一種測(cè)量電功率的儀器。電功率包括有功功率、無(wú)功功率和視在功率。未作特殊說(shuō)明時(shí)，功率計(jì)一般是指測(cè)量有功功率的儀表。

功率計(jì)的常用別稱：功率表、瓦特表、瓦特計(jì)、數(shù)顯功率計(jì)、數(shù)字功率計(jì)、數(shù)顯功率表、數(shù)字功率表、有功功率表、功率分析儀、變頻功率分析儀、高精度功率分析儀、寬頻功率分析儀等等。

 

 

一、概述

　　功率計(jì)是指測(cè)量電功率的儀器。電功率包括有功功率、無(wú)功功率和視在功率。未作特殊說(shuō)明時(shí)，功率計(jì)一般是指測(cè)量有功功率的儀表。隨著變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，適用變頻電量測(cè)量的功率計(jì)的需求越來(lái)越迫切，適用變頻電量測(cè)量的功率計(jì)，其功能更多，技術(shù)更復(fù)雜，通常稱為功率分析儀、變頻功率分析儀或?qū)掝l功率分析儀，一般具備諧波分析的功能。

　　功率是表征電信號(hào)特性的一個(gè)重要參數(shù)。功率計(jì)是測(cè)量電信號(hào)有功功率的儀表。
　　在直流和低頻范圍，可以通過(guò)測(cè)量電壓和電流計(jì)算功率，瞬時(shí)功率計(jì)算公式如下：

　　p(t)=u(t)i(t)

　　對(duì)于周期為T的周期信號(hào)，一個(gè)周期內(nèi)的瞬時(shí)功率的平均值，稱為有功功率。有功功率計(jì)算公式如下：

　　

　　對(duì)于正弦電路，有功功率計(jì)算公式如下：

　　P=UIcosφ

　　正弦電路的有功功率計(jì)算公式中，U、I分別為正弦交流電的有效值，φ為電壓與電流信號(hào)的相位差。

　　正弦電路的無(wú)功功率計(jì)算公式請(qǐng)參見(jiàn)銀河百科“無(wú)功功率”。

　　對(duì)于非正弦電路，假設(shè)U、I為交流電量n次諧波分量的有效值，φ為電壓n次諧波分量與電流n次諧波分量的相位差，P為n次諧波分量的有功功率，上式仍然成立。當(dāng)n=1時(shí)，P為基波有功功率。

　　非正弦電路的位移無(wú)功功率計(jì)算公式、畸變無(wú)功功率計(jì)算公式、廣義無(wú)功功率計(jì)算公式請(qǐng)參見(jiàn)銀河百科“位移無(wú)功功率”、“位移無(wú)功功率”及“廣義無(wú)功功率”。

　　在超高頻和微波頻段，有TEM波和非TEM波之分。在TEM波的同軸系統(tǒng)中，電壓和電流雖有確切含意，但測(cè)量其絕對(duì)值很困難。在波導(dǎo)系統(tǒng)中，因?yàn)榇嬖诓煌碾姶拍Ｊ?，電壓和電流失去唯一性。在各頻段和各傳輸系統(tǒng)中，功率是單值表征信號(hào)強(qiáng)度的重要方法。在射頻范圍直接測(cè)量功率代替了電壓和電流的測(cè)量。

二、功率度量單位

　　有功功率的基本單位為瓦（W），1W等于在1秒內(nèi)做1焦耳的功。常用單位還有兆瓦（1MW=10^6W）、千瓦（1KW=10^3W）、毫瓦（1mW=10^-3W）、微瓦（1μW=10^-6W）、皮瓦（1pW=10^-12W）。

　　無(wú)功功率的基本單位為乏（Var），常用單位還有兆乏（1MVar=10^6Var）、千瓦（1KVar=10^3Var）、毫瓦（1mVar=10^-3Var）、微瓦（1μVar=10^-6Var）、皮瓦（1pVar=10^-12Var）。

　　視在功率的基本單位為伏安（VA），常用單位還有兆乏（1MVA=10^6VA）、千瓦（1KVA=10^3VA）、毫瓦（1mVA=10^-3VA）、微瓦（1μVA=10^-6VA）、皮瓦（1pVA=10^-12VA）。

三、功率計(jì)的發(fā)展

　　早期的功率計(jì)以指針式為主，隨著微電子技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)顯功率計(jì)以高性能、高精度、讀數(shù)直觀方便、具備上位機(jī)通訊接口等優(yōu)點(diǎn)逐漸代替指針式功率計(jì)。

　　指針式功率計(jì)或數(shù)顯功率計(jì)通常以測(cè)量工頻（50Hz/60Hz，即電網(wǎng)的頻率）正弦波電量為主，對(duì)于非工頻或非正弦波電量，其測(cè)量精度降低或測(cè)量失效。

　　連接在工頻電網(wǎng)上的非線性設(shè)備，如整流器、變頻器等，其電壓波形為正弦波，其電流波形會(huì)有畸變，當(dāng)畸變率超過(guò)一定程度之后，上述儀表測(cè)量結(jié)果會(huì)有較大偏差。

　　非線性設(shè)備的大量使用，導(dǎo)致電網(wǎng)的諧波污染日益嚴(yán)重，造成電網(wǎng)電壓波形的畸變，許多時(shí)候，電網(wǎng)電壓也不能被簡(jiǎn)單的視為正弦波處理。

　　電力電子技術(shù)及變頻調(diào)速技術(shù)高速發(fā)展，變頻器的應(yīng)用日益普及，變頻器調(diào)速是國(guó)家十二五計(jì)劃中電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能的重要措施之一，變頻器本身的效率以及使用變頻器之后，非工頻、非正弦電量對(duì)電機(jī)效率及性能的影響等，不可忽視。傳統(tǒng)功率計(jì)面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)！

　　研究適合變頻電量測(cè)量分析的變頻功率分析儀，是變頻調(diào)速技術(shù)持續(xù)發(fā)展，電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能減排亟待解決的問(wèn)題。

　　變頻功率分析儀的測(cè)量對(duì)象為變頻電量，變頻電量是指用于傳輸功率的，并且滿足下述條件之一的交流電量：
　　1、信號(hào)頻譜僅包含一種頻率成分，而頻率不局限于工頻的交流電信號(hào)。
　　2、信號(hào)頻譜包含兩種或更多的被關(guān)注的頻率成分的電信號(hào)。
　　變頻電量包括電壓、電流以及電壓電流引出的有功功率、無(wú)功功率、視在功率、有功電能、無(wú)功電能等。
　　除了變頻器輸出的PWM波，二極管整流的變頻器及整流器輸入的電流波形，直流斬波器輸出的電壓波形，變壓器空載的輸入電流波形等，均含有較大的諧波，下圖中為常見(jiàn)變頻電量的波形及相關(guān)頻譜圖。

兩電平變頻器輸出PWM電壓波形及正弦電流波形

二極管整流變頻器輸入正弦電壓波形及畸變的電流波形

變壓器空載電流波形及諧波頻譜

　　由于變頻電量的頻率成分復(fù)雜，變頻功率計(jì)的測(cè)量一般包括基波有功功率（簡(jiǎn)稱基波功率）、諧波有功功率（簡(jiǎn)稱諧波功率）、總有功功率等，相比工頻功率計(jì)而言，其功能較多，技術(shù)較復(fù)雜，一般稱為變頻功率分析儀或?qū)掝l功率分析儀，部分高精度功率分析儀也適用于變頻電量測(cè)量。
　　變頻功率分析儀可以作為工頻功率分析儀使用，除此之外，一般還需滿足下述要求：
　　1、滿足必要的帶寬要求，并且采樣頻率應(yīng)高于儀器帶寬的兩倍。
　　2、要求分析儀在較寬的頻率范圍之內(nèi)，精度均能滿足一定的要求。
　　3、具備傅里葉變換功能，可以分離信號(hào)的基波和諧波。

　　4、總有功功率計(jì)算公式采用電壓電流瞬時(shí)值積分的方式。

　　5、基波有功功率計(jì)算公式采用傅里葉變換得到的基波電壓、電流有效值及相位差分別替代正弦電路有功功率計(jì)算公式中的U、I、φ即可。

四、新型產(chǎn)品

　　WP4000變頻功率分析儀是一款比傳統(tǒng)數(shù)字功率計(jì)擁有更寬頻帶和更多功能，比進(jìn)口高精度功率分析儀擁有更佳頻率特性的寬頻功率分析儀，適用于各類變頻調(diào)速系統(tǒng)的電壓、電流、功率、諧波等電量測(cè)試、計(jì)量的新型測(cè)量設(shè)備，是變頻技術(shù)高速發(fā)展的必然產(chǎn)物，也是變頻技術(shù)持續(xù)健康發(fā)展的重要基礎(chǔ)儀器，更是變頻設(shè)備能效評(píng)測(cè)不可或缺的工具。

　　◆ 該儀器/系統(tǒng)由數(shù)字量輸出的變頻電量變送器和數(shù)字量輸入的二次儀表構(gòu)成，兩者通過(guò)光纖連接。完全避免了復(fù)雜電磁環(huán)境下傳輸環(huán)節(jié)的衰減和干擾。

　　◆ 采用電機(jī)、變頻器、變壓器、節(jié)能燈具等電器產(chǎn)品的各種試驗(yàn)工況下實(shí)測(cè)最低準(zhǔn)確度指標(biāo)作為標(biāo)稱準(zhǔn)確度指標(biāo)。

　　◆ 根據(jù)電壓、電流的量程從1mV~20kV，100uA~7000A，變頻電量變送器有100多種規(guī)格型號(hào)可供選擇，對(duì)于高壓、大電流測(cè)量，既可采用低電壓、小電流的DT系列數(shù)字變送器與外部傳感器配套使用，也可直接采用高電壓、大電流的SP系列變頻功率傳感器直接測(cè)量，減少中間環(huán)節(jié)，提高系統(tǒng)測(cè)量準(zhǔn)確度。

　　◆ 每臺(tái)分析儀可配置1~6個(gè)功率單元（變頻電量變送器），對(duì)于更多功率單元的測(cè)試項(xiàng)目，可采用多臺(tái)分析儀級(jí)聯(lián)，在同步光纖的控制下，實(shí)現(xiàn)多臺(tái)分析儀之間的準(zhǔn)確同步測(cè)量。 

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