电源的各项指标及测量方法

时间:2024-03-15 10:52:39

电源的各项指标及测量方法

1.直流电源指标

(1)电压调整率Su:负载不变,输入电压变化时输出电压相对变化量。即:
Us=(|Uomax-Uomin|)/Uo*100%
其中:
Uomax为输入电压变化时最大输出电压
Uomin为输入电压变化是最小输出电压
Uo为额定输出电压
电压调整率表征稳压器稳压性能优劣的重要指标,是电压的波动范围,电压调整率越小稳稳压器压性能越好

(2)负载调整率Si:负载调整率也称为电流调整率。表示在输入电压不变的情况下,在一定范围内改变负载时,输出电压的最大相对变化量。即:
Si=(|Uo2-Uo1|)/Uo*100%
其中:
Uo2为空载(或轻载)时输出电压
Uor为满载(或重载)时输出电压
Uo为额定负载时输出电压
负载调整率是衡量稳压电源的一项重要指标,体现当负载变化时稳压电源的输出电压相应的变化情况,负载调整率越小电源稳压性能越好
空载电压要高于满载电压

(3)纹波电压(电流)的指标形式:在额定输出和负载电流下,输出电压(电流)的纹波(包括噪声)峰-峰值大小,通常以峰-峰值dVp-p(dIp-p)或者有效值dVrms(dIrms)表示。
纹波系数r:在额定负载电流下,输出纹波电压的有效值与输出直流电压之比。即:
r=Urms/Uo
其中:
Urms为输出纹波电压的有效值
Uo为输出直流电压
直流电压本来应该是一个固定的值, 但是很多时候它是通过交流电压整流、滤波后得来的,由于滤波不彻底,就会有剩余的交流成分,纹波是由于直流稳定电源的电压波动而造成的一种现象
纹波电压(电流)越小直流稳定电源越稳定

(4)效率η:输出的有功功率P0与输入的有功功率P1的百分比即:
η=P0/P1*100%=(U0I0)/(U1I1)*100%
其中:
U0为输出电压
l0为输出电流
U1为输入电压
I1为输入电流
有功功率转化的比例

2.交流电源指标

(1)电压调整率Su:负载不变,输入电压有效值变化时输出电压有效值相对变化量。即:
Us=(|Uo1-Uo2|)/Uo*100%
其中:
Uo1为输入电压最大时输出电压有效值
Uo2为输入电压最小时输出电压有效值
Uo为额定输出电压有效值
和直流时一样只是针对交流电应关注有效值

(2)负载调整率Si:负载调整率也称为电流调整率。表示在输入电压不变的情况下,改变负载时,输出电压有效值的最大相对变化量。即:
Si=(|Uo2-Uo1|)/Uo*100%
其中:
Uo2为空载(或轻载)时输出电压有效值
Uor为满载(或重载)时输出电压有效值
U0为额定负载时输出电压有效值
和直流时一样只是针对交流电应关注有效值

(3)效率η:输出的有功功率P0与输入的有功功率P1的百分比即:
η=P0/P1*100%=(U0I0cosφ)/(U1I1cosφ)*100%
其中:
U0为输出电压有效值
l0为输出电流有效值
U1为输入电压有效值
I1为输入电流有效值
cosφ电压电流相位差的余弦
同样可以看成有功功率转化的比例但用UI计算时不可忽略电压电流相位差这个东西

(4)有功功率P:将电能转换为其他形式能量(如机械能、光能、热能等)的电功率,单位为瓦特(W)。有功功率用一个周期内瞬时功率的积分的平均值来计算。
对于交流电:
电源的各项指标及测量方法
其中:
U(t),I(t)分别为瞬时电压,电流
对于正弦交流电:
P=UIcosφ
其中:
U(t),I(t)分别为电压,电流有效值
φ为电压、电流相位差
用功功率是发生能量形式转变的功率(对外做功)
无功功率是未发生能力形式转变的功率(不对外做功)

(5)无功功率Q:电路中为建立交变磁场和感应磁通而需要的电功率,单位为乏(Var)。无功功率不对外作功,也不转化为机械能、热能,而是转变为其他形式的能量,用于电路内电场与磁场的交换,并用来在电气设备中建立和维持磁场。无功功率是交流电路中由于电抗性元件(指纯电感或纯电容)的存在,而进行可逆性转换的那部分电功率。

(6)视在功率S:视在功率是有功功率和无功功率的向量和,也可以用电压和电流有效值的乘积来表示,单位为伏安( VA )或千伏安(kVA)。视在功率表明了用电器从电源(电网)获取的总功率,但并不代表用电器真正消耗的功率。它代表了一种能量之间的交换关系,也是衡量用电器最大负荷承受能力的指标之一。
在数量上:S2=P2+Q2

(7)功率因数PF:功率因数定义为有功功率P与视在功率S的比值,在正弦交流电中可等效为电压与电流相位差的余弦值。功率因数计算公式为:
PF=rcosφ=P/S=P/(P2+Q2)1/2
其中:
φ表示u(t)和i(t)的相位差,也称功率因数角;r表示基波因数,定义为基波有效值(均方根值)与真有效值(均方根值)的比值,对于纯正弦交流信号,r= 1。

( 8 )谐波失真THD:THD有两个常用的定义。 在IEC 61000-4-7中,THD定义为指定次全部谐波分量均方根值与基波分量均方根值之比。
公式:电源的各项指标及测量方法其中:
Vh,rms和Ih,rms分别表示电压、电流的第h次谐波有效值
这一THD定义更常见于能源计量系统,如果基波的贡献小于其他谐波的总贡献,得到的THD值可能会超过100%。

THD的另外一个定义是指定次(N)全部谐波分量均方根值与总均方根值之比。总RMS值包括基波和其他谐波的作用。以下公式分别用来计算电压和电流THD:
电源的各项指标及测量方法
谐波失真(THD)指音频信号源通过功率放大器时,由于非线性元件所引起的输出信号比输入信号多出的额外谐波成分。谐波失真是由于系统不是完全线性造成的

3.指标测量
(1)电压调理率Su测量:
电源的各项指标及测量方法
(2)负载调整率Si测量:
电源的各项指标及测量方法
测量负载调整率时,通常规定输出电流要求。因此,需要在输出端串接电流表。如上图所示,上图中电压表的接法正确,而下图中电压表的接法错误。
如果按照下图接法,此时的电压不再是负载电压而是负载电压与电流表压降之差

(3)失真度THD测量:
失真度的测量可以借助失真度仪。但是,若题目要求输出THD,则可以选用以下的方法。
方法1 :对输出信号采样,做FFT。计算出基波和各次谐波分量。
方法2 :滤出基波,利用有效值转换。测出原波形的有效值和基波的有效值,根据定义,使用下面的公示计算THD:
THD=(V总2-V12)1/2/V1*100%

(4)效率η测量:
在输入和输出端同时接上电压和电流表。因为最小个位或两位总在变化,所以要用手机拍下照片,才能看清同一时刻的电压和电流。