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为什么功率因数会出现负值

ZLG致远电子 ? 2019-06-04 14:18 ? 次阅读

功率因数通常都是正值,但现场测试时,会遇到仪器测量结果出现负值或正负跳变的情况,本文就和大家聊聊功率因数出现负值或正负跳变的常见工况。

参考功率分析仪手册,可参阅到有功功率P计算是瞬时的电压电流相乘后求平均:

为什么功率因数会出现负值

其中:n为采样点数,由测量区间决定。

功率因数PF=P/S。其中S为视在功率,且一直为正值,所仪功率因数PF的正负跟随P的变化,当P为负时,PF也就是负了。

1、发电系统

参考IEC60375标准,功率因数PF=P/S,正负号由有功功率的方向决定。有功功率P和功率因数PF处于四象限运行,指示了测评点的发电/用电特性。当被测负载是发电的,按照IEC标准,位于第二、第三象限时,此时功率因数PF为负值。

为什么功率因数会出现负值

图1 IEC四象限

2、接线错误

现场实测时,若线路电流超过测量仪器本身最大?#24066;?#30340;rms和峰值,需要外接传感器或者电流钳等扩展测量范围,传感器、电流钳的方向一定要和我们的接线示意图的方向一致,按照电流从源流向设备,是从源电压的正极流出,负极流入来接线。若接线人员操作疏忽,接线时电压或者电流有线接反,就会导致有功功率为负值,功率因数PF也就出现负值了。注意:不外接传感器,直接测量时,也需注意电压电流方向,接错方向也会出现负值。

为什么功率因数会出现负值

图2 带电流方向标识传感器

3、被测信号本身特性

电压U、电流I基波频?#20160;?#30456;关时,长期累计平均功率P趋于0,短期内受不同更新周期计算起点影响,累积平均功?#20160;?#33021;抵消,不同计算起点累计的正负会有所不同,P会出现正负跳动。PF正负跟随P,此时PF也会出现正负跳变。U、I波形图举例下图。

为什么功率因数会出现负值

图3 U和I波形举例

4、负载因素

负载接近纯感性或者纯容性,由于仪器本身精度或者外界噪声会引起U、I相位角在90°附近变化,从而出现P正负跳变。PF正负跟随P,此时PF也会出现正负跳变。

为什么功率因数会出现负值

图4 正负跳变

5、接线方式选择3P3W(3V3A)时,某些相是负值

为什么功率因数会出现负值

图5 3V3A接线示意图

3V3A实质为两瓦特?#21697;ǎ?#19977;相总功率为P1+P2(相关推导不在本文讲解,可参考往期微信文章《测量三相三线系统的三大误区》)。

本文以Y型负载为例(针对测量仪器,负载看作一个整体,不论是△或星型都是三根线进去,总功率也是P=P1+P2),如图5 3V3A接线方式,测试的是线电压和相电流,所以每个输入单元的电压和电流的相位角与?#23548;?#36127;载的相位角不同。

R相电流I1和R-T电压U13接到一个功?#20160;?#37327;单元,计算的功率记为P1=I1?U13;

S相电流I2和S-T电压U23接到一个功?#20160;?#37327;单元,功率记为P2=I2?U23;

T相电流I3和R-S电压U12接到一个功?#20160;?#37327;单元,计算的功率记为P3=I3?U12。

结合图7,在三相平衡系统中,电压为基准,电流超前电压为正(+),电流滞后电压为负(-)。

当阻性平衡负载时,U13(URT)和I1(IR)的夹角+30°,此时P1>0;U23(UST)和I2(IS)的夹角-30°,此时P2>0;U12(URS)和I3(IT)的夹角+90°,P3=0。

感性平衡负载时,相比阻性电压超前电流,电压将逆时针旋转一定?#23884;圈粒琍3>0,当α大于60°时加上纯阻性时UST超前I2的 30°夹角,共大于90°,则P2<0。

容性平衡负载时,相比阻性电压落后电流,电压将顺时针旋转一定?#23884;圈粒琍3<0,当α大于60°时加上纯阻性时URT落后I1的 30°夹角,共大于90°,则P1<0。

为什么功率因数会出现负值

图6 三个线电压向量由来

为什么功率因数会出现负值

图7 三相平衡系统阻性负载向量图

现场测试时,遇到有功功率为负、功率因数为负、效率为负等情况时,不一定是测量仪器出现了问题,可能和现场测试工况和被测信号等有关。本文几种常见的功率因数为负情况已和大家分享(现场测试情况不局限以上),希望给您测试测量带来帮助。

原文标题:为什么功率因数会出现负值?

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74LCX11 低压三路3输入"与"门(5V容许输入电压)

信息LCX11是一款三路3输入AND门,带缓冲输出。 LCX器件设计用于低压(2.5V或3.3V)运行,并增加了与5V信号环境接口的能力。 74LCX11采用先进的CMOS技术制造,以在实现高速运行的同时保持CMOS低功耗。 5V容差输入和输出 提供2.3V-3.6V V规格 6.0ns t最大值(V = 3.3V),10 μA I最大值 掉电高阻抗输入和输出 ±24 mA输出驱动(V = 3.0V) 实施专利噪声/电磁干扰(EMI)消减电路 闩锁性能超越JEDEC 78条件 静电放电(ESD)性能: 人体模型> 2000V 机?#30340;?#22411;> 200V Leadless DQFN package...
发表于 04-18 19:20 ? 13次 阅读
74LCX11 低压三路3输入"与"门(5V容许输入电压)

74LCX08 低电压四通道 2 输入“与”门(5V容差输入)

信息LCX08 包含四个 2 输入“与”门。输入容许电压达7V,?#24066;?V系统到3V系统的连接。 74LCX08 采用先进的 CMOS 技术制造,以在实现高速运行的同时保持 CMOS 低功耗。5V 容许输入电压提供 2.3V-3.6V V规格5.5 ns t 最大值 (V = 3.3V),10 μA I 最大值掉电高阻抗输入和输出±24 mA 输出驱动 (V = 3.0V)实施专利噪声/电磁干扰(EMI)消减电路? 闩锁性能超越 JEDEC 78 条件静电放电 (ESD) 性能:人体模型>2000V 机?#30340;?#22411;>150V无引线无铅 DQFN 封装...
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74LCX08 低电压四通道 2 输入“与”门(5V容差输入)

74LCX00 低电压四通道2输入"与非"门(5V容差输入)

信息LCX00包含四个2输入“与非”门。 输入容许电压达7V,?#24066;?V系统到3V系统的连接。 74LCX00采用先进的CMOS技术制造,以在实现高速运行的同时保持CMOS低功耗。 5V容许输入电压 提供2.3V-3.6V V规格 5.2 ns t最大值(V = 3.3V),10 μA I最大值 掉电高阻抗输入和输出 ±24 mA输出驱动(V = 3.0V) 实施专利噪声/电磁干扰(EMI)消减电路 闩锁性能超越JEDEC 78条件 静电放电(ESD)性能: 人体模型> 2000V 机?#30340;?#22411;> 200V 无引线无铅DQFN封装...
发表于 04-18 19:20 ? 45次 阅读
74LCX00 低电压四通道2输入"与非"门(5V容差输入)

74LCX02 低压四路2输入"异或"门(支?#36136;?#20837;电压至5V)

信息LCX02包含四个2输入“与非”门。 输入容许电压达7V,?#24066;?V系统到3V系统的连接。 74LCX02采用先进的CMOS技术制造,以在实现高速运行的同时保持CMOS低功耗。 5V容许输入电压 提供2.3V-3.6V V规格 5.2 ns t最大值(V = 3.3V),10 μA I最大值 掉电高阻抗输入和输出 ±24 mA输出驱动(V = 3.0V) 实施专利噪声/电磁干扰(EMI)消减电路 闩锁性能超过500 mA 静电放电(ESD)性能: 人体模型> 2000V 机?#30340;?#22411;> 200V...
发表于 04-18 19:20 ? 6次 阅读
74LCX02 低压四路2输入"异或"门(支?#36136;?#20837;电压至5V)

74LCX04 带有 5 V 容差输入的低电压六通道逆变器

信息LCX04包含六个反相器。输入容许电压达7V,?#24066;?V系统到3V系统的连接。74LCX04采用先进的CMOS技术制造,以在实现高速运行的同时保持CMOS低功耗。 5 V 容差输入 提供2.3V-3.6V V规格 5.2 ns t最大值(V = 3.3V),10 μA I最大值 掉电高阻抗输入和输出 ±24 mA 输出驱动 (V= 3.0 V) 实施专利噪声/电磁干扰(EMI)消减电路 闩锁性能超越JEDEC 78条件 静电放电(ESD)性能:人体模型> 2000 V 机?#30340;?#22411;>200 V 无引线无铅 DQFN 封装...
发表于 04-18 19:20 ? 36次 阅读
74LCX04 带有 5 V 容差输入的低电压六通道逆变器

74ALVC00 低压四路2输入"与非"门(3.6V容许输入和输出电压)

信息ALVC00包含四个2输入“与非”门。 此产品设计用于I/O兼容?#28304;?#21040;3.6V的低压(1.65V至3.6V)V应用。 ALVC00采用先进的CMOS技术制造,以在实现高速运行的同时保持CMOS低功耗。 1.65V至3.6V V电源操作范围 3.6V容差输入和输出电压 t最长3 ns,3.0V到3.6V V最长3.5 ns,2.3V到2.7V V最长4.4 ns,1.65V到1.95V V 断电高阻抗输入和输出 使用专有Quiet Series? 噪声/电磁干扰(EMI)消减电路 闩锁符合JEDEC JED78规定 静电放电(ESD)性能: 人体模型> 2000V 机?#30340;?#22411;> 250V...
发表于 04-18 19:19 ? 26次 阅读
74ALVC00 低压四路2输入"与非"门(3.6V容许输入和输出电压)

74ALVC08 低压四路2输入"与非"门(3.6V容许输入和输出电压)

信息ALVC08包含四个2输入AND门。 此产品设计用于I/O兼容?#28304;?#21040;3.6V的低压(1.65V至3.6V)V应用。 ALVC08采用先进的CMOS技术制造,以在实现高速运行的同时保持CMOS低功耗。 1.65V至3.6V V电源操作范围 3.6V容差输入和输出电压 t最长2.9 ns,3.0V到3.6V V最长3.2 ns,2.3V到2.7V V最长5.3 ns,1.65V到1.95V V 断电高阻抗输入和输出 使用专有Quiet Series? 噪声/电磁干扰(EMI)消减电路 闩锁符合JEDEC JED78规定 静电放电(ESD)性能: 人体模型> 2000V 机?#30340;?#22411;> 250V...
发表于 04-18 19:19 ? 36次 阅读
74ALVC08 低压四路2输入"与非"门(3.6V容许输入和输出电压)

74ALVC16244 低电压1.8 / 2.5 / 3.3V 16位缓冲器

信息 74ALVC16244是一款高级性能的非反相16位缓冲器。它专为1.8 V,2.5 V或3.3 V系统中的高速,低功耗工作而设计。 74ALVC16244采用半字节控制,每个半字节功能相同但独立。控制引脚可连接在一起获得完整的16位操作。 3态输出由每个半字节的输出使能(OEnbar)输入控制。当(OEnbar)为低电平时,输出开启。当(OEnbar)为高电平时,输出处于高阻态。 设计用于低电压操作:V = 1.65-3.6 V 3.6 V容差输入和输出 高速操作 静态驱动 支持实时插入和退出 当V = 0 V时,IOFF规范保证高实现 所有三种逻辑状态(40μA)的近零静态电源电流 闩锁性能在125°C时超过±250 mA ESD性能:人体模型≥2000V;机器型号≥200V 符合行业标准的第二来源74ALVC16244...
发表于 04-18 19:19 ? 32次 阅读
74ALVC16244 低电压1.8 / 2.5 / 3.3V 16位缓冲器

74ALVC162244 低电压16位缓冲/线路驱动器,带3.6V容差输入和输出,输出端带26 Ohm串联电阻

信息ALVC162244包含16个具有3态输出的同相缓冲器,可用作内存和地址驱动器、时钟驱动器或总线导向发射器/接收器。 该器件为半字节(4位)控制器件。 每个半字节均有独立的3态控制输入,可?#36828;?#25509;在一起进行完整的16位运行。 74ALVC162244设计用于低电压(1.65V到3.6V)V应用,I/O能力最高可达3.6V。 74ALVC162244也设计为输出端带26ohm串联电阻。 此设计可降低应用中的线路噪声,如内存地址驱动器、时钟驱动器,或总线导向发射器/接收器。 74ALVC162244采用先进的CMOS技术制造,以在实现高速运行的同时保持CMOS低功耗。 1.65V至3.6V V电源操作范围 3.6V容差输入和输出电压 输出端带26ohm串联电阻 t最长3.8 ns,3.0V到3.6V V最长4.3 ns,2.3V到2.7V V最长7.6 ns,1.65V到1.95V V 断电高阻抗输入和输出 支持带电插拔 使用专利噪声/电磁干扰(EMI)消减电路 闩锁符合JEDEC JED78规定 静电放电(ESD)性能: 人体模型> 2000V 机?#30340;?#22411;> 200V 同样采用塑料微间距球栅阵列(FBGA)封装...
发表于 04-18 19:19 ? 49次 阅读
74ALVC162244 低电压16位缓冲/线路驱动器,带3.6V容差输入和输出,输出端带26 Ohm串联电阻

BAS31 高电压通用二极管

信息高电压通用二极管采用工艺1H设计。This product is general usage and suitable for many different applications.
发表于 04-18 19:17 ? 28次 阅读
BAS31 高电压通用二极管

6B21 隔离电流输出:信号调节模块

信息优势和特点 Process Current Output (0-20mA or 4-20mA) RS-485 Interface Programmable Slew Rate National Instruments Labview Supported 产品详情The 6B Series of modules and boards provides the hardware needed to implement a flexible, distributed monitoring and control application. By selecting only the modules and interfaces needed and connecting them via RS-485, the data acquisition and control strategy can be designed for optimum location of the I/O as well as minimizing sensor runs. The modularity and configurability of the 6B Series also makes them very cost effective.电路图、引脚图和封装图...
发表于 04-18 19:16 ? 32次 阅读
6B21 隔离电流输出:信号调节模块

6B11 热电偶输入:mV / Volt输入:电流输入:信号调节模块

信息优势和特点 2500V CMV Version Available 6B11-HV Accepts mV, V, I, and Common TC Inputs (J, K, T, E, R, S, B) National Instruments Labview Supported RS-485 接口Additional 6B Resources: Accessories, Backplanes and Power SuppliesSales and Service: North America (SCS Embedded Tech), Rest of World电路图、引脚图和封装图
发表于 04-18 19:16 ? 26次 阅读
6B11 热电偶输入:mV / Volt输入:电流输入:信号调节模块

AC1367 电压开关输入模块

信息产品分类接口和隔离 IOS子系统产品详情AC1367是一款电压开关输入模块,支持将高电平预调理模拟信号方便、?#32479;?#26412;、安全地连接到5B系列背板连接器。这个模块接受-5V至+5V输入,提供-5V至+5输出,同时能够保护计算机侧电路免受现场侧过压?#25910;?#24433;响。输入信号无增益或衰减,输出未隔离。此外,AC1367模块支?#21482;?#25645;使用和热插拔,可以在不中断系统电源的情况下将其插入或拔出同一背板中的任何插槽。...
发表于 04-18 19:15 ? 33次 阅读
AC1367 电压开关输入模块

AC1362 20 Ω电流检测电阻

信息产品分类接口和隔离 IOS子系统产品详情AC1362是一款完全密封的20 Ω、0.1%(典型值)、1/8 W、20 ppm/°C即插即用式替换电阻。
发表于 04-18 19:15 ? 26次 阅读
AC1362 20 Ω电流检测电阻

AC1342 电流转换电阻

信息产品分类接口和隔离 IOS子系统Additional 3B Resources: Accessories, Backplanes and Power SuppliesSales and Service: North America (SCS Embedded Tech), Rest of WorldDownload a PDF copy of this user manual
发表于 04-18 19:15 ? 42次 阅读
AC1342 电流转换电阻

BAS21 通用高电压二极管

信息采用工艺1H设计。 如需相关特性,请参见MMBD1401。This product is general usage and suitable for many different applications.
发表于 04-18 19:14 ? 21次 阅读
BAS21 通用高电压二极管
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