，在這種情況下， 固然說它的三相負(fù)載功率是平衡的，但由于電機(jī)功率太小， 難以直接從HIOKI3286型電力分析儀上讀出丈量結(jié)果。

以我公司生產(chǎn)的HZ-150手動(dòng)小型1平面磨床為例，它的磨頭電機(jī)的功率是0.75kW，而它的磨頭電機(jī)的空載功率僅只有50W-80W之間，在這種情況下，已低于HIOKI3286型電力分析儀的最小分辨率，不可能直接從HIOKI3286型電力分析儀上讀出丈量結(jié)果。因此，丈量電路仍應(yīng)按附圖2接線，將單元設(shè)置為單相丈量模式，直接從HIOKI3286型電力分析儀上讀出丈量結(jié)果除以1.732即此時(shí)的磨頭電機(jī)空載功率P=P(讀數(shù))/1.732。

3.視在功率S，無功功率Q，反應(yīng)系數(shù)sinφ，功率因數(shù)cosφ的丈量。這些是在功率丈量和功率因數(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。根據(jù)被測(cè)對(duì)象的不同，分別按附圖1至附圖4丈量電路接線，然后按不模式按鍵，可直接從HIOKI3286型電力分析儀上讀出。視在功率S，無功功率Q，反應(yīng)系數(shù)sinφ，功率因數(shù)cosφ的丈量結(jié)果。

4.電流，電壓，頻率和相序的檢測(cè)

電流的檢測(cè)要激活電流顯示模式，打開鉗頭，鉗住被測(cè)導(dǎo)體， 被測(cè)導(dǎo)體應(yīng)置于鉗頭的中心位置，可以檢測(cè)出電流的有效值，最大值和電路的頻率。還可根據(jù)需要選擇自動(dòng)檔和手動(dòng)檔丈量。

電壓的檢測(cè)要激活電壓顯示模式，將電壓連線連接到儀器，可以檢測(cè)出電壓的有效值，最大值。還可根據(jù)需要選擇自動(dòng)檔和手動(dòng)檔丈量。

相序的檢測(cè)，按LINE/HARM鍵，選擇三相功率因數(shù)方式，RST相序模式開始工作，將電壓測(cè)試端子連接到儀器上，然后將紅夾子，黑夾子，黃夾子連接到被測(cè)電路上，對(duì)于三相回路，儀器會(huì)分別顯示出正常相序，反向相序和缺相三種丈量結(jié)果。

除了上述所述的測(cè)試外，儀器還可以進(jìn)行電流諧波和電壓諧波的丈量，還可以將瞬間丈量的結(jié)果保持儀器中。

5． HIOKI3286型電力分析儀具有重量輕，便于攜帶，操縱方便，讀數(shù)直觀正確等明顯特點(diǎn)。在生產(chǎn)和科研工作中，筆者應(yīng)用HIOKI3286型電力分析儀，成功地對(duì)我公司8種平面磨床產(chǎn)品的主軸空運(yùn)轉(zhuǎn)功率，滿載功率進(jìn)行丈量。

根據(jù)這些丈量數(shù)據(jù)，專程到海寧永發(fā)電機(jī)有限公司，利用該公司大型精密電機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)中，進(jìn)行校核。校核的結(jié)果證實(shí)應(yīng)用HIOKI3286型電力分析儀丈量的數(shù)據(jù)是正確可靠。此后，還把儀器送浙江省測(cè)試技術(shù)研究院進(jìn)行鑒定，證實(shí)儀器的各項(xiàng)性能是合格的。

在今年三月和玄月，國(guó)家機(jī)床質(zhì)量監(jiān)視檢測(cè)中心對(duì)廣州市駿凱電子科技有限公司業(yè)務(wù)咨詢：020 83502535，應(yīng)用HIOKI3286型電力分析儀丈量三個(gè)被檢產(chǎn)品的主軸空載功率和滿載功率，圓滿完成丈量任務(wù)，受到國(guó)家機(jī)床質(zhì)量監(jiān)視檢測(cè)中心專家的好評(píng)。

實(shí)踐證實(shí)，應(yīng)用HIOKI3286型電力分析儀是我公司電機(jī)性能測(cè)試技術(shù)的重大進(jìn)步。