对功率因数的验证讨论-电源网
当前位置：
对功率因数的验证讨论
阅读： 15075
回复： 171
楼层直达：
电源网的会议的最后一个议程是一个深圳某电源设计公司的技术总监.在连平均值以及有效值都没有搞清楚的情况下,口出狂言,挑战大家的智商.现在,我就用实际测试的方法来一一拔下他的画皮.
试验:ac 264V输入全桥整流后,在电容上并联一736ohm电阻.电流情况以及电压情况如图所示:500) {this.resized= this.width=500; this.alt='这是一张缩略图，点击可放大。\n按住CTRL，滚动鼠标滚轮可自由缩放';this.style.cursor='hand'}"
onclick="if(!this.resized) {} else {window.open('/bbs/u/59/911.png');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">
通道1 (黄色):整流后电容上电压
通道2 (绿色):输入整流电流
实际电阻消耗功率:355*355/736＝171w
视在功率:264*1.32＝348w&&&&注意这一步很重要,视在功率要用输入电压和电流的有效值相乘.&&那天,台上的某人,多次强调用万用表的电流档来测输入电流,问题就出在这里!! 万用表电流测出来的是什么值,他没有告诉我们?平均值?估计大多万用表测的是这个值吧.用一个平均值(电流)和有效值(电压)相乘,然后告诉我们这个就是输出的功率..地球人都知道,这个是错的.
是根本不知道,还是在故意误导?!如果是后者,那用心就险恶了.
那个人,一再强调所有的能量都被消耗了,没有送回电源.但始终却不见有任何的理论分析,哪怕是有个1+1＝2也好啊.只是说,只是表象而已,只是从表象就得到了结论.他说这句话的时候,一定不知道有一个叫傅立叶的人.我无语了.
我这个人说话很直接,请对号入座!欢迎讨论
万用表电流测出来的是什么值,他没有告诉我们?平均值?估计大多万用表测的是这个值吧
不对吧,万用表电流测出来的是有效值吧..
你有疑问是好的,为什么不在那里和他讨论一下呢,也让大家都明白一点,
别人这样讲也可能有原因的,
万用表测出来的电流值和功率计上显示的电流值是一致的,是平均值.
兄弟,其实有的万用表测出来的是平均值,有的测出来的是有效值.我之所以说是平均值,是根据他说的结果(输入电压乘以输入电流)来推测的.看我帖子上的图,如果用电流平均值和电压有效值相乘,结果和实际消耗功率差不多,所以我有平均值一说..如果他的表测出的是有效值,估计也就风平浪静了.
如果是纯阻性负载,用万用表测出来的电流值算出来的功率与功率计上显示的功率一致,如果不是纯阻性负载,就不一致,这实际上是PF值的问题.
至于万用表测的是什么值,我用FLUCK45,Protek506,胜利VC8898测试的电流值都是一样的,如果PF值比较低,依此电流算出的功率和功率计上显示的功率就不一样,要再乘一个PF值才行
实际消耗的有功功率P=输入电压有效值V*输入电流平均值A(万用表测来的)*PF值
实际测试过.
本人没有用过测有效值的万用表.
fluke 189 测出的是有效值
一般的台式万用表测出来的都是真有效值,里面带有专用有效值测量芯片.也见过比较先进的指针表也能测量真有效值的,外型跟普通电流表差不多,原理一直都没想通,不知有哪位高人知道的,说一说......
指针表是机械式电磁表，测出结果就是有效值。其原理是，通过电流的线圈在磁场中受力而运动产生位移。根据高中物理，电磁力=B*I*L,&& B为磁感应强度，I为电流，L为导线长度，B、L都是固定常熟，因此电磁力和电流成正比；而机械力=k*x， k 为弹性系数，x为位移；指针静止时，电磁力等于机械力，所以B*I*L=k*x，因此，电流 i 和位移 x 成正比。那么这个 x 是平均值，还是有效值呢？是有效值，因为它是能量开根号，弹性势能公式为：W=0.5*x*x, x=2倍W开根号。跟据能量守恒知道，这个能量就是电磁能的转化。
从搂主计算中仅仅计算了输入功率和电阻消耗的功率,应该是纯阻性负载,理论上输出功率与输入功率基本一致,怎么差别有那么大?
电阻是并在电容上的,所以负载是容性的
实际消耗的有功功率P=输入电压有效值V*输入电流平均值A(万用表测来的)*PF值
这不正好说明万用表测出的电流值是有效值吗
老兄上面的公式电流应该是有效值吧!
严格来说,万用表在设计时交流电流档测出的确实是有效值数字(至少是近似是有效值,否则这个档就没有意义了),对于真有效值表来说,不论什么情况都和真正的有效值非常接近了,但是对于普通的万用表(根据其原理,特别是数字表,它测量的的确是平均值,但为了显示出来的是和有效值相等的数字,对电路参数进行了系数更正),只有在市电的电流是正弦波时显示的才是非常接近的有效值数字,而当波形发生变化时显示的就和有效值有很大差异了,只能说是平均值和一个更正系数的乘积了,不能代表任何意义,仅是一个错误的数字而已.我只是说了我的看法,还请各位指教.
同意楼上讲法,万用表只有在测正弦波的电压(电流)时,显示的才是有效值,因为万用表的内部电路算法是针对正弦波电压(电流),即市电波形而设计的,若波形不是正弦波,如楼主所示图中的电流脉冲波,则内置的算法得到的结果不正确,不是有效值.
理论上,用万用表测量出的电压是有效值.但是,在有些交流回路中,由于某些奇次谐波的存在,导致一些万用表无法滤除谐波成分,误把谐波电流也计算进去,出现值不准确,所以误认为这个值是平均值,连福禄克的万用表都有这种现象!
建议大家在设计PFC时,测量交流电路中的参数时,使用功率分析仪,可以避免这种现象!
直流档测的平均值,交流档测的是有效值.
老兄﹕
&&&&&&台上的只是將有爭議的話題提出﹐他自已作為反方辯論而矣.用不著講話如此刻薄吧﹗
&&&&&&如趙老師所說﹕不要因有問題就革命﹐那就會到處都是革命了.
嗨,真懒得和这位猫宁先生费口舌,这位先生虽然不口出狂言但却口出蠢言,到最后也没说一下无功功率是怎么产生的,也不说明我的那篇演讲稿里到底哪个观点有错误,错在哪里,只是说我不懂平均值和有效值,他懂.我呢,也懒得和他理论.我把我的那篇演讲稿传上来大家看吧,哪个地方说得不对欢迎讨论.
冯旭升&&
我的那篇演讲稿是幻灯片文件,可传了一次怎么传不上来呀,再传一次试试.
在博客里找到你的文章,替你传上,不过文章里的谬误不少啊,如有兴趣,可以一一讨论.
“我们分析,一般的功率因数测试仪器可能是用测量电流和电压之间的相隹差的方式换算功率因数的……”,这个“可能”不象是工程技术人员讲的话,记得我开始走出学校上班时讲过一次可能,被总工骂了
兄台的“形成这种状况的原因是在带有整流二极管的电路中,正弦波上升期存储在电容上的能量不能在正弦波电压下降时反向通过二极管返回电网形成无功功率,产生无功功率的第二个必要条件不存在.”
按此理解,是否任何带有桥式整流的电路功率因数都是1呢?因为二极管桥是没办法把DC送回电网的呢.
其实这里是一个概念的错误.无功功率的定义是电压、电流方向相反.但是这是在正弦波情况下.对于非正弦波要展开,针对所有谐波成分分别计算.所以,任何非正弦波的电流(对于正弦波电源来说;)都必然含有无功成分.
这也是为什么PFC芯片要提供THD指标的原因.
你都没有说事件的过程,什么挑战智商呀?没看懂
蛮辛辣的讽刺.批评就要这样.
大兄弟的精神可佳,我喜欢.哈哈.
顶起来!
叫那天在台上胡言乱语的人出来对峙!
是不是真有这么回事呀,哪位把事情经过讲来听听
第二天偶沒有去哦,不知到
和现在的学界一样,蒙事骗人而已.
这个我赞同,不排除一些人为了利益不管事实,甚至不顾人格的
事实证明只有实际的实验,才能有资格去会议上说.
很多人搞不清楚有效值,平均值的,不奇怪!
虽然是很多人不清楚,但对于一个技术总监,应该不会不清楚的,既然被请到电源网.即使不代表权威,也要尊重事实才行,如果实在不知道就不要说出来,误导别人就不好.
会议两天我都去了,可能是当时看美女去了,没注意到这个问题.
对于不带PFC的开关电源,用万用表测输入电流是不准的,我实验过,用几块不同牌子的万用表串接在一起,然后测输入电流,各表误差很大,但测直流时基本上是一样的.
也搞的不太明白,原来做INVERTER时输入的直流因为输出的关系是100HZ的脉冲,算效率时看DC电源的显示不对,没办法就用示波器的电流探头测RMS值.从网上搜索了下,也给不明白的菜鸟学下.
RMS(root mean square)
RMS值实际就是有效值,就是一组统计数据的平方的平均值的平方根.
&&&&RMS＝(X1平方+X2平方+......+Xn平方)/n 的-1/2次方.
在直流(DC)电路中,电压或电流的定义很简单,但在交流(AC)电路中,其定义就较为复杂,有多种定义方式.均方根(rms)指的是定义AC波的有效电压或电流的一种最普遍的数学方法.
要得出rms值需要对表示AC波形的函数执行三个数学操作:
(1)计算波形函数(一般是正弦波)的平方值.
(2)对第一步得到的函数求时间平均值.
(3)求第二步得到的函数的平方根.
在一个阻抗由纯电阻组成的电路中,AC波的rms值通常称作有效值或DC等价值.比如,一个100V rms的AC源连接着一个电阻器,并且其电流产生50W热量,那么对于100V连接着这个电阻器的电源来说也将产生50W的热量.
对正弦波来说,rms值是峰值的0.707倍,或者是峰-峰值的0.354倍.家用电压是以rms来表示的.所谓的“117V”的交流电,其峰值(pk)约为165V,峰-峰值(pk-pk)约为330V.
平均值就是一个周期内积分,再算平均值.AVG
有效值就是一个周期内,平方的积分,再算平均值,再开根号.RMS500) {this.resized= this.width=500; this.alt='这是一张缩略图，点击可放大。\n按住CTRL，滚动鼠标滚轮可自由缩放';this.style.cursor='hand'}"
onclick="if(!this.resized) {} else {window.open('/bbs/u/60/562.png');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">
从事电源的人, 有很多不知道平均值和有效值如何区分的,实际上很简单很简单,一个波形,写出一个周期的函数关系式,再用高等数学里的函数平均值和有效值公式去解积分,一下就出来了,不管是正弦还是非正弦的,只要是周期性的,一算一个准,正弦波的有效值等于0.707*峰值,理论上平均值为0,但取半个波形定义的话,为0.635*峰值,试用积分公式推导一下.例如反激的电流波形为三角波,许多书上有I(rms)=[Ton/(3T)*(Ip12+Ip22+Ip1*Ip2)]1/2或I有效值=电流峰值*根号下的D*(KRP的平方/3-KRP+1) 但没有推导过程,这是因为中国的许多书是抄国外的,我开始不服气,为什么是这样的,后用积分公式一下就推出来了,二者算出来的结果一模一样,在开关电源书中我只要见到某个波形的有效值或平均值公式,我都会推导一下是否正确.许多人都知道输出电流是次级电流的平均值,有的书上也有公式,推导和初级过程是一样的.
关于无功功率是怎么一回事,如何产生的,这要从能量和阻抗两个观点来解释,我研究了很久,个人认为不是在这里三言两语能说清的,谐波分量要用付里叶变换来求解,“形成这种状况的原因是在带有整流二极管的电路中,正弦波上升期存储在电容上的能量不能在正弦波电压下降时反向通过二极管返回电网形成无功功率,产生无功功率的第二个必要条件不存在.”“所有的能量都被消耗了,没有送回电源”从能量观点讲这句话其实是有点不对的,他没有讲明原因.可以这样简单理解:电压与电流不同步,导通角小,峰值大,谐波成分大,在电容和电感(供电变压器)之间吞吐被消耗掉了.
以上是我个人看法,欢迎继续讨论.
请问你的“在电容和电感(供电变压器)之间吞吐被消耗掉了”这句话是什么意思哦?是以热量消耗掉啦吗???那个好像是变压器本身的损耗吧???跟PF的关系吗????
很好的基础性解答,求求大家别再争了.
你说话客气点,就你那水平剥谁的画皮?不怕人笑掉大牙.告诉你,数字万用表是用积分原理测电参数的,测出来的是有效值,你别混淆视听.
带有简单整流滤波电路的电子设备的功率因数接近100%,典型的功率因数计算公式是在电压和电流连续相关的条件下导出的,简单整流滤波电路的电流不连续,用那些公式的条件已经不成立,读死书的人死搬公式都不知道考虑公式的应用条件,理解不了这样的问题不足为奇.
欢迎和诚心讨论问题的人交流,懒得和蠢的连自己有多蠢都不知道却以为自己聪明绝顶的人磨牙.
冯旭升 &&.cn
看来你说话更加CRAZY,有道理你就说出来呀,举出例子,别买关子,用事实说话.
fxusheng 不是读死书,而是根本不读书.
哪有你这样计算的.
确实如此.他大概还没弄明白功率因素是啥.
fxusheng :
有一个问题不明白,你说:“带有简单整流滤波电路的电子设备的功率因数接近100%”.请教:
1.比如说一个小功率的电源12V1A输入也带有简单整流滤波,为什么用功率计测试的功率因数只有0.6左右?
2.就我的理解,用功率计测出来的功率是有功功率,有功功率=电压有效值*电流有效值.如果用万用表测出来的是有效值,那么用输入电压264V有效值乘用万用表测出来的电流值应该和功率计显示的功率是一致的.但实际上,我用此方法算出来的值比功率计显示值要大,如果将此算出来的值再乘PF值则和功率计上显示的一致.照这样说,万用表测出来的就不是有效值了,请问我这样理解对不对?(我用的万用表FLUCK45,Protek506,胜利VC8898 三种测试差不多,其它型号的表没条件测试,我想这几个型号应该可以代表市面上大多数表的典型)
视在功率=电压有效值*电流有效值.有功功率=视在功率*功率因数.以上所说为单相交流电路.
有功功率=电压有效值*电流有效值,居然有这公式阿,谁写的阿,我是看不懂这么高深的理论,哈哈
当负载为纯电阻时，有功功率=电压有效值*电流有效值是正确的
哈哈,看来糊涂的人不少啊
哎一般 的测试仪器在这里测试是不合适的！！！对于新的理论要客观的分析，冯老师说的有道理，你们何必要保守以前的陈旧思想？楼主的话语里面都带着刺！根本不是头脑清醒的状态写的帖子，所以可以不予以回复！！！想当年“日心说”提出的时候也遭到强烈谴责，而事实证明。。。。。。。。。。。。
1.数字万用表是用积分原理不错,它是把输入电流积分后,然后除以积分时间,得出来的是平均值,不是有效值.如果把输入电流平方,然后积分,除以积分时间,最后开方根,那才是有效值.
2.简单整流滤波电路的电流不是不连续,而是个连续的周期函数i(t) ,
有功功率 Pr = 积分一周期内的(V(t)*i(t)) 除以周期时间,其中V(t)= Vp*sin(100*pi*t) 是工频电压,
视在功率 Pa = 电压的有效值Vrms*电流i(t)的有效值,&& Vrms=0.707*Vp
你计算一下 PF =Pr/Pa ,便知道PF是很低的,绝对不是100%.
qaz33510:
视在功率应该是电压有效值*电流平均值吧?
你说万用表测出来的是平均值(一般情况下)我同意你的意见,PF =Pr/Pa,实际中,我用功率计测出电源的功率,然后除PF值,得出的结果和(输入电压有效值)乘(万用表测出来的电流值)的结果是一样的,所以我才有些结论.
你观点的其它部分我很认同.
Pa =电压有效值*电流有效值,是没错的.试想一个峰值是1V的正弦交流电压直接接在一个1欧的电阻上,PF自然是1吧.好了,这时电压的有效值是0.707V,电流的有效值是0.707安,平均值是0.637安,Pr =Vrms^2/1欧= 0.5W,Pa如果按你意思的话,Pa =Vrms*Iavg=0.45W, PF =0.5/0.45 =1.11,大于1,矛盾了吧.
一般不是True RMS 的数字万用表,测量的是平均值,但显示出来的读数,却不是平均值.此话怎讲?我们都知道,用数字表去测市电,读数是220V,正是它的有效值啊,不是平均值198V啊,於是有错觉以为量度任何AC都是有效值,其实电表是将量得的平均值乘以1.11,然后才显示出来,这个1.11是什么?是正弦波的有效值/平均值之比,所以测量正弦波时(一般频率几十到几百赫有效),电表显示出来的是它的有效值,测量其他波形时,便不是了,既不是平均值,也不是有效值.
你讲得有道理,我明天测一下再来回你,
这回不用万用表了,用示波器.
如果是纯交流电,平均值等于零
我是菜鸟,但也同意36贴的意见.纯电阻负载哪还有什么功率因数
我的意思就是等于1才对.第一次听到有1.1存在呢.
按着你的理解,我们大家伙并没有用电办公司的电了,干吗要付费呀.哈哈......
昨天没有时间,今天做了试验:
1.频率1KHz,5V的脉冲波,TDS1012测试:VPP=5.3V,RMS=3.6V,mean=2.54V
万用表:2.76V 不是有效值,也不是平均值.
2.100V/50HZ正弦波,TKS1012:VPP=286V,RMS=100V,mean=0
万用表:100V为有效值
3.100V/50HZ正弦波,桥式整流不滤波:TDS1012:VPP=144V,RMS=100V,MEAN=89V
万用表:44.5V,不是有效值,也不是平均值
4.100V/50HZ正弦波,半波整流不滤波,TDS1012:VPP=144V,RMS=71.3V,MEAN=44.5V
万用表:55.3V,不是有效值,也不是平均值
5.将万用表串到一开关电源(PF=0.58)输入端,并用钳形电流表测电流,不同品牌万用表显示的值不同,有些是有效值(FLUCK45与示波器上的RMS值相同),有些既不是有效值,也不是平均值,不知道是什么.
用万用表测电压,如果是正弦交流电,测出来的是有效值,如果是其它波形,测出来的值就没有参考价值(依实际数据来看,也不是1.11倍的关系),如果用来测电流,测出来的是有效值(FULCK45)
1.正弦交流电的平均值不是零,是半个周期的V的平均值,或是整个周期的绝对值|V|的平均值,是V的2/3.倍
2.估计你3,4点的测量,万用电表是用了AC档,这便等于去掉了一个直流分量,按你的数据,我计得全波整流的平均值是38V,乘上1.11,等於43V,又计得半波整流的平均值是50V,乘上1.11,等於55V,两个得数都接近你的万用表的读数.证明1.11倍的存在.
1.如果是纯交流,绝对值是0是没错的,不过一般人们说交流电的平均值是指的整个周期绝对值的平均值,也就是桥式整流后的平均值.实际上不是交流,而是脉动直流了.
2.测试3.4项是用的AC档,因为用DC档测试的值是会乱跳的,不固定.可能是有时候检测到的是谷底,有时候检测到的是峰顶吧.
3.你的全波整流的平均值38V是怎么来的?但我实测的是89V,是用示波器测的,整流后不接电容,还要接一个电阻才行(100K),不然波形是乱的.还有,半波整流平均值怎么比全波整流的还要高呀?
1.AC的平均值在数学意义上,是零没错,但电学上讲的平均值,是指电压或电流在一个电阻上所看到的平均作用,不管是正半波还是负半波,都有作用,所以定义为绝对值的平均值.
2.你用示波器的DC档,测得的平均值自然是峰值*0.637=90V.上面讲了,用万用表的AC档,是相等于把输入减去它的直流份量,得出一个AC波形,这个AC波形的平均值便是万用表实际测量得到的.数学方法是采用傅立叶级数展开后,减掉DC项,再进行积分便可.半波整流和全波整流去掉它自己的DC项后,就不可同日而语了啊.
3.下面是去掉DC项后的波形和计算结果 (级数取10项已足够) ,把 a乘以电压峰值再乘以1.11,便会是万用表的读数了(允许仪器有误差).
500) {this.resized= this.width=500; this.alt='这是一张缩略图，点击可放大。\n按住CTRL，滚动鼠标滚轮可自由缩放';this.style.cursor='hand'}"
onclick="if(!this.resized) {} else {window.open('/bbs/u/60/274.jpg');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">
500) {this.resized= this.width=500; this.alt='这是一张缩略图，点击可放大。\n按住CTRL，滚动鼠标滚轮可自由缩放';this.style.cursor='hand'}"
onclick="if(!this.resized) {} else {window.open('/bbs/u/60/283.jpg');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">
先给你加个好评,听说可以增加积分.
实际测过,你的结论是对的.我测试的时候万用表用的是AC,示波器用的是DC,我忽略了这一点.
顺便问一下,你是做什么的?
呵呵,谢谢先.我算是个学搞点技术的.
半年内最长知识的帖子.兄台为我辈楷模.
这个贴子被置顶了,继续讨论可能会被加精.只是看的人多,回的人少.
有没有谁有不同意见的?
顶起来,你们几位的回复都很好.
实际上,平均值*一个周期的时间= 一个周期内波形的面积,这样理解对吧
平均值的定义就是这个.
对信号进行积分,再除以积分时间.
以正弦波为例,如果积分一个周期,得数是零,因为负半波积出来的是个负面积,刚好抵消正半波的正面积,所以应该积分它的绝对值.
如果从几何的角度来讲,正弦波的面积应该怎么算呢?
对半波正弦来说:500) {this.resized= this.width=500; this.alt='这是一张缩略图，点击可放大。\n按住CTRL，滚动鼠标滚轮可自由缩放';this.style.cursor='hand'}"
onclick="if(!this.resized) {} else {window.open('/bbs/u/60/118.gif');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">
楼主终于露面了.
这样太抽象了,不是所有的人都能理解的,为了让初学者也看得懂(基本上我能看懂的话,大家应该都看得懂,呵呵!),来个实例吧,比如:
1.有个50HZ正弦波的半个周期,最大值=100,那么他的面积是多少?
2.如果只有半个周期的3/4,面积又是多少?
半个周期正弦波,最大值＝100,则500) {this.resized= this.width=500; this.alt='这是一张缩略图，点击可放大。\n按住CTRL，滚动鼠标滚轮可自由缩放';this.style.cursor='hand'}"
onclick="if(!this.resized) {} else {window.open('/bbs/u/60/516.jpg');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">
半个周期的3/4, 则500) {this.resized= this.width=500; this.alt='这是一张缩略图，点击可放大。\n按住CTRL，滚动鼠标滚轮可自由缩放';this.style.cursor='hand'}"
onclick="if(!this.resized) {} else {window.open('/bbs/u/60/720.jpg');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">
论坛里面还是有很多高手啊!
无论表跳不跳,桥式整流后电源已经是直流了,只不过是脉动的直流,难道你还用交流档来测?还用测出来的结果说事?不理解
Pa =Vrms*Iavg=0.45W,谁教你的????
我想 fxusheng&&对功率因数的理解是:电源做的正功/(电源做的正功+电源做的负功),这样的话一般的带整流电路的电源在任何时刻的功率都大于等于零,所以功率因数为100%.也因为这个原因,fxusheng认为“功率因数=有功功率/(电压有效值*电流有效值)”在这种情况下不适用.
&&&&但功率因数是针对传输导线的利用率,针对传输导线的损耗来定义的,并不是针对电源做功正负来定义的,电流不连续虽然电源不会做负功,却会导致导线电流的有效值增加,增加导线损耗.可以证明,当电流波形与电压波形相同的时候,导线利用率最高.所以功率因数定义成“有功功率/(电压有效值*电流有效值)”,如果一定要用“电源做的正功/(电源做的正功+电源做的负功)”这个公式,那就必须对电流进行傅立叶变换.
负功怎样定义?
就是电压与电流方向相反,指瞬时功率
"但功率因数是针对传输导线的利用率,针对传输导线的损耗来定义的,并不是针对电源做功正负来定义的".从能量观点你的理解和我的完全相同,整流后的电容充的能量再放电时总得有个地方装,没地方就一直通过电网回到变压器线圈,这过程中在线路上产生的损耗,在PC电源中,被动式PFC就一个电感,就是让电容吐的能量就近装在电感里,方便交换,在大工厂(电动机多)就要就近装电容,从付里叶变换来看是不同步,其它频率电流分量没用上.
您的心态不是一个电源人应该持有的心态,谁都有可能出错,你的概念错误是个小错,在年会推广你的概念可谓大错,如此对待已知的错误是大错特错
呵呵,幸亏没去.建议电源网在审查时注意演讲报告的正确,不要有连平均值和有效值都分不清的人上台演讲,不要误导大家.
我想有个概念我们可能要确认一下:
对于市电来说,整流桥、滤波电容、以及与电容并联的电阻一起作为市电的负载,这是纯阻性负载吗?
是不是首先得把源和载的概念说清楚再进行讨论呢?
關于功率因數的討論,一直就沒有停止過.我不想多說什么,但是市面上有可以測試RMS的,不貴,幾百圓而已
得搞清平均法测量和真值法测量才行.同是fluke的表,功能看起来差不多,fluke15B卖300,fluke87卖3000,后者用的是真值法.看起来功能差不多,远方的功率表才几百块,IDRC就要1万多.就差在这里.
莫争了,找篇资料大家看看,呵呵!
××××××××××××××××××××××××××××××××
真有效值(True RMS)——唯一的真实测量值
&&&&许多商业和工业的装置都为断路器的频繁误跳闸所烦扰.这些跳闸看上去经常像是随机的、令人费解的.其实这里面是有其原因可究.造成这种现象的原因一般来说有两个方面.第一个可能原因是一些负载,特别是个人电脑和其它电子设备开机时所产生的冲击电流.关于这种原因,将会在本指南的后面章节里具体讨论.另一个可能原因是回路里的真实电流的测量值低于真实值——换而言之,是实际电流过高而引起的.
&&&&在现代化装置中这种电流测量值偏低是个高发现象.既然当前的数字测量仪器如此精确可靠,为什么又会发生这种现象哪?答案就是许多测量仪都不适合于测量失真(畸变)电流,而现在绝大多数的电流都是失真的.
&&&&电流失真是由于非线性负荷的谐波电流造成的,特别是个人电脑、配有电子镇流器的荧光灯和变频驱动装置等电子设备为代表.谐波的产生机理及其对电气系统的的影响将在指南的3.1节进行具体阐述.图3所示为个人电脑接入后的典型电流波形图.很明显这不是一个纯正弦波,所以一般适用于正弦波的测量工具和计算方法都不适用.这意味着,在对电力系统进行故障检修或者性能测试分析时,有必要采用能够处理非正弦电流和电压的正确测量工具.
&&&&图1 一个电流两种读数,你相信哪个?图中的回路为一个有畸变电流的非线性负载供电.真有效值卡钳式电流表(左)上的读数是正确的,而平均值卡钳式电流表的读数(右)比正确值要低32%.
&&&&图1所示为同一回路上的两种卡钳式电流表的读数差别.两个测量仪都运行正常,且按照生产厂家的要求进行了校准,主要的差别就在于测量方法的不同.
&&&&左边的电流表是真有效值测量仪,右边的是按有效值校准的平均值测量仪.在很好的理解它们差异所在之前必须首先了解有效值的确切含义.
什么是有效值(方均根值)?
&&&&交流电流的有效值(RMS)等于在同一电阻性负载回路中,与其产生等热量的直流电流的大小.使用交流电时,电阻产生的热量与一个周波内的平均电流的平方成正比.换而言之,产生的热量和电流平方的平均值成正比,也就是说电流值和这个平方的平均值开方后的值也就是有效值成正比.(由于平方后总是正数,所以不用考虑极性问题)
&&&&对于如图2所示的纯正弦波,有效值是峰值的0.707倍(或者说峰值是有效值的即1.414倍).换句话说,有效值为1安培的纯正弦波电流的峰值电流为1.414安培.如果波形值仅仅被简单的平均(对半个负波形取反),平均值就是峰值的0.636倍,或是有效值的0.9倍.图2所示为这两个重要的比例关系.
波顶因数=峰值/有效值=1.414&&&&&&&&&& 波形因数=有效值/平均值=1.111
图2 纯正弦波
&&&&在测量一个纯正弦波(仅限于纯正弦波)时,简单的测出平均值(0.636倍峰值),再乘以波形因数1.111(即0.707倍峰值)所得到的数值是完全正确的,这个数值也被称为有效值.这种方法被广泛用于所有的模拟测量仪(此时平均值是靠线圈运动的惯性和阻尼作用来实现的)和所有旧式、仪表和大多数电流表数字万用表上.这种技术被称为“平均读数,按有效值校准”的测量方法.
&&&&问题是这种测量方法只适用于纯正弦波,而在现实的电气装置中根本不存在纯正弦波.图3所示的波形图是一个接入个人电脑后所产生的典型电流波形图.方均根值仍然是1安培,但是峰值要明显高于纯正弦波时的峰值,为2.6安培.同时平均值则小得多,为0.55安培.
Peak &#118alue&&峰值
Crest or Peak factor&& 峰顶因数
Form factor&&&&&&&& 波形因数
True RMS &#118alue&&&& 真有效值
Averaging RMS measurement&& 平均有效值测量
Mean &#118alue&&&&&&平均值
图3 个人计算机的典型电流波形图
&&&&如果这个波形用“平均读数,按有效值校准”的测量仪进行测量,它的读数为0.61安培,比真有效值(1安培)少了将近40%.表1给出了两种不同测量仪对不同波形的测量值的几个示例.
&&&&真有效值仪表工作时,先采集输入电流的瞬时值平方,按时间取平均值,最后显示这个平均值的平方根值.如果能够理想地实施这种测量方法,无论是怎样的波形都能达到绝对精确.当然在现实中理想的测量是不可能实现的,有两个制约因素要考虑在内:频率响应和峰顶因数.
&&&&对于电力系统,一般测量到50次谐波就足够了,也就是说最高频率测量到2500赫兹.峰顶因数(峰值和有效值的比率)是个很重要的决定因素,较高的峰顶因数要求采用动态测量范围较大的仪表,因此转换电路的精度也就更高.峰顶因数最小应达到3.
&&&&值得注意的是尽管两种仪表在测量失真波形的时候读数不同,而它们在测量纯正弦波时却读数一致.这个状态就是两种测量仪的校准状态,因而两个测量仪都可以看作为已经校准过了—仅限用于正弦波.
&&&&真有效值仪表已经用了30多年了,过去它仅用于专业领域、并且价格昂贵.现代电子学的发展促进了真有效值测量仪的发展,现在许多手持式万用表都具有这种功能.遗憾的是,这个功能也只是很少生产商一般地认知.然而就是这样其价格之低仍足以使真有效值仪表在公用场合种普及应用.
表1 平均值测量仪和真有效值测量仪的读数差别
测量值过低造成的后果|
&&&&绝大多数电路元器件的极限容量值是由保证元器件不过热而可以散发的热量所决定的.
&&&&例如,电缆的容量是由特定的安装条件(决定散热的快慢)和最大的工作温度所决定的.因为含有谐波的电流有着比普通平均测量值要高的有效值,电缆的实际运行电流值往往被低估,因而导致电缆的工作温度比预期的温度要高,结果是电缆的绝缘下降、过早损坏甚至引发火灾.
&&&&母线的尺寸取决于母线因对流和热辐射所散发的热量速率与电阻损耗发热速率.上述速率相等时的温度就是母线的正常工作温度.通常将母线的正常工作温度设计地足够低以使绝缘和支持材料不过早老化.就电缆而言,真有效值的测量误差将会导致过高的工作温度.而母线一般来说体积都很大,它的集肤效应比一般的小规格导线要明显的多,从而导致温度进一步提高.
&&&&其他的一些电力元器件,如熔断器和断路器的热元件,它们的额定电流值是根据有效值来制定的,因为它们的特性和散热紧密相关.这就是误跳闸的根本原因所在.真实电流大于所预期电流,导致断路器一直工作在过电流状态,长期工作可能会引起跳闸.处于过电流状态断路器对温度非常敏感出的问题,难以预测.任何由误跳闸引起的断电所造成的事故损失都可能是巨大的,例如,电脑系统数据丢失和生产控制系统瘫痪等等.在指南的第2章将对这些问题具体讨论.
&&&&很明显,只有真有效值仪表才能给出正确的测量值,才能正确确定电缆、母线和断路器的额定值.一个很重要的问题:怎样才能知道仪表是否是真有效值仪表?通常可以通过产品说明书作出判断,可往往是在实际需要的时候产品说明书并不在手边.有一个很好的办法:分别用已知的平均值仪表(往往是手头最便宜的那种)或真有效值仪表和待定的测量仪同时测量象个人电脑这样非线性负荷的电流和白炽灯回路的电流值,比较其读数.对于白炽灯负荷,两种测量仪的读数应一致.而在接入个人电脑后一台仪表的读数比另外一台仪表大很多(比如说20%以上)则此仪表很可能是真有效值仪表.若此时两表读数接近,说明两种仪表是同一类型的.
结论
&&&&真有效值测量对于任何带有很多非线性负载(个人电脑、电子镇流器和紧凑型荧光灯等)的装置意义重大.平均值测量仪的测量值比真实值最大可小40%,从而会导致电缆和断路器在“不满载”状态下而出现故障和频繁误跳闸.
说的很清楚!争论主要在于测量的什么值,而不是理论上的错误
看起来越来越正确了,越来越有意思了
这周末的工程师跑那里去了!
&&今天可是07年最后一天了!
这人是不是“发明谐振能”的那个?
qaz33510好样的,说的很透彻.
指针式万用表测出来的就是有效值,这个地球人都知道,你不知道?
数字式万用表测出来的是什么值? 只有设计这款表的人才知道.
指針表測量的是平均值.
因為指針表是根據沖量相等原理制作的,所以指針表僅僅是對驅動線圈的電流所產生的力進行了簡單的積分作用(慣性).
所以,指針表同普通的數字萬用表沒有本質的區別.都是根據標準正弦波進行修正過的《擬合值》.
測量有效值就一定要用到有效值表.因為這里邊有&&平方 求和 求平均 三個步驟,所以簡單的濾波是完全無法實現的.
指针表也有真有效值的哦,我一直都没想明白的它的工作原理
恩……上面說的指針表是指一般意義的指針表頭那種……其實就是電流表頭……
真有效值如果出來了,用指針還是數字顯示都只是個形式.呵呵
不過,真有效值的指針表我到確實沒見過.有機會一定拆開來看看……
我说的是里面不带供电电路的,除了三个接线柱(两个量程),整个外壳完全密封,连个螺钉都没有(不然我就拆开来研究了),比较老的表,就算里面有电池也早耗光了...对任意波形,就是直接测直流也能正确读出有效电流值,不分方向
這個……
有注意看表上的標示么?是50Hz的?還是0-1000Hz或者0-1M Hz?
如果是50Hz 或者 400Hz的話
是不是可以用類似功率因數表 或者 有功功率表的原理,用雙線圈表頭來實現呢?
标识就不记得了,400Hz以下肯定是没问题,如果是双线圈的,那么它的刻度应该是不均匀的,可它的刻度也是均匀的
對那些在艱苦年代通過各種巧妙手段解決問題的人致敬!
實在想不通啦.
今天突然想到一个问题,一根拉直的弹簧,在其中部受到一个垂直与弹簧的力,则力的大小与位移的平方成正比(在位移不大的情况下),这样再结合双线圈,就可以实现真有效值指针表头了..
还需要开平方啊……
力与位移的平方成正比,不就是开平方吗?
恩.有道理.
ding,不错的帖子.
那电动系的电流表测的是不是真有效值呢?
呵呵,第一次听说,百度了一下,从原理上是真有效值表,不过好象刻度都是不均匀的......我前面提到的那个电流表如果真是那个原理,应该也归到电动系电流表
是不均匀的
看下这个用于有效值和平均值测量的器件.
居然为了这个问题在这里讨论这么久,可悲?可怜?浪费版面.
你早点出来解答,我们就不用讨论了
你既然有疑问那为什么不说说你的看法呢
..呵呵,真精彩,问题全摆到桌面上了,顺便说两点:1、一般万用表测量市电电压的时候,显示的是有效值,但不适合测电流.2、我在测量50Hz正弦交流电流的时候,一般不去什么复杂的计算及分析,只用一个极简单的办法:在输入端串一只小电阻,接通电路,然后测电阻上的电压(这时是有效值),有电压、有阻值,用简单的定律算出电流即可.很简单,即使串入电阻后电流会变化一点,但估算出来的值要比计算时那个“约等于”还要可信、并且简单的多了(事实也证明了这一点),多年来遇到测量交流市电的电流值时我就用这个方法(在没有综合分析仪以前),得出的结论与那些复杂的仪器测出的数值相差无几,完全可信.
..最后说一句:我们要象爱迪生那样,首先考虑用最简单的办法来解决问题,微积分等高等数学用来辅助我们无法解决的手段,不要开始就拿出计算,很麻烦.这些年养成了习惯,就连谐振频率也懒得计算了:凭经验接上电容,直接测量后如果不对,换相应的电容或者拆、绕几圈电感就行了,几次下来就OK了,比计算后实验、再计算找错误再实验这个过程简单并且实用得多.我曾经用这些办法在好几个项目中远远超出了别人的速度.
..所以嘛,我想:那些只顾计算而忘掉简单实验就能解决问题的工程师们,也许会犯当年爱迪生的助手同样的错误吧?呵呵.
..完全是调侃话语,没有任何的偏见,祝大家开心
串联电阻再测也是平均值……
你这样测量其实和万用表的电流档没有本质区别.
双积分型的数字万用表测量的结果只能是平均值.它的
若信号正弦失真小的话,结果还可以.如果失真大就没有意义了.既不是有效值也不是平均值.
定量计算可以省略,凭经验来做,但是定性分析是不可以弄错的.
万用表测量出来的值该是什么就是什么.这不是数值上的差异,差几个百分比,这里的性质完全不同.
用单片机出一个200k的50%方波,万用表测2.53V,示波器(RIGOL DS5102CAE)测量平均值 2.90 均方根值 3.81 0电平偏移(Vbase)+0.4
可以看出双积分型数字万用表确实只是测量平均值的.
当它测量纯正弦波时,是先测量全波整流后的平均值再×1.11这个前面qaz33510大侠在第39楼说的很明白.
说实话,在看这个帖子之前我对平均值和有效值的概念一直很模糊.总以为万用表的直流档测量出来的就是有效值.现在终于清楚了,除非是真有效值表,否则多数双积分表的测量值都是平均值.如果是纯正弦波,用交流档则是有效值(平均值×1.11)如果波形有失真……
PS:真有效值表很贵,真有效值芯片也很贵,真有效值算法很慢……
..楚天朋友,你看明白一点,我贴子测的是串联电阻上的电压值,而不是电流值.另外,正弦交流电的电压值指的是有效值(比如220V市电),所以我们一般取它的1.414倍为最大值.如果你认为万用表测交流电压的时候测的是平均值,那你就错了,无论指针或数字表,至少我用过万用表的全部测的是有效值而不是平均值,而且指针式万用表在很多地方用起来的要比数字万用表好使些,比如测正弦交流电压、大于1uF的电容等(可以用指针的摆动幅度直接判断电容量,非常方便,经验好的人员其准确度相当高)不过测量电阻方面数字万用表的就很精确了.我用过的指针式表的型号有:MF50A、MF50B、MF47A、MF500、MI90、MD661、DX313、DD01等,现在想不起来了,十五年里,指针式的用过的很多不下10多种,数字的也用过7、8种,用这种方法测过的交流电流很多种,也和综合分析仪比较过,我在这里发贴,一般情况不会乱讲的,当然也有我不懂的地方,这时我可以关注别人的话,不会去凭自己的猜想误导人的.所以我的这种简便的测试方法,虽然精度很差(主要看测量的人是谁了,如果是我、并且我经常用的万用表,我估算的精度误差与昂贵的仪器比起来,在5%以内,很多时候不会超过3%),却是应急用的非常有效的长期总结的经验,凭这个粗笨的方法,你可以在紧急情况下自己直接使用,不必对它的可行性怀疑了,当然最好要多次的测量、换两只阻值不同的电阻然后估算,会把误差控制在最小.朋友祝你成功,并在新的一年里预祝你万事如意、心想事成.^_^
我是菜鸟,我觉得测电流与测电压是一样的方法,没有不同
我明白你的意思,但是您没明白我的意思.
对于纯阻性负载,是否串联电阻误差都不大.电阻上的电压与电流服从欧姆定律,所以您通过测量电阻两端的电压值带入公式间接得到电流值.但是您得到的这个电压值是流过电阻的电流所产生的压降,普通万用表的电压当测量得到的依然是平均值----表征瞬时电流的电压的平均值.
而您所谓的比电流表准确--我觉得那是因为您是用的开环霍尔的那种电流表吧.就是需要调零,而且测量直流会漂移的那种.
这种表所测量的值的确比您通过电阻间接测量的更加不准确.因为受成本限制,它所采用的开环霍尔组件并不能够很好的测量电流--它的磁钢会被被测电流磁化、它的霍尔元件线性度不够好、它的夹具可能闭合不彻底导致误差、它甚至还会收到地磁的干扰……所以基本上能够有10%RD误差吧.
至于直针与数字表的优劣……我想大家都各自有各自的理由吧.工具而已,顺手最好.
回头来说,假定非阻性电路(事实上纯阻性电路很少了),正弦电源.
在回路中串联一个电流取样电阻,然后用万用表去测量取样电阻两端的交流电压.但是万用表测量到的交流电压值依然是半个周期的平均值.如果这个电压是正弦波那当然可以直接乘以对应系数来得到峰值、有效值了.但是如果是有失真的非正弦波,那么这个系数就要调整了.也就是说,当测量非正弦波电量的时候,还依然套用正弦波的系数……
新年快乐.
ps:我也怀念我那块上海产的500B,还有30瓦的内热斜面烙铁.但是我不会再去用他们,我只是怀念那个时代,那个四处淘弄元件的心情.简单,快乐.
说的好,你我在这里遇到的第一个看到我发这么多话后仍然坚持自己的人,称赞你一句“好”!好多人由于自己没有实验,所以不敢坚持已见.不过正、反方争论的时候,你不但要说出自己的正确性,也要说出别人错误的地方才为最好,我虽然作为反方提出了很多“理由”,但仍希望有人能指出来理解差别的地方,其实你已经说出了意思了,唯一没说的是,你没有解释我为什么会测量出来正确的电流,我测量的真的是正确的电流值而不是平均值,我来给你补充一下,原因是因为我中间有一句话“如果是我测量、并用我用熟的那块表”,就象我知道我的手表快了一个小时,那么当我看到是11点的时候,我就报“10点”,绝对正确的.所以这只是一个经验值.唉这样的争论,到底也没有人详细的分析功率因数与谐波的关系,更没有说明谐波含量大、功率因数就低的理论思路,是一个不好的现象.我现在简单的抛砖引玉说一点,高手当然知道,但可能也有人较吃力,那时再多发吧,如果都能承认是对的,就不再浪费版面了.
500) {this.resized= this.width=500; this.alt='这是一张缩略图，点击可放大。\n按住CTRL，滚动鼠标滚轮可自由缩放';this.style.cursor='hand'}"
onclick="if(!this.resized) {} else {window.open('/bbs/u/62/6110.jpg');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">
式中的“T”即总谐波畸变(总谐波不等于各次谐波的代数和)
那么,“没有从二极管反馈到电源中”,为什么还会引起功率因数低呢?不是说“一部分电能往返于电网中不能被利用”才是功率因数低吗?呵呵,功率因数的定义是什么?是“电网中交流电压与交流电流不同步(即相位角不为零),相当一部分电能以磁场形势在发电机和用电设备之间往返变换而不能被释放”,如果电压加上了,而没有电流,这时的电能是以磁能的方式存在(其实也不全是磁能,不过这样说方便)电网中的,即无功功率仍然相当可观.
可以理解成“在电压加上时没有做功(电容上的电压比输入电压高),这时的电能不能被释放而往返于发电机与用电器之间”.这样好理解一点啦.但必须指出:高功率因数的电路,谐波含量不一定合格,功率因数可达0.95,但三次、五次等奇次谐波含量往往超出正常标准.好了,打字太累人,已经时间不早了.至于以前我在任何贴子里以“反方”身份说过的话大家一看就能明白,不用我一一栓释啦,到这里大家可以明白了:无论是我发的电路,还是别人发的电路,只要有谐波,功率因数肯定不是1.最后不忘说一句:这里的人气并不火,好多问题几天还没有人理,所以没多少热闹的时候.
如果手表仅仅是表盘值快,那样是可以修正的.但是如果表针快了,就很难修正了……这意味着,如果一个表,总是按照一定比例,或者一定底差来显示数据,那么我们当然可以得知这个表所能够测得的正确读数.
但是如果这个表的正确读数也同真实值没有直观联系时,我们是不可能轻易获得实际值的.
简单说一下,比如全波整流+电容滤波+阻性负载,可以显见,当电容一定时负载越清,PF越小.负载越重PF越大.也就是说,此时要考虑的是电容的容量同电阻的功率之间的联系,并且这个联系不是线性关系.所以,这不是表快一个小时那么简单的换算……当然,您也许可以根据经验得出正确的电流值.但这不具有推广意义.我很羡慕那些经验丰富的工程师,因为他们的直觉很可怕……尤其是处理现场问题.但是就像现在那些不照核磁治不了感冒的大夫一样,我们这些后起的已经失去了磨练自身的机会.
顶一下.你最后一句说的好.呵呵.
各位的基本功扎实的可以,不知道是做什么行业的.本人读了那么多年书.感觉根本没有用.不再实际中感受理论,理论就根本没有意义,很快忘记了
楼上的,我的看法和你相反,我认为:112楼这种经验的东西才值得广,才值得大家去效访学习,因为严格的说,任何仪器都是有误差的,这是一个真理,所以任何的仪器,都需要经验.无非是现在的仪器功能强了,降低了人的判断能力罢了.正象你说的:一个用核磁共振去治感冒的人,我是不会去推荐这种方法的,哪怕他理论再充足、仪器显示的再准确、治疗再具有针对性,我也不推荐.我倒推荐的是:老医生仅号脉、或者望、闻、问、切(西医是望、触、扣、听)就能药到病除的经验,这些经验才是珍宝,非常实用.那些“不用几千、几万元的仪器就无法工作、无法设计电路”的观点,我不管别人怎么想,我自己是不赞同的,反正我自己就没有那仪器,而楼上说的这种方法正是我想得到的,自己实验几次后就能在一定程度上掌握啦,呵呵很好.
首先感谢楼主开了个好贴,心中有不同的想法敢于表达出来,大家讨论对问题逐渐清析,但是对那位技术总监冯旭升的观点我是支持的,虽然他的文章里有一点小小的错误
我为什么这样讲呢?在我们的电工教材里,讲无功功率是用电流和电压相位差来求功率,是往返于电网和用电设备之间,这里是以电网和电动机等为前提分析的,但不适合于整流电路,它没有功率返回电网,那是不是没有无功功率了呢?下面我讲一下我的体会,希望大家能更深入讨论
对悠然提的 “那么,“没有从二极管反馈到电源中”,为什么还会引起功率因数低呢?不是说“一部分电能往返于电网中不能被利用”才是功率因数低吗?呵呵,功率因数的定义是什么?是“电网中交流电压与交流电流不同步(即相位角不为零),相当一部分电能以磁场形势在发电机和用电设备之间往返变换而不能被释放”,如果电压加上了,而没有电流,这时的电能是以磁能的方式存在(其实也不全是磁能,不过这样说方便)电网中的,即无功功率仍然相当可观. ” 我认为是不对的,电容的功率不能回到电网,这时有电压而无电流此时说是以磁能形式往返显然不存在,大家已都有一个共识,功率因数和谐波是两个完全不同的概念,在IEC(国际电工委员会)或CE里对功率因数没有要求,只是对前40的奇次谐波提出了要求,现在看来是非常有道理的,很多时候功率因数达到0.99但某个谐波值仍很高,偶次电流谐波不会使正弦电压峰值发生尖峰畸变,故不作要求,再者用付里叶级数可分析出许多非正弦电流波形不含有偶次谐波,而奇次谐波用复变函数里的频谱分析可知,正弦波发生畸变波峰很高,不仅严重威胁设备的绝缘,局部时间过高的功率也威胁线路老化寿命,那在整流滤波电路里,究竟有没有无功功率,我当初也很困惑,说没有吧,但用了功率因数校正电路后,同样负载情况下,用CHROMA公司的谐波测试仪测试发现视在功率明显小了很多,功率因数从0.5或升到0.85,说有吧,又难以理解,但我们可以从概念上来分析,视在功率是电网容量,对正弦电压来说等于电压的有效值乘以电流的有效值,整流滤波电路不能用电流电压的相位差来理解了,整流二极管导通角越小,因负载为定值,电压电流乘的面积就是定值,底边小只有高度增加才能保持面积不变,这样电流波形是一个非正弦的脉冲波形,峰值很高,我们用高数可推出一个波形的有效值和峰值是成正比的,这样测试仪测出来的视在功率增加了,而消耗的有功功率并没有改变,看起来功率因数低了,所以冯旭升认为整流滤波电路许多功率因数测试仪不合适,他甚至于认为整流滤波电路不会产生无功功率,可见他曾作过深入的研究的,从能量往返角度看他的结论是正确的,因为这儿只有"往",没有"返",但是输入电流有效值增高,"往"的能量增大导致线路损耗增大,这也算一种无功功率的话,那他的结论就是错的,因为电网的容量没有得到完全利用,那测试仪测的也是准的.而这些与谐波的影响是两回事.
上面有网友提到"有谐波,功率因数就不等于1",这个不知有哪位高手详细说一下,本人在想:非正弦周期的各次谐波也是正弦的,假若在一个供电回路里,有一些感性或容性负载造成附近电压已发生严重畸变,这时用这已畸变的电压直接接一个纯电阻负载,那么这个电流波形和畸变的电压是完全同步的,那这个电流波形是一个严重畸变的正弦波,那有没有谐波呢?如果有那功率因数又是多少呢?
至于你们所争论的万用电表测的究竟是真有效值还是平均值,对于同一非正弦波形,用不同类型的指针仪表测量,会得出不同的结果,用磁电系仪表(直流仪表
)测量所得是电流的恒定分量,因为偏转角正比于电流在一个周期的积分,用电动系仪表偏转角正比于有效值,用全波整流磁电仪表偏转角下比于平均值,所以是多样性的,假如用万用电表的交流档测得为有效值,那直流电档测得的一般为平均值,现在流行数字万用电表,完全取决于厂商.
以上是我的理解.
..呵呵朋友,你能认真研究,我喜欢,所以今天有精力来回复你这篇:
..凡事要多方考虑才行呀,建议你画出正弦信号功率三角形,就可以很直观知道,功率因数的值就是cosф,这是众所周知的结果,也是电工学上的基本知识.而对于功率因数与谐波的关系,我在上贴里也已经说明了,可能说的不够详细,所以使大家有了误解,现在稍补充一下.公式在这里无法打出来,我只有贴图了.500) {this.resized= this.width=500; this.alt='这是一张缩略图，点击可放大。\n按住CTRL，滚动鼠标滚轮可自由缩放';this.style.cursor='hand'}"
onclick="if(!this.resized) {} else {window.open('/bbs/u/62/0009.jpg');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">
..这就是功率因数与谐波的关系,明白了它们的关系,就知道意义了.
..至于你说的“没有返回电网哪来的无用功率?”这个疑问,用上面的公式就能看出了.我不知你的学历与研究范围,所以无法知道你是否能看懂(看不懂不能说明问题,因为每个人都有自己的知识范围,不能拿自己长处与别人的短处相比,就拿你来说,肯定有比我强的地方).如果看不懂,那只能用通俗的语言来试着为你解释一下了:
..要解释功率因数,首先要明白、而且必须明白功率因数的定义,那么什么才是功率因数呢?(上贴已经写出了定义,可以去上面看这里不再赘述)
..先看看正常的、理想的正统电流是怎样工作的:电压由零变成10V,假定是纯阻性负载,这时电流是10V除以负载电阻,电流肯定不是零.随着电压的上升而电流慢慢增大,电流的增大与电压的增大是同步的,这时的功率因数是1.
..但如果在电压上升的时候,电流并没有上升,比如整流滤波电路,电压小于电容上的电压时就没有电流,它只有在电压达到最大的附近时才有电流,这里就在峰值附近出现了一个严重的大电流脉冲了,这个脉冲对电网有害,已经是不争的事实,争的只是:这种电路的功率因数.
..想象一下:在电压上升的时候、没有电流的时候,这段时间的电能去哪里了?
..有人的理解是:没有从电网上吸收电,所以没有“无用功”.这种观点对吗?答案是否定的.
..这时你的电路没有无用功,但发电机却在做无用功!因为实际上,电网中这时应该有电流的(假定全电网都是用的这种整流滤波),这时的电能哪儿去了呢?回答是:以磁能方式存在于发电机与用电器之间.如果真正的描述发电机这时的运动参数及电磁参数,那恐怕要写一本书了,所以只能简单的理解一下,这时的电能没有被利用,整个电网存在了无用功.而电网只有在峰值时突然有大电流通过,电路发热、效率降低是不可避免的,这正是功率因数低的现象.功率因数的定义,根本就在于用负载对电网的利用率,而不在于用电器单方面的孤立的一方,否则也不用定义什么功率因数了,同样可以这样回答“我的电路发了电对电网,把功率还给了电网,没有无用功呀”,呵呵有点牵强,但想一想也真是这样的.所以,不要把“无用功”想象成电路本身的损耗(那就很错了,因为那是效率的概念,楼上的就把这个概念和效率概念有点混了),也不要把功率因数想象成负载单方面的事,功率因数,是一个综合性的、整个电网的参数,任何的断章取义、仅考虑一个方面的原因都是不对的.这“整个电网”包括发电机、传输电路、以及各感性、容性、阻性负载还有电路里的元件等.感性负载的功率因数表现在它“向电网反馈了能量”(储存的磁能化成了电能),而容性负载也是表现的是“向电网反馈了能量,只不过是储存的电能.在感性负载中,常常用加上容性负载的办法解决功率因数低的现象,但这不能说明只有电感才引起功率因数低.同时指出的是:这种电路中,即不适合用感性负载来理解,也不适合用容性负载来理解.好了,说到这里,如果大家能把以前的窄范围的功率因数的概念理解的更广泛了一点,那就很开心.最后不忘重复一句:功率因数是整个电网的事,不是仅仅负载与传输电路的事(有人认为传输电路就是电网,是不对的,电网是发电机、传输电路(包括很多,甚至变电站都可归此列)、负载等组成的,不要断章取义,把一首诗的一句话当成是整首诗的意思,就错啦.
..没有改正一下,我直接发,错误会不少,请谅解,实在没时间了.
..写的头晕晕的,这里的环境不好,无法尽述,感觉到有时是浪费了时间.同样的时候,用在别的地方就能说明更多的问题,但这里牵涉到贴图、打字、公式等,很麻烦.所以不想来了.
可控硅相控整流的时候,也不反馈给电网能量的……
其实整流电路的“选择性”的吸收能量这个过程就是向电网释放谐波的过程.比如1000VA的发电机带动不具有功率因数调节功能的节能灯的总容量600w时和带动电热管1000W的发热量可能相同.如果用1000VA的发电机带动总容量1000W的不具有功率因数校正的节能灯,发电机绝对会热过载.
桥式整流+电容滤波看似没有能量往返,但是电网会出现分量高的3、5、7次谐波.这些谐波实际上往返于电路中,消耗着能量.也就是发电机过热的原因.
电网容量单位是VA,用电器却往往标记W.同一电路中|VA|>=|W|.
比如网吧的总开关,要比各电脑的功率总和还多很多.
“在我们的电工教材里,讲无功功率是用电流和电压相位差来求功率”--这是教材编写时候的一种折中.因为电工教材(早期,经典)里边鲜少进行过多的涉及到高等数学的分析.所以用相位差的概念来解释.高中物理、化学、生物学他们都是这样做的.因为数学基础的问题,造成许多问题只能简单描述,这样就带来模糊.
下面图形就是cosф的来由.
500) {this.resized= this.width=500; this.alt='这是一张缩略图，点击可放大。\n按住CTRL，滚动鼠标滚轮可自由缩放';this.style.cursor='hand'}"
onclick="if(!this.resized) {} else {window.open('/bbs/u/62/31.gif');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">
可以看见,并不是由这个ф来定义的功率因数,而是这个角度恰好是三角形中实功与总功的夹角.好像我们都说,功率因数是0.99,0.6等等,而不是说,30度,60度.可见,这个角度是继发的,不是定义.
它的意义在于,电流波形(正弦)如果领先或者滞后电网电压或者ф度,那么其功率因数恰好是cosф,这是一种巧合.好像异步电机就是这样的.因为电工教材多数都是讲电动机、变电站等内容,所以它就用电流与电压的相位关系来说话了.但是实际上,这是对功率因数的狭义定义.并且这个狭义定义也限制在电工教材的内容里,电动机、水泵、变电站等.没那个电工教材讲smps的PF校正吧:)
当超出电工教材范围以外的负载形式,就不能够沿用它对PF的定义了.这时候我们就应该采用PF的原始定义了.原始定义才是永远适用的.
感谢“悠然”和“楚天”两位高手精彩的回答,虽然你们的观点并不一致,但很精彩,各有各的道理.“悠然”你附的图我当然看得懂,看懂这几个傅里叶级数公式并不需要很高的学历,相信每一个研究生都一看就会明白的,我昨天在回复时想把我用到的各种积分和拉不拉斯变换公式来说明我的想法,就象你讲的,我在word里编好的公式粘不上来,很烦人.
对整流滤波的功率因数我研究了很长时间,要把我的研究全写出来是个长篇大论,而且还不一定对,的确像你们两位高手所说的,功率因数要从广义上来理解更透彻些,我今天从国外的一篇英文文献上看到了一个解释,与楚天的解释有点像,另外,我昨天看到在日本人户川治朗写的《实用电路设计》一本书里后面讲到,整流滤波的功率因数低完全是正弦波输入电流有效值增大而引起的.对“如果电压加上了,而没有电流,这时的电能是以磁能的方式存在”我很难理解.
再次谢谢两位的回复,希望能看到你们更多精彩的贴子
呵呵不错,昨天我就想把这个图画上,但实在麻烦,已经打了那么多公式,不想再画了,所以就没画,而是说明“用XXX解法”,你今天发出来,更好.
但你要看清了,我的话是“如果不能看懂数学,那就试着用通俗的句子来解释”,是一种试着用初级的理解来解释功率因数的现象,不过你今天应该多贴些东西出来才行,但这种解释,有一些走实践出来的工程师是不太懂的,所以我努力找出一种他们能看得懂的方式.
你的这种解释,会使工程师们在技术上“脱节”,学历与实践脱节,这正是我们在这里讨论时要尽量避免的,所以你要在回答时创新性的、利用书上的知识来解释问题,而不是照搬.在上一贴里,你说到“桥式整流+电容滤波看似没有能量往返,但是电网会出现分量高的3、5、7次谐波.这些谐波实际上往返于电路中,消耗着能量.也就是发电机过热的原因. ”但你为何不用通俗的话说一下“为什么会产生3、5、7次的谐波”呢?仅书本是不行的,在这里讨论的时候,我提倡与实践结合,你是研究生也好,是博士也好,都无所谓,真正能设计出电路的是那些工作在一线的工程师们.其实在答辩的时候我心里就有这种想法,这种学术上的称谓有多大份量值得沉思.反正当时给我的感觉是:这种答辩与论文意义不大(虽然我不称之为“毫无意义”).你的书本的知识我赞一句,但你的方向与在这里讨论的方式我驳一声.同时,对你的这种到“关键时候避开”(个人的发明的一个现象的称呼)的作法提出建议:改掉.比如在谈到功率因数的时候,你只说某某错、某某书里狭义,但始终没有一个清楚的对功率因数的定义,这就是我刚才说你的“关键的时候避开”,因为你同时要说出来PF的原始定义才对,这并不难,但你往往在这个时候就停了,不利于走实践出来的工程师的理解.当然我并不是说你不懂,而是你的表达方式不对.请你在下一贴里,把功率因数的真正含义及目前大家的误解详细的、系统的说一下,最好主题分明,言辞锐利.我如果有时间,就把电网电路说一说.我是一个懒人,这些天打了这么多字,是破天荒的,但我懒得打学术上的东西,就象论文一样,十分懒得写(但后来还是做了几次博士论文的枪手),因为我感到,写的时候,甚至可以直接照书里的抄一大段了,没意思.
一路走下来,我感到,功率因数这个词,真的还有很多人不太了解,虽然天天都在谈功率因数,但却有不少人误解了.我打字没有仔细看过,打过后就发出去了,里面错误会很多,请大家理解.
..另外我说明一点:人无完人,无论是谁都有理解上的误区,这是不可避免的,尤其是搞技术的,更是这样.如果我看到一个人时,就象面对的一架精密仪器,找不出半点毛病,那么我就有点感到不可思议了.所以在这里说错的人,绝对不丢人,相反很多大师级人物有时会出现理解上的短暂的错误的很多,这是很正常的,我个人认为,一个人一生没有错误,那是不存在的.所以我希望大家多发言,哪怕是错的,也要来一个“凑热闹”,说不定真理就在你的“不经意的理解里”.
此贴经久不沉,可见对此问题犯糊涂的人不少,大家似是而非,引经据典,也没见谁说服谁,偶而插嘴,导致每次登陆即被告知:系统通知.有点烦!
有点评如下:
fxusheng兄是明白人犯小糊涂,以为枝节问题可以蒙混过关,不小心被抓住把柄,有口莫辩.
morning兄是糊涂人耍小聪明,自己都没搞明白的事情也敢发贴?弄得后面的人越跟越糊涂,最后撒手不管,还得别人来澄清问题.
楚天? 兄是糊涂人装明白人,自己不懂就提问,较什么劲?害得人家广引博证,最后自己还是不明白.
悠然兄是明白人面对糊涂人,你越说得高深,人家越糊涂,就不能简单点?
问题只有两个:
1、关于交流电压有效值\平均值的讨论,大家可参考此贴:/topic/217145
2、关于功率因素的概念,一句话,电流波形任何相对电压波形的畸变,无论是相位还是波形(都可以归结为谐波),都会导致功率因素不等于1.
楼上说的太精典了,非常佩服,我也有同感,感到楚天是查着书、看着有解释然后抄出一段来,如果仅看文字当然没什么错,但终归让人感到一种迷茫.悠然的做法是尽量用大家能懂的、不拘束于书本上的方法解释问题,就象一个讲台上的教师,用大量的解释来使人懂得问题难点,甚至用通俗的话、方言来解释问题,虽然和书本上的有出入,甚至性急的时候语言有误,但容易使人懂并能对书本知识的接受与认识.而楚天就好象一个看着书本给学生念课文的人,虽然文字念的不差,但对学生的理解上,远远达不到.有些地方让人看了不解,自己却又不解释,不知道是真的感到无法解释,还是自己也不懂、只照着书本念,给人的感觉是:我念书本绝对没错.呵呵至于冯师的小错误与楼主的抓住不放,很让人兴奋,哈哈.
hi,你们真厉害,一个这么简单的概念争论这么久.功率因素,从字面就能看出它是什么嘛.因素是啥,就是一个系数,一个比值嘛,所以功率因素就是一个功率比值嘛.谁比谁啊,有功功率比视在功率嘛.有功功率是啥?就是负载或用电器从电源吸收了的功率嘛.视在功率是啥?视在功率就是电源电压有效值和电源电流有效值的乘积嘛.其实具有物理内涵的只有有功功率,视在功率和无功功率是没有物理意义的,引入这两个没有物理意义的概念只不过为了研究问题方便罢了.所以很简单的嘛,只有电流波形和电压波形完全相似,功率因素才为1,否则就只有小于1的份啦.
“光速不变”,“nc965”是高手中的高手,你更是高手中的高手的高手,看你这么一讲,原来如此简单,向你致以最高的敬礼.
不错,通俗易懂.
不过最后一句"电流波形和电压波形完全相似"还不够,还有它们之间的相位差.
完全相似就已经包含相位差等于0了.另外,相位差只适用于正弦波之类的,非正弦波就不适用了,但波形相似则对任意周期波形都适用.
对于输入为畸变正弦波的负载(当然,不畸变的也一样),那么电流波形与电压波形相同且相位相同时功率因数为1,数学上可以证明:这时候传输同样的功率线路上的损耗最小.
&&&&也可以这样简单的理解:相位相同时,如果波形不同,那电流会在某些时段比电压值高(比如峰值),某些时段比电压值低,(假设有效值都定义为1):
&& 比电压值高的部分,虽然电网没有做负功,但在这些时段相当于负载电阻减小,导线电阻分掉的电压增大,损耗增大;
&& 比电压值低的部分,相当于负载电阻增大,导线电阻分掉的电压减小,损耗减小;
&& 但损耗增大的部分比损耗减小的部分来得多(至于为什么,我语文水平太差,想得清楚,说不清楚),所以传输效率下降,功率因数小于1
波形相同相位不同只是功率因数不等于1的一个特例而已
表现导线损耗的参数其实就是电流有效值(根据电流有效值的定义),当电流有效值为Io时,在纯电阻负载下输出功率为Po=Uo*Io(均为有效指),在其他负载下(电流波形不同或相位不同)均小于此值(数学上容易证明),所以功率因数都小于1.
用万用表测量也不一定全是错的,用数字万用表和指针式万用表其测量结果大有区别.
好长的贴,看的头有点昏.
看大家争论了这么久,好像就是讨论用万用表测电流的问题!
这个帖子的主题是"对功率因素的验证和讨论",大家好像都没有讲到主题上!
如果真要分析功率因素,一块万用表解决不了问题,经验再丰富,再怎么高手,也测不出准确的数据!
标准的实验室里测试分析功率的方法是用"功率因素分析仪",这样测试出的数据才是有效的!
衡量一个电子产品的功率因素最主要的参数不是电流,而是:总的谐波畸变(即THD %)\各次电流谐波\各次电压谐波\功率因素等参数!
电子产品在不同的负载条件下,以上参数都不一样,但只要他们的比值没有超出标准的范围,这个产品就是合格的产品!
用示波器和电流枪可以很直观的看到电压和电流的波形及相移,但是无法分析这个产品的功率因素!
平均值和有效值应该看对应的检测工具的型号,如果对方能帮检测工具的型号公布就清晰了
看到电源网讨论这个话题的帖真是很多．
&&我觉得高手们得私下讨论,验证出准确的结果再联名贴上来比较好．
&&你们这样的讨论很容易导致初学者们的思维混乱,觉得看帖很累,不知道到底谁是正确的,而往往你们又是辩了个半半就不见踪影了．
&&随意提了个建议,好象很搞笑,望高手们莫偷骂!!!
看了好长, 也没看见有总结性的东西
总结太多，不知道哪个好
我想问一下哦..你都接上电容啦,那算不算是容情负载呢?那样的话它还会不会有接近1的PF值呀?还有就是你示波器上显示的是AC端的电流还是经整流过后的电流呢?要是拿AC端的电压*DC端的电流,,这样行吗???我好像看过书写的是整流二极管和电容都对PF值有影响呀..我是菜鸟,,,认识不多..请指教
[flash]/bbs/u/63/6083.png [/flash]
不要过多的去讨论学术上的概念问题,我们在这里是怎么才能把PFC的线路调试好,
对PFC做的不很多,不知道PFC做好后,关键要去做那些测试来来考量我们的产品有没有设计上的缺陷,比如说吧:有的APFC线路在瞬间开机的时候总是会烧掉PFC&&MOS管,这种现象出现的几率很大,这些怎么改善.
仔细阅读各位贴子,深为大家对无功功率深刻误解慨叹!
诸位不久将会在刊物上看到我即将发表的大作
《无功功率及其相关概念的深度理解与教学》,
相信大家会恍然大悟.
刊物不是每人都有(至少我没有),请你贴在这里,让大家理解一下.
别吹毛求疵了.别人有别人的长处---当然短处也有.
我发现我越来越糊涂了.......
传个图看看.
这才是功率因数接近100%的图嘛.
正弦电压&脉冲电流,PF会是1 !!!!!!!!这玩笑可有意思了.500) {this.resized= this.width=500; this.alt='这是一张缩略图，点击可放大。\n按住CTRL，滚动鼠标滚轮可自由缩放';this.style.cursor='hand'}"
onclick="if(!this.resized) {} else {window.open('/bbs/u/63/14.jpg');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">
听的满好&&都是高手&&学习好多
看看不错!!
MF47牌万用表,使用就是好
线形电路
功率因数:有功功率/视在功率,因为没有谐波,所以就是电压和电流的夹角余玄.
非线性电路:
功率因数:也是有功功率/视在功率,因为有谐波,所以就必须乘以一个关于谐波的系数.
当你把电流电压看成向量以后,就不需要要管电路是否线性了.功率因数都是电压和电流的夹角余玄.
当你把电流电压看成向量以后,就不需要要管电路是否线性了.功率因数都是电压和电流的夹角余玄?????谁教你的??
好好复习一下线性代数就明白了.
贴一篇以前看过的ST公司的文章:"understanding power factor"(对功率因数的理解)
圳市平鑫科技有限公司主要从事计算机散热产品及附属产品的研发与销售.
公司主要研发的产品有DC风扇、AC风扇、CPU散热器、塑胶网罩、铁线网罩、三合一网罩、内存条卡片、笔记本散热器、硬盘散热器、电源防震垫等.
我司可对开发产品进行全系列设计、制造.公司拥有各类用于开发设计、生产及检测之先进设备.产品主要是远销海外市场,如欧州,美国,韩国,日本等发达国家,建立了良好的信誉,公司销售量不断攀升.
如果您对本公司之任何产品感兴趣时,只要一个来电或Email相告,我们随即送上当时之最优惠报价,及最快之交期,若有特殊规格要求,只要提出详细数据,我们将提供整套之开发、产品设计、模具开发、样品认可以至大量生产一条龙作业,并以良好的售后服务为客户提供各类保障.
联系人:陈先生,周小姐
电话:7
邮箱:px-
网址:http://www..cn/
你也证明不了如何产生无功功率的，何必这样嚣张的语气？客观评价最好！高级工程师们！
那么好的帖子，顶
兄弟，不错，我挺你！
营养贴，必须顶。。。
万用表的AC档测的就是有效值
简直不把功率因数放在眼里。。。。
关于电源网
我们的服务
服务时间：周一至周五9:00-18:00
电源网版权
增值电信业务经营许可证：津B2-
网博互动旗下网站：}