功率因数通常都是正值,但现场测试时,会遇到仪器测量结果出现负值或正负跳变的情况,本文就和大家聊聊功率因数出现负值或正负跳变的常见工况。
参考功率分析仪手册,可参阅到有功功率P计算是瞬时的电压电流相乘后求平均:
其中:n为采样点数,由测量区间决定。
功率因数PF=P/S。其中S为视在功率,且一直为正值,所仪功率因数PF的正负跟随P的变化,当P为负时,PF也就是负了。
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发电系统
参考IEC60375标准,功率因数PF=P/S,正负号由有功功率的方向决定。有功功率P和功率因数PF处于四象限运行,指示了测评点的发电/用电特性。当被测负载是发电的,按照IEC标准,位于第二、第三象限时,此时功率因数PF为负值。
图1 IEC四象限
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接线错误
现场实测时,若线路电流超过测量仪器本身最大允许的rms和峰值,需要外接传感器或者电流钳等扩展测量范围,传感器、电流钳的方向一定要和我们的接线示意图的方向一致,按照电流从源流向设备,是从源电压的正极流出,负极流入来接线。若接线人员操作疏忽,接线时电压或者电流有线接反,就会导致有功功率为负值,功率因数PF也就出现负值了。注意:不外接传感器,直接测量时,也需注意电压电流方向,接错方向也会出现负值。
图2 带电流方向标识传感器
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被测信号本身特性
电压U、电流I基波频率不相关时,长期累计平均功率P趋于0,短期内受不同更新周期计算起点影响,累积平均功率不能抵消,不同计算起点累计的正负会有所不同,P会出现正负跳动。PF正负跟随P,此时PF也会出现正负跳变。U、I波形图举例下图。
图3 U和I波形举例
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负载因素
负载接近纯感性或者纯容性,由于仪器本身精度或者外界噪声会引起U、I相位角在90°附近变化,从而出现P正负跳变。PF正负跟随P,此时PF也会出现正负跳变。
图4 正负跳变