使用比克示波器PicoScope和数据记录仪PicoLog测量三相市电信号

 

使用比克示波器PicoScope和数据记录仪PicoLog测量三相市电信号

英国比克科技 Pico Technology

 

摘要

本文是一篇测试实例，利用PicoScope示波器和PicoLog数据记录仪分别采集了三相电压、电流信号，分析了供电线路和负载均衡的情况。其中利用PicoScope4444的差分输入特性来采集高电压，它的垂直分辨率很高，对捕获瞬态信号的细节很有帮助。而PicoLog数据记录仪则适合长时间工作记录电压、电流的平均值，以判断整个系统状态的变化趋势。文中提及的高压差分探头、罗氏线圈探头也是此类测试中常用的配件。

 

一、测试环境

今年夏天，英国比克科技的业务拓展部经理Trevor Smith去法国度假的时候，发现他住的房子是三相供电的，这并不常见（科普一下，普通住宅一栋楼只需要单相电就可以满足使用需求，大型的设施或者豪宅用电需求很大，会提供三相供电，并把它们分配给不同的用电设备），作为一名敬业的比克人，Trevor当然会好好探查一番，神奇的是他竟然随身带了几套Pico的测试设备。于是我们又多了一次应用案例：

安全起见，Trevor先把电闸拉了，然后拿出一台PicoScope4444 高分辨率示波器，通过三根PicoConnect 442 1000V CATIII的差分探头连到了配电箱的三相电上，这种探头的工作等级可以用在固定安装的供电设备上，接在保险丝之前（也就是供电输入的一侧）

友情提醒：为避免生命财产损失，选择探头时一定要注意它的电工工作等级（即CAT）满足你的测试环境要求，否则会发生危险。如果你对CAT不够了解，建议找有资质的电气工程师帮忙。

接着他用一台PicoScope 4824 八通道高分辨率示波器，配了1根TA325三相电流探头，这个探头有三个罗氏线圈，汇集到一个衰减适配器以后，输出三路电压信号，Trevor把它们分别套接到三相电线上，罗氏线圈的一大好处是它是柔性的，不用断开原来的连线，也不用为为电流探头太大套不上去烦恼， 它几乎可以伸进任何复杂拥挤的结构里面。

最后Trevor还在用上了一台PicoLog CM3 电流数据记录仪，用上面配的三根电流钳套在三相电上，运行PicoLog的软件记录长时间工作的电流波形。

 

 

 

二、测试结果：

电压波形看上去失真很小，接近完美的正弦波，说明输出阻抗很小并且没有过载。

图1： PicoScope 4444， 测量三相电压波形

电流波形很明显不平衡，蓝色的一相基本上是正弦波，说明是较大的电阻性负载；红色和绿色的两相幅度小得多，并且已经失去了正弦波的形状，说明负载是开关模式的供电。

图2 PicoScope 4824 测量三相电流波形（实时）

PicoLog CM3 把三相的电流都记录下来了，时间长达几个小时。我们只关心电流的RMS值而不看50Hz的波形。从曲线上能看出蓝色的一相远比绿色和红色的消耗了更多电流，毕竟还没有超出供电的容量，所以在这个案例里还不构成问题。在一些更极端的情况下，就可能需要在三相之间重新分配负载，不要让某一相过载。

图3 PicoLog CM3 记录电流波形

三、结论

Pico的高分辨率示波器是捕获市电波形的理想选择，上面案例里用到的两款示波器都是12bit分辨率，所以能够看到高清的波形细节，测量结果也会更加准确。并且它们的存储深度也很深，即使用高采样率也能抓取很长时间的波形，这样你既能抓到长时间的趋势，还能看到其中的一切高频细节。

我们的四通道示波器，可以完美的测量三相电压或电流，如果想要同时看电压和电流信号，就可以选择八通道的PicoScope4824.

所有Pico示波器都能配备工业标准的探头或者其他第三方配件（PicoScope 4444是差分输入，需要额外配个转接器）

PicoLog的软件可以用在所有的Pico数据记录仪上，包括PicoLog CM3。它是长时间记录的最佳选择，最重要的一点就是有一种可靠的文件格式，在意外断电的情况下也不会损坏，特别大的数据存储效率也会很高。

请访问：这个附件页面，浏览多种类别的电压、电流探头、转接器、连接器和线缆。