手把手教您DIY便攜式功率分析儀
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- 發(fā)布時(shí)間:2013/10/30 22:27:33
- 作者:AnyWay中國(guó)
變頻電量具有頻帶寬,諧波含量豐富,波形復(fù)雜等特點(diǎn),適用于變頻電量測(cè)量的各種寬頻帶
功率分析儀大多體積較大、價(jià)格昂貴,且不能滿足一些特殊的需要,本文手把手教您如何針對(duì)需求DIY各種
便攜式功率分析儀。
一便攜式功率分析儀測(cè)量元件
便攜式功率分析儀的測(cè)量元件主要用于測(cè)量電壓、電流及功率,按照習(xí)慣本文稱為功率單元。
便攜式功率分析儀的功率單元采用湖南銀河電氣有限公司研制的DT系列數(shù)字變送器,每臺(tái)變送器具有兩個(gè)電量輸入通道。采用
前端數(shù)字化技術(shù),輸入電量在內(nèi)部完成高速交流采樣,采樣結(jié)果通過光纖上傳至DH2000數(shù)字主機(jī)。
DT
數(shù)字變送器根據(jù)被測(cè)電量的量程分為多種型號(hào),其中128V/1.28A及以下的變送器只有煙盒大小。
DT數(shù)字變送器的兩個(gè)通道可以靈活配置,即可配置為一路電壓和一路電流,也可配置為兩路電壓或兩路電流。并且電壓或電流通道的量程均有多種選擇。此外,DT數(shù)字變送器對(duì)于每個(gè)通道的電量均按照模擬量和脈沖頻率量?jī)煞N方式同時(shí)進(jìn)行測(cè)量。這樣的配置使DT數(shù)字變送器的具有非常靈活的應(yīng)用:
1、DT數(shù)字變送器用于功率測(cè)量時(shí),電壓通道既可直接測(cè)量1280V以下的電壓,也可與各種電壓輸出型或電流輸出型的電壓傳感器相連;同理,電流通道既可直接測(cè)量128A以下的電流,也可與各種電流輸出型或電壓輸出型的電流傳感器相連。例如,不同配置可以與電壓互感器、電流互感器、霍爾電壓傳感器(輸出可能是電壓或電流信號(hào))、霍爾電流傳感器(輸出可能是電壓或電流信號(hào))、分壓器、分流器(輸出電壓信號(hào))、羅氏線圈(一般輸出電壓信號(hào))等各種電量傳感器配套測(cè)量更高的電壓和更大的電流。
2、DT數(shù)字變送器兩個(gè)通道均配置為電壓輸入時(shí),根據(jù)基爾霍夫電壓定律,可以用于三相電壓測(cè)量。
3、DT數(shù)字變送器兩個(gè)通道均配置為電流輸入時(shí),根據(jù)基爾霍夫電流定律,可以用于三相電流測(cè)量。
4、DT數(shù)字變送器兩個(gè)通道采用相同配置時(shí),可利用微差測(cè)量法對(duì)各種傳感器進(jìn)行高精度檢定/校準(zhǔn)。
5、寬范圍測(cè)量能力和可選的多種量程,使DT數(shù)字變送器幾乎可以與任意電量或非電量的傳感器相連進(jìn)行測(cè)量。例如,利用其雙通道特點(diǎn),可以一個(gè)通道連接熱電偶輸出,另一個(gè)通道連接熱電偶冷端補(bǔ)償輸出,實(shí)現(xiàn)熱電偶的精確測(cè)量。
6、DT數(shù)字變送器的脈沖頻率測(cè)量功能使其可以與各種脈沖頻率輸出傳感器相連進(jìn)行時(shí)間頻率信號(hào)的測(cè)量。例如,與扭矩傳感器相連,一個(gè)通道用于測(cè)量扭矩,一個(gè)通道用于測(cè)量轉(zhuǎn)速,實(shí)現(xiàn)電機(jī)輸出功率的測(cè)量。
圖1 便攜式功率分析儀的測(cè)量元件_DT數(shù)字變送器
注:詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)參見:DT系列數(shù)字變送器
二便攜式功率分析儀數(shù)據(jù)采集器
便攜式功率分析儀數(shù)據(jù)采集器采用湖南銀河電氣有限公司研制的DH2000數(shù)字主機(jī)。
DH2000數(shù)字主機(jī)是一款基于前端數(shù)字化技術(shù)的虛擬儀器的高速數(shù)據(jù)采集器,支持瞬態(tài)、穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)采集與管理。
作為虛擬儀器的高速數(shù)據(jù)采集器,DH2000數(shù)字主機(jī)是虛擬儀器系統(tǒng)的重要組成部分,是功率單元與上位機(jī)之間的橋梁。
DH2000數(shù)字主機(jī)根據(jù)最大連接功率單元數(shù)量分為DH200-2、DH2000-4和DH2000-6三種型號(hào),分別可連接2、4、6個(gè)功率單元。數(shù)字主機(jī)通過USB2.0接口連接上位機(jī)。
DT2000-2型數(shù)字主機(jī)只有煙盒大小。
圖2 便攜式功率分析儀數(shù)據(jù)采集器_DH2000-6數(shù)字主機(jī)
注:詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)參見:DH2000數(shù)字主機(jī)
三便攜式功率分析儀的硬件準(zhǔn)備
1確定功率單元的型號(hào)和數(shù)量
便攜式功率分析儀大多場(chǎng)合需要與電壓、電流傳感器配套使用。
如果主要用于變頻器或變頻電機(jī)測(cè)量,由于變頻電量傳感器大多輸出電壓較低,輸出電流較小,推薦采用25.6V/1.28A的DT233數(shù)字變送器。
如果考慮要與電磁式電壓、電流互感器配套測(cè)量,推薦采用128V/6.4A的DT222數(shù)字變送器。
如果主要用于低壓變頻器或變頻電機(jī)的測(cè)試,推薦采用1280V/6.4A的DT212數(shù)字變送器,電壓測(cè)量無需外接傳感器。
作為便攜式功率分析儀,通常需要同時(shí)觀測(cè)的測(cè)點(diǎn)不會(huì)太多,對(duì)于一般的諧波分析用途,一個(gè)變送器即可。對(duì)于三相變頻器或電機(jī),可采用兩個(gè)變送器。
如果需要同時(shí)測(cè)量電機(jī)的輸入功率和輸出功率,可采用兩個(gè)變送器測(cè)量三相輸入功率,一個(gè)變送器測(cè)量扭矩和轉(zhuǎn)速。
如果需要同時(shí)測(cè)量三相變頻器的輸入功率和輸出功率,需要四個(gè)變送器分別測(cè)量三相輸入和輸出功率。
2確定數(shù)字主機(jī)的型號(hào)
根據(jù)DT數(shù)字變送器的數(shù)量確定DH2000數(shù)字主機(jī)的型號(hào)。作為便攜式功率分析儀,一般建議采用雙通道的DH2000-2數(shù)字主機(jī)。當(dāng)可能面對(duì)較多通道時(shí),可考慮采用兩臺(tái)數(shù)字主機(jī)。
3確定光纖長(zhǎng)度和數(shù)量
根據(jù)觀測(cè)點(diǎn)與被測(cè)點(diǎn)的距離,確定光纖的長(zhǎng)度。每個(gè)DT數(shù)字變送器包含一對(duì)光纖,根據(jù)DT數(shù)字變送器的數(shù)量確定光纖的對(duì)數(shù)。光纖最大長(zhǎng)度為100m,一般而言,在大型廠房采用30m較合適,普通實(shí)驗(yàn)室10m就夠了。
圖3 便攜式功率分析儀應(yīng)用示例
四攜式功率分析儀軟件編制
便攜式功率分析儀的數(shù)據(jù)處理在上位機(jī)實(shí)現(xiàn)。
數(shù)據(jù)處理的主要技術(shù)是數(shù)字濾波和傅里葉變換。
選擇數(shù)字濾波器的類型和特征頻率,可以實(shí)時(shí)查看變頻器輸出電壓、電流的基波和各次諧波。
準(zhǔn)確的基波和諧波功率測(cè)量主要通過傅里葉變換實(shí)現(xiàn),對(duì)于基波測(cè)量,若精度要求較高時(shí),推薦采用DFT算法。諧波測(cè)量由于運(yùn)算量過大,推薦采用FFT算法。
DH2000數(shù)字主機(jī)可以輸出多種數(shù)據(jù)格式,可以兼容Matlab、LabViEW等軟件所需的常用數(shù)據(jù)格式。
用戶可以自行采用Matlab、LabView等編制功率分析儀所需軟件,也可采購(gòu)湖南銀河電氣有限公司的DH2000數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相關(guān)軟件子模塊。
五便攜式功率分析儀軟件特點(diǎn)
1便攜
便攜式功率分析儀的便攜主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面:
一是因?yàn)镈T數(shù)字變送器具有非常寬的測(cè)試范圍,幾乎可以與所有電壓、電流傳感器相連,并且可以實(shí)現(xiàn)量程匹配,加上前端數(shù)字化的優(yōu)勢(shì),無需考慮屏蔽線及接地,所以完全可以利用現(xiàn)場(chǎng)的傳感器,也無需準(zhǔn)備連接纜線。
二是因?yàn)橄嚓P(guān)硬件體積較小,便攜式功率分析儀完全可以裝進(jìn)普通筆記本電腦包內(nèi)。
2擴(kuò)展性強(qiáng)
你可根據(jù)目前需要選擇DT數(shù)字變送器的種類和數(shù)量,而不必考慮發(fā)展的問題,因?yàn)槟S時(shí)可以增加變送器的數(shù)量和種類。
3操作安全
測(cè)量點(diǎn)與數(shù)字主機(jī)及上位之間沒有任何電連接,可確保操作安全。光纖可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸,觀測(cè)者大可遠(yuǎn)離噪音、強(qiáng)電充斥的復(fù)雜的、危險(xiǎn)的現(xiàn)場(chǎng)。
4輕松搞定電磁兼容
前端數(shù)字化傳輸,不但避免了傳輸環(huán)節(jié)的損耗與干擾,還切斷了測(cè)量元件的主要干擾傳輸路徑,不必考慮屏蔽、接地等抗干擾措施,輕松搞定電磁兼容。
5多功能
便攜式功率分析儀不但可以實(shí)現(xiàn)常規(guī)寬頻帶功率分析儀的所有功能。還可根據(jù)需要編制或采購(gòu)專用軟件實(shí)現(xiàn)便攜式電能質(zhì)量分析儀、便攜式無紙記錄儀、便攜式諧波檢測(cè)儀等虛擬電量測(cè)量?jī)x器及振動(dòng)噪聲分析儀、音頻分析儀、軸功率測(cè)試儀等非電量測(cè)量分析儀器。除了常規(guī)的三相功率分析儀,您還可輕松實(shí)現(xiàn)五相、六相、十五相等多相功率分析儀。