【干货分享】浅谈功率计测量和校准。文章来源于福禄克。

现代化的技术、政府法规及商业趋势使得对功率计校准的需求越来越旺盛。为了帮助用户更好的开展功率校准工作，我们详述了功率测量的基础，并且以福禄克Fluke55XX系列多产品校准器为例，介绍了功率计的校准。

功率、电压和电流

大多数功率计独立测量电压和电流，并以瓦特为单位显示功率。而大多数电压表采用机电或模/数转换技术来确定电压幅值。电流单位是安培(A)，测量方式有两种：

许多电流表使用钳在电力线上的线圈来感应电流。该电流钳可以是独立的，也可以是仪表的一部分。线路中的电流在电流钳中感应出一个成比例的电压 (一般为1mV/1A)。对于较小的电流，电力线中的电流可通过仪表中的分流电阻测量分流电阻测量其上的电压降来确定。

电流/功率钳直接测量有功功率，为仪表提供一个成比例的电压。

相位偏移

负载或线路电抗造成交流电流相位发生偏移，不再与电压严格同相；电流比电压超前或滞后。发生这种情况时，送至负载的有效能量或功率就会减小。现代化的功率计除了有功功率外还提供相位角和/或功率因数指示(见下图)。

现代化电子设备吸收电流的方式为突发脉冲，而非平稳的正弦波方式。这会造成电流波形失真，进而引起较高频率的谐波电流流入至电力系统的其他部分。谐波会造成变压器和中性线过热、断路器跳闸，以及影响计算机和感应电机。谐波频率是基频的整数倍。部分供电电流的频率为谐波频率。往往大部分谐波能量为3次谐波，较小能量为高次谐波。(见下图)。

为确定是否发生谐波失真，首先用平均响应仪表测量电流，然后再利用真有效值仪表测量电流(真有效值仪表响应谐波的方式不同于平均响应仪表)。将靠前次测量值除以第二次测量值。如果比值为1，则说明谐波失真很小或没有失真。如果存在问题，可用手持式谐波分析仪确定问题的严重程度。为获得较高效率，配电系统常采用三相方式。理想情况下，三相系统中每相的相位差为120度(1/3周)，每条线路的功率为总功率的1/3。然而，由于负载引起的功率因数、谐波以及负载电流不同，所以三相中每相交付的功率可能不同。此外，三相系统的相序旋转可能不是严格的120度，从而产生了相位不平衡。

很常见频率为50-60Hz。海洋船舶和航空飞行器往往为400Hz。为提高效率，荧光灯内部使用的频率要高得多。
 

校准功率仪器

高准确度功率计和功率分析仪测量有功和视在功率、功率因数、频率和相位，以及宽频率范围的谐波问题。具有各种显示和计算能力的多种测量功能，已经使这些仪器成为诊断故障、服务和维修的尖端工具。随着对电力系统检测和诊断的重视程度越来越高，通过校准来确保工具的准确度就越来越重要。功率仪器校准带来了一系列挑战。

校准功率计的一种方法是采用两台或多台仪表校准器。这种方案设置复杂，存在需将两台仪器的相位锁定且难以改变相位的问题。有些校准器不具备完全校准所需的电压或电流量程，难以实现自动化。

大多数校准实验室管理人员都希望用很少的设备、培训和支持成本即可满足要求。FlukeCalibration55XX系列多产品校准器就是以此为宗旨设计的，可同时输出电压和电流(或电压加电压)，具有高精度相位控制、多种波形，以及发生谐波的功能，是校准单相低频功率计和功率分析仪的全面解决方案。

使用福禄克55XX系列多产品校准器，单台仪器即可实现功率校准，不存在相位锁定问题。55XX系列校准器具有相位角/功率因数控制功能，很容易设置位移功率因数或电压与电流之间的相位角，任一输出通道都可以为相位超前或滞后。可输出1020V电压和20.5A电流(20.9kW)，无需额外的放大器即可覆盖常见的功率计。此外，该方案只需只需要购买、维护和校准一台仪器即可。

 

除校准功率计和电能质量/谐波分析仪外，Fluke55XX系列校准器的功能还满足其它多种测量设备的校准要求，包括：

✔电流钳和钳型表

✔数字和模拟万用表，真有效值和平均读数

✔ScopeMeter®示波表测试工具及类似仪器

✔数据记录仪

✔过程校准器

✔图表和XY记录仪(频率低至0.01Hz的三角波，用于线性度测试)

✔热电偶和RTD型测温装置