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為什么功率因數會出現負值

ZLG致遠電子 ? 2019-06-04 14:18 ? 次閱讀

功率因數通常都是正值,但現場測試時,會遇到儀器測量結果出現負值或正負跳變的情況,本文就和大家聊聊功率因數出現負值或正負跳變的常見工況。

參考功率分析儀手冊,可參閱到有功功率P計算是瞬時的電壓電流相乘后求平均:

為什么功率因數會出現負值

其中:n為采樣點數,由測量區間決定。

功率因數PF=P/S。其中S為視在功率,且一直為正值,所儀功率因數PF的正負跟隨P的變化,當P為負時,PF也就是負了。

1、發電系統

參考IEC60375標準,功率因數PF=P/S,正負號由有功功率的方向決定。有功功率P和功率因數PF處于四象限運行,指示了測評點的發電/用電特性。當被測負載是發電的,按照IEC標準,位于第二、第三象限時,此時功率因數PF為負值。

為什么功率因數會出現負值

圖1 IEC四象限

2、接線錯誤

現場實測時,若線路電流超過測量儀器本身最大允許的rms和峰值,需要外接傳感器或者電流鉗等擴展測量范圍,傳感器、電流鉗的方向一定要和我們的接線示意圖的方向一致,按照電流從源流向設備,是從源電壓的正極流出,負極流入來接線。若接線人員操作疏忽,接線時電壓或者電流有線接反,就會導致有功功率為負值,功率因數PF也就出現負值了。注意:不外接傳感器,直接測量時,也需注意電壓電流方向,接錯方向也會出現負值。

為什么功率因數會出現負值

圖2 帶電流方向標識傳感器

3、被測信號本身特性

電壓U、電流I基波頻率不相關時,長期累計平均功率P趨于0,短期內受不同更新周期計算起點影響,累積平均功率不能抵消,不同計算起點累計的正負會有所不同,P會出現正負跳動。PF正負跟隨P,此時PF也會出現正負跳變。U、I波形圖舉例下圖。

為什么功率因數會出現負值

圖3 U和I波形舉例

4、負載因素

負載接近純感性或者純容性,由于儀器本身精度或者外界噪聲會引起U、I相位角在90°附近變化,從而出現P正負跳變。PF正負跟隨P,此時PF也會出現正負跳變。

為什么功率因數會出現負值

圖4 正負跳變

5、接線方式選擇3P3W(3V3A)時,某些相是負值

為什么功率因數會出現負值

圖5 3V3A接線示意圖

3V3A實質為兩瓦特計法,三相總功率為P1+P2(相關推導不在本文講解,可參考往期微信文章《測量三相三線系統的三大誤區》)。

本文以Y型負載為例(針對測量儀器,負載看作一個整體,不論是△或星型都是三根線進去,總功率也是P=P1+P2),如圖5 3V3A接線方式,測試的是線電壓和相電流,所以每個輸入單元的電壓和電流的相位角與實際負載的相位角不同。

R相電流I1和R-T電壓U13接到一個功率測量單元,計算的功率記為P1=I1?U13;

S相電流I2和S-T電壓U23接到一個功率測量單元,功率記為P2=I2?U23;

T相電流I3和R-S電壓U12接到一個功率測量單元,計算的功率記為P3=I3?U12。

結合圖7,在三相平衡系統中,電壓為基準,電流超前電壓為正(+),電流滯后電壓為負(-)。

當阻性平衡負載時,U13(URT)和I1(IR)的夾角+30°,此時P1>0;U23(UST)和I2(IS)的夾角-30°,此時P2>0;U12(URS)和I3(IT)的夾角+90°,P3=0。

感性平衡負載時,相比阻性電壓超前電流,電壓將逆時針旋轉一定角度α,P3>0,當α大于60°時加上純阻性時UST超前I2的 30°夾角,共大于90°,則P2<0。

容性平衡負載時,相比阻性電壓落后電流,電壓將順時針旋轉一定角度α,P3<0,當α大于60°時加上純阻性時URT落后I1的 30°夾角,共大于90°,則P1<0。

為什么功率因數會出現負值

圖6 三個線電壓向量由來

為什么功率因數會出現負值

圖7 三相平衡系統阻性負載向量圖

現場測試時,遇到有功功率為負、功率因數為負、效率為負等情況時,不一定是測量儀器出現了問題,可能和現場測試工況和被測信號等有關。本文幾種常見的功率因數為負情況已和大家分享(現場測試情況不局限以上),希望給您測試測量帶來幫助。

原文標題:為什么功率因數會出現負值?

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74LCX06 具有漏極開路輸出的低電壓六通道反相器/緩沖器

信息LCX06包含六個反相器/緩沖器。 輸入容許電壓達7V,允許5V系統到3V系統的連接。 LCX06的輸出為漏極開路,能連接至其他漏極開路輸出以實現低電平有效線AND或高電平有效線OR功能。 74LCX06采用先進的CMOS技術制造,以在實現高速運行的同時保持CMOS低功耗。 5V容許輸入電壓 提供2.3V-3.6V V規格 3.7 ns t最大值(V = 3.3V),10 μA I最大值 掉電高阻抗輸入和輸出 24 mA輸出驅動(V= 3.0V) 實施專利噪聲/電磁干擾(EMI)消減電路 閂鎖性能超過500 mA 與74系列05功能兼容 靜電放電(ESD)性能: 人體模型> 2000V 機械模型> 200V...
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74LCX06 具有漏極開路輸出的低電壓六通道反相器/緩沖器

74LCX11 低壓三路3輸入"與"門(5V容許輸入電壓)

信息LCX11是一款三路3輸入AND門,帶緩沖輸出。 LCX器件設計用于低壓(2.5V或3.3V)運行,并增加了與5V信號環境接口的能力。 74LCX11采用先進的CMOS技術制造,以在實現高速運行的同時保持CMOS低功耗。 5V容差輸入和輸出 提供2.3V-3.6V V規格 6.0ns t最大值(V = 3.3V),10 μA I最大值 掉電高阻抗輸入和輸出 ±24 mA輸出驅動(V = 3.0V) 實施專利噪聲/電磁干擾(EMI)消減電路 閂鎖性能超越JEDEC 78條件 靜電放電(ESD)性能: 人體模型> 2000V 機械模型> 200V Leadless DQFN package...
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74LCX11 低壓三路3輸入"與"門(5V容許輸入電壓)

74LCX08 低電壓四通道 2 輸入“與”門(5V容差輸入)

信息LCX08 包含四個 2 輸入“與”門。輸入容許電壓達7V,允許5V系統到3V系統的連接。 74LCX08 采用先進的 CMOS 技術制造,以在實現高速運行的同時保持 CMOS 低功耗。5V 容許輸入電壓提供 2.3V-3.6V V規格5.5 ns t 最大值 (V = 3.3V),10 μA I 最大值掉電高阻抗輸入和輸出±24 mA 輸出驅動 (V = 3.0V)實施專利噪聲/電磁干擾(EMI)消減電路? 閂鎖性能超越 JEDEC 78 條件靜電放電 (ESD) 性能:人體模型>2000V 機械模型>150V無引線無鉛 DQFN 封裝...
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74LCX08 低電壓四通道 2 輸入“與”門(5V容差輸入)

74LCX00 低電壓四通道2輸入"與非"門(5V容差輸入)

信息LCX00包含四個2輸入“與非”門。 輸入容許電壓達7V,允許5V系統到3V系統的連接。 74LCX00采用先進的CMOS技術制造,以在實現高速運行的同時保持CMOS低功耗。 5V容許輸入電壓 提供2.3V-3.6V V規格 5.2 ns t最大值(V = 3.3V),10 μA I最大值 掉電高阻抗輸入和輸出 ±24 mA輸出驅動(V = 3.0V) 實施專利噪聲/電磁干擾(EMI)消減電路 閂鎖性能超越JEDEC 78條件 靜電放電(ESD)性能: 人體模型> 2000V 機械模型> 200V 無引線無鉛DQFN封裝...
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74LCX00 低電壓四通道2輸入"與非"門(5V容差輸入)

74LCX02 低壓四路2輸入"異或"門(支持輸入電壓至5V)

信息LCX02包含四個2輸入“與非”門。 輸入容許電壓達7V,允許5V系統到3V系統的連接。 74LCX02采用先進的CMOS技術制造,以在實現高速運行的同時保持CMOS低功耗。 5V容許輸入電壓 提供2.3V-3.6V V規格 5.2 ns t最大值(V = 3.3V),10 μA I最大值 掉電高阻抗輸入和輸出 ±24 mA輸出驅動(V = 3.0V) 實施專利噪聲/電磁干擾(EMI)消減電路 閂鎖性能超過500 mA 靜電放電(ESD)性能: 人體模型> 2000V 機械模型> 200V...
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74LCX02 低壓四路2輸入"異或"門(支持輸入電壓至5V)

74LCX04 帶有 5 V 容差輸入的低電壓六通道逆變器

信息LCX04包含六個反相器。輸入容許電壓達7V,允許5V系統到3V系統的連接。74LCX04采用先進的CMOS技術制造,以在實現高速運行的同時保持CMOS低功耗。 5 V 容差輸入 提供2.3V-3.6V V規格 5.2 ns t最大值(V = 3.3V),10 μA I最大值 掉電高阻抗輸入和輸出 ±24 mA 輸出驅動 (V= 3.0 V) 實施專利噪聲/電磁干擾(EMI)消減電路 閂鎖性能超越JEDEC 78條件 靜電放電(ESD)性能:人體模型> 2000 V 機械模型>200 V 無引線無鉛 DQFN 封裝...
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74LCX04 帶有 5 V 容差輸入的低電壓六通道逆變器

74ALVC00 低壓四路2輸入"與非"門(3.6V容許輸入和輸出電壓)

信息ALVC00包含四個2輸入“與非”門。 此產品設計用于I/O兼容性達到3.6V的低壓(1.65V至3.6V)V應用。 ALVC00采用先進的CMOS技術制造,以在實現高速運行的同時保持CMOS低功耗。 1.65V至3.6V V電源操作范圍 3.6V容差輸入和輸出電壓 t最長3 ns,3.0V到3.6V V最長3.5 ns,2.3V到2.7V V最長4.4 ns,1.65V到1.95V V 斷電高阻抗輸入和輸出 使用專有Quiet Series? 噪聲/電磁干擾(EMI)消減電路 閂鎖符合JEDEC JED78規定 靜電放電(ESD)性能: 人體模型> 2000V 機械模型> 250V...
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74ALVC00 低壓四路2輸入"與非"門(3.6V容許輸入和輸出電壓)

74ALVC08 低壓四路2輸入"與非"門(3.6V容許輸入和輸出電壓)

信息ALVC08包含四個2輸入AND門。 此產品設計用于I/O兼容性達到3.6V的低壓(1.65V至3.6V)V應用。 ALVC08采用先進的CMOS技術制造,以在實現高速運行的同時保持CMOS低功耗。 1.65V至3.6V V電源操作范圍 3.6V容差輸入和輸出電壓 t最長2.9 ns,3.0V到3.6V V最長3.2 ns,2.3V到2.7V V最長5.3 ns,1.65V到1.95V V 斷電高阻抗輸入和輸出 使用專有Quiet Series? 噪聲/電磁干擾(EMI)消減電路 閂鎖符合JEDEC JED78規定 靜電放電(ESD)性能: 人體模型> 2000V 機械模型> 250V...
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74ALVC08 低壓四路2輸入"與非"門(3.6V容許輸入和輸出電壓)

74ALVC16244 低電壓1.8 / 2.5 / 3.3V 16位緩沖器

信息 74ALVC16244是一款高級性能的非反相16位緩沖器。它專為1.8 V,2.5 V或3.3 V系統中的高速,低功耗工作而設計。 74ALVC16244采用半字節控制,每個半字節功能相同但獨立。控制引腳可連接在一起獲得完整的16位操作。 3態輸出由每個半字節的輸出使能(OEnbar)輸入控制。當(OEnbar)為低電平時,輸出開啟。當(OEnbar)為高電平時,輸出處于高阻態。 設計用于低電壓操作:V = 1.65-3.6 V 3.6 V容差輸入和輸出 高速操作 靜態驅動 支持實時插入和退出 當V = 0 V時,IOFF規范保證高實現 所有三種邏輯狀態(40μA)的近零靜態電源電流 閂鎖性能在125°C時超過±250 mA ESD性能:人體模型≥2000V;機器型號≥200V 符合行業標準的第二來源74ALVC16244...
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74ALVC16244 低電壓1.8 / 2.5 / 3.3V 16位緩沖器

74ALVC162244 低電壓16位緩沖/線路驅動器,帶3.6V容差輸入和輸出,輸出端帶26 Ohm串聯電阻

信息ALVC162244包含16個具有3態輸出的同相緩沖器,可用作內存和地址驅動器、時鐘驅動器或總線導向發射器/接收器。 該器件為半字節(4位)控制器件。 每個半字節均有獨立的3態控制輸入,可以短接在一起進行完整的16位運行。 74ALVC162244設計用于低電壓(1.65V到3.6V)V應用,I/O能力最高可達3.6V。 74ALVC162244也設計為輸出端帶26ohm串聯電阻。 此設計可降低應用中的線路噪聲,如內存地址驅動器、時鐘驅動器,或總線導向發射器/接收器。 74ALVC162244采用先進的CMOS技術制造,以在實現高速運行的同時保持CMOS低功耗。 1.65V至3.6V V電源操作范圍 3.6V容差輸入和輸出電壓 輸出端帶26ohm串聯電阻 t最長3.8 ns,3.0V到3.6V V最長4.3 ns,2.3V到2.7V V最長7.6 ns,1.65V到1.95V V 斷電高阻抗輸入和輸出 支持帶電插拔 使用專利噪聲/電磁干擾(EMI)消減電路 閂鎖符合JEDEC JED78規定 靜電放電(ESD)性能: 人體模型> 2000V 機械模型> 200V 同樣采用塑料微間距球柵陣列(FBGA)封裝...
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74ALVC162244 低電壓16位緩沖/線路驅動器,帶3.6V容差輸入和輸出,輸出端帶26 Ohm串聯電阻

BAS31 高電壓通用二極管

信息高電壓通用二極管采用工藝1H設計。This product is general usage and suitable for many different applications.
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BAS31 高電壓通用二極管

6B21 隔離電流輸出:信號調節模塊

信息優勢和特點 Process Current Output (0-20mA or 4-20mA) RS-485 Interface Programmable Slew Rate National Instruments Labview Supported 產品詳情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.電路圖、引腳圖和封裝圖...
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6B21 隔離電流輸出:信號調節模塊

6B11 熱電偶輸入:mV / Volt輸入:電流輸入:信號調節模塊

信息優勢和特點 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電路圖、引腳圖和封裝圖
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6B11 熱電偶輸入:mV / Volt輸入:電流輸入:信號調節模塊

AC1367 電壓開關輸入模塊

信息產品分類接口和隔離 IOS子系統產品詳情AC1367是一款電壓開關輸入模塊,支持將高電平預調理模擬信號方便、低成本、安全地連接到5B系列背板連接器。這個模塊接受-5V至+5V輸入,提供-5V至+5輸出,同時能夠保護計算機側電路免受現場側過壓故障影響。輸入信號無增益或衰減,輸出未隔離。此外,AC1367模塊支持混搭使用和熱插拔,可以在不中斷系統電源的情況下將其插入或拔出同一背板中的任何插槽。...
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AC1367 電壓開關輸入模塊

AC1362 20 Ω電流檢測電阻

信息產品分類接口和隔離 IOS子系統產品詳情AC1362是一款完全密封的20 Ω、0.1%(典型值)、1/8 W、20 ppm/°C即插即用式替換電阻。
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AC1362 20 Ω電流檢測電阻

AC1342 電流轉換電阻

信息產品分類接口和隔離 IOS子系統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
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AC1342 電流轉換電阻

BAS21 通用高電壓二極管

信息采用工藝1H設計。 如需相關特性,請參見MMBD1401。This product is general usage and suitable for many different applications.
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BAS21 通用高電壓二極管
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