巧用示波器計(jì)算功率

示波器主要用于測(cè)量電流和電壓，然后通過一系列魔術(shù)般的數(shù)學(xué)公式就可以計(jì)算出功率。遺憾的是，功率有許多種類：瞬時(shí)功率、有功功率、視在功率和無功功率。這么多的功率術(shù)語經(jīng)常讓人感到困惑。本文介紹了如何在Teledyne LeCroy HDO 6000示波器上使用功率分析軟件包獲得功率值，不再需要費(fèi)勁地做正確的數(shù)學(xué)計(jì)算。
 

不管是模擬還是數(shù)字示波器都是電壓響應(yīng)儀器。電流是用合適的變換電路測(cè)量得到的，通常是用電流探針或阻性分流電路。示波器顯示器上顯示的是電壓或電流對(duì)時(shí)間的瞬時(shí)函數(shù)。這兩個(gè)數(shù)值的乘積就是瞬時(shí)功率。

圖1顯示的是一個(gè)基本的線路功率測(cè)量。

圖1：在配置有功率分析功能的HDO 6000示波器上顯示的功率測(cè)量組件(瞬時(shí)電壓、電流和功率)。有功功率和視在功率是自動(dòng)計(jì)算和顯示的。

瞬時(shí)電壓(通道1)和電流(通道2)的乘積就是瞬時(shí)功率，如圖底部的線路功率軌跡所示。注意，功率波形中包含一個(gè)兩倍于電流或電壓頻率的波形，并且有一個(gè)直流偏移量。這個(gè)直流偏移量代表了向負(fù)載提供的平均功率。平均功率或有功功率用符號(hào)P表示，測(cè)量單位是瓦特(W)。在圖1中，有功功率通過判斷瞬時(shí)功率波形的平均值自動(dòng)確定。在這個(gè)例子中，有功功率顯示為參數(shù)rpwr，其值為25.11W。

有效(rms)電流和有效(rms)電壓的乘積被稱為視在功率。視在功率用符號(hào)S表示，測(cè)量單位是伏安(VA)。在上述這個(gè)例子中，視在功率等于：

S = 120.59*0.328 = 39.6VA

視在功率是自動(dòng)計(jì)算和顯示的，參數(shù)為apwr。對(duì)于阻性負(fù)載來說，視在功率和平均功率是相等的。

平均功率與視在功率之比就是功率因數(shù)。在正弦波信號(hào)的情況下，功率因數(shù)等于電流與電壓波形之間相位角的余弦值。功率因數(shù)的計(jì)算更常見的是有功功率與視在功率的比值。在本例中，功率因數(shù)也是自動(dòng)計(jì)算和顯示的，使用參數(shù)pf。功率因數(shù)值為0.633。

Icrest是電流波形的振幅因數(shù)。振幅因數(shù)是電流峰峰值與有效值的比值。

無功功率N可以使用以下公式代入有功功率和視在功率計(jì)算得到：

N = (S2-P2)1/2

無功功率的單位是伏安無功或VAR。大多數(shù)用戶對(duì)有功功率和功率因數(shù)感興趣，因此無功功率沒有自動(dòng)計(jì)算。