电能质量分析仪在精确检测电感量工作中的应用

电能质量分析仪在精确检测电感量工作中的应用

电感器是生产无源电力滤波器的重要部件，其电感量（L值）的精确与否直接影响到无源电力滤波器的滤波效果。当电感器的电感量L达到毫亨数量级、额定电流达到几十安培时，对于如何精确检测电感量（L值）并据此确定电感量（L值）的线性度就提出了更高的要求。传统的测量方法和测量仪器已经不能满足这样的要求，而需要采用更精确的测量方法和测量仪器。本文就着重讨论了利用美国理想工业公司800系列电能质量分析仪精确测量电感量（L值）的方法。

1、 传统测量电感量（L值）的方法

一般电感器制造企业是这样检测电感量（L值）：从小到大选一组通过电感器的交流电流I，对应每一电流测一个电感器两端的电压U，再根据每一组U、I计算出阻抗Z（U/I=Z），得到一组Z值。如果忽略线圈直流电阻R的影响，认为Z=XL（线圈的感抗），或者Z=2πfL(f为交流电的频率)。显然，由一组Z可以计算出一组L，根据这一组L值的变化趋势来估算电感量（L值）和L值的线性度是否满足要求。

2、 精确测量电感量（L值）方法（假定电感器由线圈和一个纯电阻串联组成）

如果考虑线圈直流电阻R的影响，Z、R、XL关系如下：
Z2=R2+XL2
Z2=R2+（2πfL）2
上式中π、R、f均为常量，显然Z是L的二次函数。整理后，

上式是一个标准的双曲线方程，函数图象如下：


由第一象限图象可见，Z和L是非线性关系，传统方法中根据Z=2πfL计算L值只是一种近似算法，显然不能反映真值。
精确的算法是：测量电感器消耗的有功功率P、电感器的交流电流I和电感器两端的电压U。
线圈直流电阻R的的计算： R= P/ I2
电感器阻抗的计算：Z= U/I
电感量的计算：

3、 传统测量仪器

电感量L达到毫亨数量级，额定电流达到几十安培的电感器的直流电阻R一般小于1欧姆，不易直接精确测量，用间接测量方法需交流电压表、电流表和功率表（即三表法）。三表法测量接线麻烦且受仪表精度影响较大，还存在抄表误差和列表分析时的录入误差。

4、 先进测量仪器

美国理想工业公司的800系列电能质量分析仪可以在一块表上同时测量电感器消耗的有功功率P、电感器的交流电流I和电感器两端的电压U，并通过软件将数据直接存贮、列表、分析，减少许多中间环节的误差。800系列电能质量分析仪的电压钳、电流钳操作既方便又快捷，人机界面友好，同时体现了数显表精度高的优势。
接线图如下：


根据800系列电能质量分析仪提供的存贮文件，可以在很短的时间里获得7组P、U、I数据，P为电感消耗的有功功率，根据P=I2R，可计算出7个R值；根据U/I=Z计算出7个对应的Z值；再根据Z2=R2+（2πfL）2计算出7个对应的L值。这样一来，我们就精确获得了一组电感量，满足了精确测量电感量（L值）和分析L值的线性度的要求。