實(shí)測(cè)問(wèn)題
大致情況是用AC電源驅(qū)動(dòng)電源產(chǎn)品，由電子負(fù)載控制輸出功率，采用WT系列功率分析儀測(cè)量電流、電壓、功率等參數(shù)，電壓采用并聯(lián)的方式、電流采用100A額定的shunt采集，壓降由BNC線接入WT系列功率計(jì)的外部傳感器端子。按測(cè)試工程師的描述：在正常工況下，電流/電壓功率等電力參數(shù)測(cè)試數(shù)據(jù)均無(wú)異常，但在低載約80VA測(cè)試時(shí)（約數(shù)百毫安電流），WT系列功率計(jì)的顯示會(huì)出現(xiàn)：視在功率=0、無(wú)功功率=0、電流=0、但奇怪的是此時(shí)的有功功率會(huì)顯示數(shù)十W的數(shù)值（波動(dòng)較大）。
測(cè)試中，為了驗(yàn)證數(shù)據(jù)可靠性，如圖采用兩臺(tái)WT同時(shí)測(cè)量(電壓并聯(lián))，采集同一個(gè)外部傳感器的電流信號(hào)。
原理剖析
從以上的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)看，確實(shí)出現(xiàn)了難以理解的怪現(xiàn)象。我們熟知的中學(xué)物理及電工原理中對(duì)于有功、無(wú)功、視在功率的定義為：
由以上定義可知，對(duì)于交流功率，視在功率肯定是大于或等于有功功率，不可能出現(xiàn)有功功率不等于零而視在功率為零的現(xiàn)象。那么WT系列功率計(jì)測(cè)量時(shí)出現(xiàn)如圖1的顯示，是否意味著WT運(yùn)算BUG或者儀器有故障呢？
答案是否定的，儀器的顯示沒有BUG也沒有故障，要解釋這個(gè)貌似BUG的現(xiàn)象就要從功率計(jì)測(cè)量原理談起。
從以上公式可以看出，電壓Urms、電流Irms、有功功率P的測(cè)量都是通過(guò)瞬時(shí)采樣的電流、電壓進(jìn)行積分運(yùn)算后平均，而WT系列功率計(jì)顯示的視在功率S和無(wú)功功率Q是如何計(jì)算得到的呢？
視在功率S=UrmsxIrms、
Q2=S2-P2(1P2W)
在這里我們可以看到，WT系列功率計(jì)顯示的視在功率與測(cè)量的有功功率P無(wú)關(guān)，S的大小取決于Urms和Irms，這就很容易理解為什么有功功率P有數(shù)值顯示，而視在功率和無(wú)功功率都為0，原因就在此時(shí)的Irms為0。
可是為什么明明有80VA的輸出，而Irms測(cè)量數(shù)值為0呢？這是因?yàn)楣β视?jì)對(duì)測(cè)量的顯示范圍有如下規(guī)定（WT210）：
如果電壓或電流跌到額定量程的0.5%(峰值因素3；峰值因素6時(shí)，為1.0%)以下，視在功率(VA)和無(wú)功功率(var)將顯示“0”，功率因數(shù)(PF)和相位角(deg)則顯示“err”。
下表列舉了目前主流WT系列功率計(jì)的Urms和Irms顯示范圍（額定量程）
在這個(gè)實(shí)測(cè)案例中，使用的是100A額定的分流器，可以判斷，此時(shí)的電流肯定是小于500mA，數(shù)值小于最小顯示范圍因此被忽略了。那么有人會(huì)問(wèn)：為什么有功功率P有數(shù)值顯示呢，從上面的公式可以明白，有功功率是電壓瞬時(shí)值與電流瞬時(shí)值相乘，此時(shí)雖然電流很小但電壓瞬時(shí)值很大，相乘之后的數(shù)值達(dá)到了最小可顯示值的要求，因此有功功率有數(shù)值顯示。
再繼續(xù)深入思考：此時(shí)顯示的有功功率P靠嗎？答案也是否定的。首先按WT210的誤差來(lái)計(jì)算，有功功率誤差0.2% 加上0.2級(jí)的分流器誤差，那么誤差至少0.4%，此時(shí)的功率量程300Vx100A=30KW，也就是說(shuō)誤差就超過(guò)120W，幾十W波動(dòng)很大的顯示值根本不可靠。此外即使Irms有顯示，100A額定的分流器，幾百毫安的電流壓降也就零點(diǎn)幾個(gè)毫伏，這么小的電壓在接入外部傳感器端子時(shí)，外界的噪聲和干擾會(huì)會(huì)覆蓋真實(shí)信號(hào)，造成電流及有功P測(cè)量顯示“假數(shù)據(jù)”。
解決方案
對(duì)于這種工況（大電壓/小電流）怎樣才能精準(zhǔn)測(cè)量呢？推薦采用儀器本體測(cè)量，即電流直接串聯(lián)的方式（如 下圖）
大電壓小電流時(shí)，可采用圖4電流表內(nèi)接的方式，以避免電壓表分流的影響。
橫河功率計(jì)WT310E有5mA~20A大范圍量程，支持測(cè)量毫瓦級(jí)的待機(jī)功耗以及最大23A電流測(cè)試，能滿足大部分家電以及小功率電源的全程動(dòng)態(tài)測(cè)量。此外，橫河功率分析儀WT5000的5A模塊最小5mA量程，有效輸入1%(50μA)，0.03%精度可以勝任更高的測(cè)試需求。
目前很多測(cè)試滿載電流超過(guò)50A，都會(huì)用到高精度的零磁通傳感器(如CT60、CT200等)，此類傳感器具有萬(wàn)分級(jí)的精度和較高的交流信號(hào)測(cè)量帶寬，但對(duì)于1A以下信號(hào)的直接測(cè)量也不能達(dá)到理想的效果。那么可否用CT測(cè)量1A以下小電流呢？我們建議采用多繞匝的方式有效地提高CT測(cè)量小電流的精度。
舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子：測(cè)試電流500mA，如果導(dǎo)線足夠長(zhǎng)，可以在CT環(huán)上繞匝10圈，就等同于測(cè)量5A的效果，將原800:1衰減比設(shè)置為80:1，采用此方法可以有效擴(kuò)展固定衰減比CT的測(cè)量范圍。當(dāng)然采用此法測(cè)量時(shí)，要確保實(shí)測(cè)電流x繞匝數(shù)≤CT最大可測(cè)量電流。
目前有些工程師對(duì)于測(cè)試這種小電流也會(huì)采用示波器用的可變比例的霍爾電流探頭，雖然有些霍爾電流探頭有很高的帶寬、μA級(jí)的電流分辨率和可變衰減比例(萬(wàn)倍動(dòng)態(tài)測(cè)量范圍)，但對(duì)于功率測(cè)量來(lái)說(shuō)是不推薦的，因?yàn)榛魻栃碗娏魈筋^精度一般在1%～3%左右，這個(gè)誤差對(duì)于普遍千分級(jí)精度的功率測(cè)量來(lái)說(shuō)是無(wú)法接受的?，F(xiàn)在的電源產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求和瓶頸越來(lái)越高，效率提高0.1%都極其困難，1%以上的誤差對(duì)于測(cè)試工程師來(lái)說(shuō)簡(jiǎn)直就是災(zāi)難。
綜上所述：對(duì)于功率測(cè)量，沒有一款儀器是萬(wàn)能的，即使再高端的儀器也不能覆蓋所有的測(cè)量范圍，我們可以通過(guò)不同傳感器及測(cè)試技巧擴(kuò)展測(cè)量范圍。
對(duì)于測(cè)試中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)異常等表象，我們可以通過(guò)對(duì)儀器了解以及測(cè)試回路的分析，透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)，從而做到“見怪不怪”。
