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延長排水泵運作時間 功率分析儀準確量測UPS功不可沒

2016年01月18日  | Bob Zollo /Keysight Technologies

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我住在美國紐澤西州,每一年的颶風季節都會帶來暴雨、洪水和停電等各種災害。所以一聽到颶風襲擊紐澤西海岸的的最新預測,我不禁開始擔心我們家地下室的排水泵,因而想要加裝不斷電系統(UPS)來保護它。


我有一個電腦專用、額定功率為1,200W和2,000VA的UPS,但它的用途只是讓電腦系統能有充足的時間順利關機。針對排水泵而言,我希望它能維持幾個小時開機與關機的循環運作,好讓我有時間來配置備用發電機。我必須考量三個主要問題:


  ● 排水泵的啟動電流是否會導致UPS受損?

  ● 排水泵的穩態功率是否會導致UPS過載?

  ● 在電池用盡電力之前,UPS可以讓排水泵維持多久的運作?

我想透過功率分析儀來進行這些量測,因此選定了Keysight PA2201A IntegraVision做為執行該任務(圖1)的工具。


圖1 KeysightPA2201AIntegraVision功率分析儀。
圖1 KeysightPA2201AIntegraVision功率分析儀。

量測啟動電流

為了量測啟動電流,我需要對經由交流電源線流入排水泵的電流進行簡單的單擊量測(single-shot measurement)。其實我也可以使用示波器來執行單擊量測,但這樣一來我還需要使用電流探棒和差動探棒來量測交流電壓;功率分析儀是專為交流電源量測而設計的儀器,因此更適合這項任務。


大多數的功率分析儀無需使用特殊的探棒便可直接量測電壓和電流,但它們多半無法執行單擊量測。IntegraVision功率分析儀提供單擊觸發量測功能,並且可以直接量測電流(高達100A峰值)和浮動電壓(高達1,000Vac)。


我設定讓功率分析儀在電流的上升訊號緣上進行觸發,然後將水填滿排水泵的集水孔。等到水量到達約20加侖便可讓排水泵啟動;如圖2所示,第一個週期時,操作電流為41A,但在大約10個週期時,操作電流便穩定維持在略低於20A。這樣低的操作電流,使得UPS能夠順利地為排水泵提供電力。


圖2 功率分析儀螢幕截圖顯示交流電壓波形(上方的波形)和排水泵的啟動電流。
圖2 功率分析儀螢幕截圖顯示交流電壓波形(上方的波形)和排水泵的啟動電流。

接下來,我想看看排水泵會消耗多少功率。功率分析儀同樣是準確量測交流電源的理想工具。在圖3中,IntegraVision功率分析儀螢幕右側的的藍色方框列出了重要的交流電源參數,您可以看到中間有492.31W、922.17VA,以及0.5339功率係數。利用我的UPS的1,200W和2,000VA額定功率,排水泵的功率顯然是在UPS的操作範圍內。


圖3 功率分析儀螢幕截圖顯示交流電壓波形(最上方綠色軌跡)、交流電流波形(中間綠色軌跡)和排水泵的交流電源波形(最下面的綠色軌跡)。右邊藍框是測得的交流電源參數,顯示排水泵消耗了429W、922VA的功率,並具有0.53的功率係數。
圖3 功率分析儀螢幕截圖顯示交流電壓波形(最上方綠色軌跡)、交流電流波形(中間綠色軌跡)和排水泵的交流電源波形(最下面的綠色軌跡)。右邊藍框是測得的交流電源參數,顯示排水泵消耗了429W、922VA的功率,並具有0.53的功率係數。

(未完,請參閱下頁更多內文及附圖)

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