根據功率特征阻抗選擇電壓電流接線的方法
發布時間:2015-12-01 責任編輯:susan
【導讀】早在初中的物理課中我們就已經接觸到功率測量了,當時用的是獨立的電流表和電壓表。遙想當年,老師反複強調什麼時候電流表內接、外接……,是不是有點暈了。現在進行功率測量有了功率計、功率分析儀等更高級的儀器,但是作為基本的測量方法,電流表內外接產生的影響依然存在。
下圖分別顯示了電流表內接和外接兩種接法。

對(dui)於(yu)功(gong)率(lv)測(ce)量(liang)儀(yi)器(qi),我(wo)們(men)希(xi)望(wang)電(dian)壓(ya)通(tong)道(dao)輸(shu)入(ru)阻(zu)抗(kang)無(wu)窮(qiong)大(da),電(dian)流(liu)通(tong)道(dao)輸(shu)入(ru)阻(zu)抗(kang)無(wu)窮(qiong)小(xiao)。然(ran)而(er)現(xian)實(shi)跟(gen)理(li)想(xiang)總(zong)有(you)那(na)麼(me)一(yi)點(dian)差(cha)距(ju),電(dian)壓(ya)表(biao)和(he)電(dian)流(liu)表(biao)的(de)輸(shu)入(ru)阻(zu)抗(kang)消(xiao)耗(hao)了(le)測(ce)量(liang)回(hui)路(lu)中(zhong)電(dian)能(neng),產(chan)生(sheng)了(le)係(xi)統(tong)誤(wu)差(cha),對(dui)測(ce)量(liang)精(jing)度(du)的(de)影(ying)響(xiang)跟(gen)測(ce)量(liang)方(fang)法(fa)有(you)關(guan)。
1.在確定用哪一種方法前先來計算不同情況下電壓和電流表的損耗功率

式中RI和RU分別為電壓表和電流表的內阻。從圖中得到兩個結論:
(1)電dian流liu表biao內nei接jie時shi,電dian流liu表biao讀du數shu即ji為wei負fu載zai電dian流liu,電dian壓ya表biao讀du數shu是shi電dian流liu表biao內nei阻zu壓ya降jiang和he負fu載zai電dian壓ya之zhi和he,因yin此ci儀yi器qi的de測ce量liang結jie果guo中zhong包bao含han了le電dian流liu表biao的de損sun耗hao功gong率lvPI。
(2)電流表外接時,電流表讀數為負載電流和電壓表電流之和,電壓表讀數即為負載電壓,因此儀器的測量結果中包含了電壓表的損耗功率PU。
2.在特定的環境中,比較兩種接法的損耗

根據上述3種情況的運算結果,不同負載阻抗RL和功率特征阻抗RP的影響如下:
(1) RL>RP電壓表損耗較大;
(2) RL<RP電流表損耗較大;
(3) RL =RP損耗相等。
3.選擇合適的接法提高測量精度
以上分析了不同的負載阻抗與功率特征阻抗下電表的損耗,哪到底選用哪種?需要根據測量對象選擇。以測試DC-DC轉換器效xiao率lv為wei例li,需xu要yao測ce量liang轉zhuan換huan器qi輸shu入ru功gong率lv和he輸shu出chu功gong率lv。輸shu入ru功gong率lv即ji是shi轉zhuan換huan器qi吸xi收shou的de功gong率lv,應ying盡jin量liang減jian少shao電dian表biao的de損sun耗hao,所suo以yi需xu要yao把ba損sun耗hao小xiao的de電dian表biao內nei接jie,把ba損sun耗hao大da的de電dian表biao功gong率lv排pai除chu。輸shu出chu功gong率lv是shi轉zhuan換huan器qi提ti供gong的de功gong率lv,電dian表biao損sun耗hao和he負fu載zai功gong率lv都dou是shi由you轉zhuan換huan器qi提ti供gong,要yao將jiang電dian表biao損sun耗hao功gong率lv計ji入ru轉zhuan換huan器qi輸shu出chu功gong率lv,因yin此ci把ba損sun耗hao大da的de電dian表biao進jin行xing內nei接jie。
設DC-DC輸入電壓48V電流約0.3A,輸出12V電流約1A,輸出接了12Ω假負載。使用PA5000功率分析儀5A功率卡測量效率,電壓通道輸入阻抗2MΩ,電流通道取樣電阻0.1Ω,首先功率特征阻抗:

輸出負載阻抗12Ω<447Ω,根據結論(2)這種情況電流表將消耗更大的功率,因此測量輸出功率要把電流表內接,PA5000測出的DC-DC輸出功率中包含了電流表的損耗功率。
輸入負載阻抗RIN=48/0.3=160Ω<447Ω,根據結論(2)這種情況電流表將消耗更大的功率,因此要把電流表外接,電流表較大的損耗就不會計入DC-DC輸入功率中了。
輸入輸出接線如下圖所示,輸入和輸出功率的係統誤差更小。

如果看見公式就頭疼,PA5000還有更高級的接線補償功能,無需人工計算。
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