電壓電流接線方法如何選擇?就著功率特征阻抗來(lái)
發(fā)布時(shí)間:2015-08-12 責(zé)任編輯:sherry
【導(dǎo)讀】對(duì)于功率測(cè)量?jī)x器,我們希望電壓通道輸入阻抗無(wú)窮大,電流通道輸入阻抗無(wú)窮小。然而現(xiàn)實(shí)跟理想總有那么一點(diǎn)差距,電壓表和電流表的輸入阻抗消耗了測(cè)量回路中電能,產(chǎn)生了系統(tǒng)誤差,對(duì)測(cè)量精度的影響跟測(cè)量方法有關(guān)。
下圖分別顯示了電流表內(nèi)接和外接兩種接法。
對(duì)于功率測(cè)量?jī)x器,我們希望電壓通道輸入阻抗無(wú)窮大,電流通道輸入阻抗無(wú)窮小。然而現(xiàn)實(shí)跟理想總有那么一點(diǎn)差距,電壓表和電流表的輸入阻抗消耗了測(cè)量回路中電能,產(chǎn)生了系統(tǒng)誤差,對(duì)測(cè)量精度的影響跟測(cè)量方法有關(guān)。
1、在確定用哪一種方法前先來(lái)計(jì)算不同情況下電壓和電流表的損耗功率。
無(wú)論內(nèi)外接,我們從儀器讀取的功率為
式中RI和RU分別為電壓表和電流表的內(nèi)阻。從圖中得到兩個(gè)結(jié)論:
(1) 電流表內(nèi)接時(shí),電流表讀數(shù)即為負(fù)載電流,電壓表讀數(shù)是電流表內(nèi)阻壓降和負(fù)載電壓之和,因此儀器的測(cè)量結(jié)果中包含了電流表的損耗功率PI。
(2) 電流表外接時(shí),電流表讀數(shù)為負(fù)載電流和電壓表電流之和,電壓表讀數(shù)即為負(fù)載電壓,因此儀器的測(cè)量結(jié)果中包含了電壓表的損耗功率PU。
2、在特定的環(huán)境中,比較兩種接法的損耗。
(1)不妨假設(shè)電壓表?yè)p耗大于電流表,由不等式運(yùn)算規(guī)則推導(dǎo)得到:
根據(jù)上述3種情況的運(yùn)算結(jié)果,不同負(fù)載阻抗RL和功率特征阻抗RP的影響如下:
(1) RL》RP電壓表?yè)p耗較大;
(2) RL《RP電流表?yè)p耗較大;
(3) RL =RP損耗相等。
3、選擇合適的接法提高測(cè)量精度
以上分析了不同的負(fù)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(jù)測(cè)量對(duì)象選擇。以測(cè)試DC-DC轉(zhuǎn)換器效率為例,需要測(cè)量轉(zhuǎn)換器輸入功率和輸出功率。輸入功率即是轉(zhuǎn)換器吸收的功率,應(yīng)盡量減少電表的損耗,所以需要把損耗小的電表內(nèi)接,把損耗大的電表功率排除。輸出功率是轉(zhuǎn)換器提供的功率,電表?yè)p耗和負(fù)載功率都是由轉(zhuǎn)換器提供,要將電表?yè)p耗功率計(jì)入轉(zhuǎn)換器輸出功率,因此把損耗大的電表進(jìn)行內(nèi)接。
設(shè)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(fù)載。使用PA5000功率分析儀5A功率卡測(cè)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(fù)載阻抗12Ω《447Ω,根據(jù)結(jié)論(2)這種情況電流表將消耗更大的功率,因此測(cè)量輸出功率要把電流表內(nèi)接,PA5000測(cè)出的DC-DC輸出功率中包含了電流表的損耗功率。
輸入負(fù)載阻抗RIN=48/0.3=160Ω《447Ω,根據(jù)結(jié)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(huì)計(jì)入DC-DC輸入功率中了。
輸入輸出接線如下圖所示,輸入和輸出功率的系統(tǒng)誤差更小。
如果看見(jiàn)公式就頭疼,PA5000還有更高級(jí)的接線補(bǔ)償功能,無(wú)需人工計(jì)算
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