HIOKI3286日本日置HIOKI電力分析儀的應用

隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，對機床產(chǎn)品的技術(shù)要求日益進(jìn)步。在貫徹JB/T3382.2-2000標準中，就需要對機床主軸空運轉功率進(jìn)行測試。按規定：任何一種型號的機床，要確定磨頭空運轉功率的指標，可選擇裝配較好的十套磨頭，丈量空運轉功率，取均勻值作為考核指標。這對于以小批量，多品種為特點(diǎn)的機床行業(yè)來(lái)說(shuō)，假如采用傳統的丈量方法，即三表法或二表法丈量磨頭電機的功率，這些丈量方法的丈量系統體積龐大，接線(xiàn)復雜，無(wú)疑是一件十分繁重的工作，而且受丈量系統結構的限制，丈量精度較低，對主軸的空運轉功率很難測試。相序表| 萬(wàn)用表| 功率計| 示波器| 電阻測試儀| 電阻計| 電表| 鉗表| 高斯計| 電磁場(chǎng)測試儀| 電源供應器| 電能質(zhì)量分析儀| 多功能測試儀| 電容表|

為了滿(mǎn)足JB/T3382.2-2000標準中6.4章節的要求，經(jīng)過(guò)一年多時(shí)間的調訪(fǎng)，決定采用HIOKI3286型電力分析儀，成功地解決了機床的磨頭空載功率的測試工作。HIOKI3286型電力分析儀采用單片微處理器技術(shù)，可以完成對單相交流電動(dòng)機或三相交流電動(dòng)機的電壓、電流、有功功率、視在功率、功率因數、相位角等多項性能的測試。

1.功率因數

相位角的丈量是通過(guò)丈量電壓和電流過(guò)零點(diǎn)的差來(lái)完成的。如下圖所示。儀器通過(guò)相位角φ，電壓U和電流I來(lái)計算三相實(shí)時(shí)有功功率P，視在功率S，無(wú)功功率Q，反應系數sinφ，功率因數cosφ。

對于變頻器或晶閘管調速電路的畸變輸進(jìn)波形，或者是受干擾的畸變波形，廣州市駿凱電子科技有限公司業(yè)務(wù)咨詢(xún)：020 83502535測試會(huì )不正確或根本不能進(jìn)行測試。在三相功率因數表的模式下，有功功率的計算是當作三相平衡負載處理的。假如三相不平衡，測試結果不正確。

對于變頻器或晶閘管調速電路的畸變輸進(jìn)波形的測試為什么會(huì )造成不正確呢?這是由于對于畸變的波形，單相功率丈量方式下測得的功率因數λ和單相功率因數丈量方式下測得的功率因數λ是不同的。造成這種丈量結果不同的，原因是單相功率丈量方式是通過(guò)有功功率和視在功率來(lái)計算λ，即計算λ=P/S。而單相功率因數丈量方式會(huì )將電壓波形和電流波形以為是正弦波，通過(guò)相位角φ來(lái)計算λ。 相位角丈量是功率因數方式計算的基礎，假如說(shuō)波形發(fā)生畸變，這種功率因數的丈量方式計算會(huì )產(chǎn)生很大誤差，甚至是完全錯誤。因此，對于波形發(fā)生畸變時(shí)，應該使用單相功率丈量方式計算功率因數。

例如：

注：峰值因數為1.9的畸變波。

a)單相功率因數丈量方式下的計算λ，功率因數丈量方式會(huì )將電壓波形和電流波形以為是正弦波，通過(guò)相位角來(lái)計算λ。 相位角丈量是功率因數方式計算的基礎，假如說(shuō)電壓波形和電流波形是正常的，無(wú)疑單相功率因數丈量方式下的計算λ結果是正確的。

b)假如說(shuō)輸進(jìn)的電壓波形和電流波形發(fā)生了畸變時(shí)，而單相功率因數丈量方式同樣會(huì )將電壓波形和電流波形以為是正弦波，通過(guò)相位角來(lái)計算λ。 相位角丈量也是功率因數方式計算的基礎，廣州市駿凱電子科技有限公司業(yè)務(wù)咨詢(xún)：020 83502535假如說(shuō)波形發(fā)生畸變，這種功率因數的丈量方式計算會(huì )產(chǎn)生很大誤差。因此，對于波形發(fā)生畸變時(shí)，應該使用單相功率丈量方式計算功率因數，原因是單相功率丈量方式是通過(guò)有功功率和視在功率來(lái)計算λ。

c)三相功率因數丈量方式下的計算λ，功率因數丈量方式會(huì )將電壓波形和電流波形以為是正弦波，通過(guò)相位角來(lái)計算λ。 相位角丈量是功率因數方式計算的基礎，假如說(shuō)電壓波形和電流波形是正常的，無(wú)疑三相功率因數丈量方式下的計算λ結果是正確的。

d)假如說(shuō)輸進(jìn)的電壓波形和電流波形發(fā)生了畸變時(shí)，而三相功率因數丈量方式同樣會(huì )將電壓波形和電流波形以為是正弦波，通過(guò)相位角來(lái)計算λ。 相位角丈量也是功率因數方式計算的基礎，假如說(shuō)波形發(fā)生畸變，這種功率因數的丈量方式計算會(huì )完全錯誤。因此，對于波形發(fā)生畸變時(shí)，應該使用三相功率丈量方式計算功率因數。原因是與單相功率丈量方式相同，三相功率丈量方式也是通過(guò)有功功率和視在功率來(lái)計算λ。

HIOKI3286-20基本參數
測量項目	電壓，電流，電壓/電流峰值，有功/無(wú)功/視在功率 （單相或3相），功率因數，無(wú)功率，相位角，頻率， 相位（3相），電壓/電流諧波級次（最高20次）
測量鉗口直徑	最大φ55mm
顯示	LCD，數字（6000點(diǎn)）
調校方式	RMS（真有效值）
顯示更新率	NORMAL時(shí)約1次/秒，SLOW時(shí)1次/3秒，HARM為1次/2秒
模擬響應時(shí)間	4秒或以下（輸入變化在量程的0%～90%之間）

2.功率丈量

a)對于單相電路而言，電機功率的計算公式是：P=IUcosφ，由于單相電路的功率丈量電路是維一的丈量回路，它的負載功率也是維一的，因此可以直接用HIOKI3286型電力分析儀丈量，可以直接從HIOKI3286型電力分析儀上讀出丈量結果，丈量電路見(jiàn)附圖1。

b)對于三相電路而言， 丈量電路見(jiàn)附圖2，三相電機功率的計算公式是：P=1.732IUcosφ，由于三相電路的功率丈量電路是三相的丈量回路，這就涉及它的負載功率是否平衡， 假如說(shuō)它的負載功率是平衡的，可以直接用HIOKI3286型電力分析儀丈量，從HIOKI3286型電力分析儀上讀出丈量結果。

c)假如說(shuō)它的負載功率不是平衡的， 丈量電路仍按附圖2，直接用HIOKI3286型電力分析儀丈量，從HIOKI3286型電力分析儀上讀出丈量結果就會(huì )產(chǎn)生較在的丈量誤差。
這是由于公式是：P=1.732IUcosφ，其中電流I的取值源于儀器的鉗形傳感器，廣州市駿凱電子科技有限公司業(yè)務(wù)咨詢(xún)：020 83502535假如說(shuō)鉗形傳感器所丈量的那一相的負載大，則丈量結果的讀數就會(huì )相應的增大， 假如說(shuō)鉗形傳感器所丈量的那一相的負載輕， 則丈量結果的讀數就會(huì )相應的減小。

因此， 假如說(shuō)它的負載功率不是平衡的， 丈量電路應按附圖3，對電機功率進(jìn)行二次丈量， 從HIOKI3286型電力分析儀上讀出的二次丈量結果，進(jìn)行相加。電機功率是：P=P1+P2

三相有功功率P=P1+P2=-O.54+1.98=1.44 kW
三相視在功率S=0.866(2.61+2.57)=4.49 kVA
功率因數λ=P/S=1.44/4.49=0.321

d)三相四線(xiàn)回路的丈量，對于假如說(shuō)它的負載功率是平衡的， 三相四線(xiàn)回路的功率和功率因數丈量是與三相三線(xiàn)回路的丈量相同，不需要使用中線(xiàn)，同樣可以直接用HIOKI3286型電力分析儀丈量，可以直接從HIOKI3286型電力分析儀上讀出丈量結果。廣州市駿凱電子科技有限公司業(yè)務(wù)咨詢(xún)：020 83502535然而，對于三相不平衡負載，丈量方式與單相二線(xiàn)系統相同，將單元設置為單相丈量模式，但丈量電路應按附圖四進(jìn)行接線(xiàn)和丈量，以中線(xiàn)為基準，對三相負載進(jìn)行分別丈量， 分別從HIOKI3286型電力分析儀上讀出的三次丈量結果，將這些功率讀數進(jìn)行累加，此時(shí)的功率應是：P=P1+P2+P3

e) 對于小功率的三相交流異步電機， 丈量電路見(jiàn)附圖2，在這種情況下， 固然說(shuō)它的三相負載功率是平衡的，但由于電機功率太小， 難以直接從HIOKI3286型電力分析儀上讀出丈量結果。

以我公司生產(chǎn)的HZ-150手動(dòng)小型1平面磨床為例，它的磨頭電機的功率是0.75kW，而它的磨頭電機的空載功率僅只有50W-80W之間，在這種情況下，已低于HIOKI3286型電力分析儀的最小分辨率，不可能直接從HIOKI3286型電力分析儀上讀出丈量結果。因此，丈量電路仍應按附圖2接線(xiàn)，將單元設置為單相丈量模式，直接從HIOKI3286型電力分析儀上讀出丈量結果除以1.732即此時(shí)的磨頭電機空載功率P=P(讀數)/1.732。

3.視在功率S，無(wú)功功率Q，反應系數sinφ，功率因數cosφ的丈量。這些是在功率丈量和功率因數的基礎上進(jìn)行的。根據被測對象的不同，分別按附圖1至附圖4丈量電路接線(xiàn)，然后按不模式按鍵，可直接從HIOKI3286型電力分析儀上讀出。視在功率S，無(wú)功功率Q，反應系數sinφ，功率因數cosφ的丈量結果。

4.電流，電壓，頻率和相序的檢測

電流的檢測要激活電流顯示模式，打開(kāi)鉗頭，鉗住被測導體， 被測導體應置于鉗頭的中心位置，可以檢測出電流的有效值，最大值和電路的頻率。還可根據需要選擇自動(dòng)檔和手動(dòng)檔丈量。

電壓的檢測要激活電壓顯示模式，將電壓連線(xiàn)連接到儀器，可以檢測出電壓的有效值，最大值。還可根據需要選擇自動(dòng)檔和手動(dòng)檔丈量。

相序的檢測，按LINE/HARM鍵，選擇三相功率因數方式，RST相序模式開(kāi)始工作，將電壓測試端子連接到儀器上，然后將紅夾子，黑夾子，黃夾子連接到被測電路上，對于三相回路，儀器會(huì )分別顯示出正常相序，反向相序和缺相三種丈量結果。

除了上述所述的測試外，儀器還可以進(jìn)行電流諧波和電壓諧波的丈量，還可以將瞬間丈量的結果保持儀器中。

5． HIOKI3286型電力分析儀具有重量輕，便于攜帶，操縱方便，讀數直觀(guān)正確等明顯特點(diǎn)。在生產(chǎn)和科研工作中，筆者應用HIOKI3286型電力分析儀，成功地對我公司8種平面磨床產(chǎn)品的主軸空運轉功率，滿(mǎn)載功率進(jìn)行丈量。

根據這些丈量數據，專(zhuān)程到海寧永發(fā)電機有限公司，利用該公司大型精密電機檢測系統中，進(jìn)行校核。校核的結果證實(shí)應用HIOKI3286型電力分析儀丈量的數據是正確可靠。此后，還把儀器送浙江省測試技術(shù)研究院進(jìn)行鑒定，證實(shí)儀器的各項性能是合格的。

在今年三月和玄月，國家機床質(zhì)量監視檢測中心對廣州市駿凱電子科技有限公司業(yè)務(wù)咨詢(xún)：020 83502535，應用HIOKI3286型電力分析儀丈量三個(gè)被檢產(chǎn)品的主軸空載功率和滿(mǎn)載功率，圓滿(mǎn)完成丈量任務(wù)，受到國家機床質(zhì)量監視檢測中心專(zhuān)家的好評。

實(shí)踐證實(shí)，應用HIOKI3286型電力分析儀是我公司電機性能測試技術(shù)的重大進(jìn)步。