如何使用PicoScope示波器测量一个台式风扇电源的功率和功率因数

发布时间：2020-07-17 浏览次数：1263

　　无需购买功率分析仪，使用PicoScope示波器标配的高级函数功能即可测量功率和计算功率因数。下面以一个实际测试为例介绍如何使用PicoScope测量一个台式风扇电源的功率和功率因数。

　　测试环境搭建

　　我们将测量台扇的功率因数。因为台扇内包含一个小的交流电机，所以其会有一个令人感兴趣的电流波形和一个较低的功率因数。

　　测试设备及环境简介如下：

　　台扇，标称指标25W，220V到240V

　　PicoScope 3206 PC示波器

　　Laptop PC，用于运行PicoScope软件

　　Pico TA009 60 A电流钳

　　Pico TA041 700V 差分探头

　　改装的13A延长线，其具有一个从中心导体和接地导体分离出来的导体并形成一个环。该线缆由热缩套管保护，所以整个装置都得到了安全的双重绝缘。

　　电源测试盒。这使得差分探头上输入线引线上的4mm插头能够被安全的连接到电源上。

　　设置输入通道

　　将风扇插头插入改进的延长线，然后将其接到电源上。接着，打开电流钳，按下“零”按钮，将其钩到延长线的带电导体回路上。将电流钳的BNC导线连接到示波器上的通道A。然后，我们在电脑上运行PicoScope示波器软件，在软件中设置为使用通道A触发，并在通道A的设置菜单中选择“60 A电流钳(20 A模式)”自定义探头。打开风扇后，我们在PicoScope示波器软件显示界面上看到一个有噪声并有些失真的正弦波。

　　然后，打开差分探头，将其设置到“x100”档，并将其连接到示波器的通道B，在通道B的设置菜单中选择一个“x100”自定义探头，我们在PicoScope示波器软件显示界面上看到了一个干净的240V正弦波形。

　　图 1: 带有噪声和失真的正弦波

　　图 2: 干净的 240 V 正弦波

　　测量和计算

　　使用正确的单位显示出电流和电压曲线，然后转到PicoScope中的数学通道功能。这将创建一个新通道，其外观类似于输入通道，但由一个或多个输入的数学函数形成。在这个实验中，我们想计算瞬时功率。通过单击“math channel”按钮打开math channel对话框，我们找到已经列出的“A*B”函数，并通过勾选复选框将其打开(PicoScope软件列出了最常见的函数，但是如果想要的函数不在那里，则用户可以输入自定义的公式)。这样我们就得到了第三个通道，显示了时间对应的瞬时功率曲线。默认情况下，PicoScope会显示一个“?”作为每一个新的数学信道的垂直轴上的单位符号，所以我们把它变成了W(瓦特)，功率单位，我们还把曲线的颜色改为绿色，以获得更好的对比度。绿色曲线(界面最下方的曲线)显示了每个电源周期内瞬时功率的变化情况，这取决于风扇电机的旋转和电流的相位。

　　图3: 在PicoScope中添加高级函数

　　下一步是添加一些自动测量。使用PicoScope示波器，只需单击“添加测量”按钮并选择源通道和测量类型即可。我们添加了三个测量值：数学通道的直流平均值(因此是平均功率)，以及电流和电压输入通道的均方根值。

　　图4: 在PicoScope示波器中添加自动测量参数

　　PicoScope示波器测量表显示平均功率约为19瓦，该值符合我们对该风扇在低功率运行设置下的期望。在我们的计算中有一个小错误，虽然我们已经平均了50毫秒周期的功率，但这不是20毫秒周期时间的整数倍。我们可以通过在示波器界面上设置两个相距20 ms或40 ms的标尺从而将测量限制在它们之间的方式来提高精度。