[实用新型]一种功率因数的测量装置

说明书

技术领域

本实用新型属于功率因数测量技术领域，具体涉及一种功率因数的测量装置。

背景技术

功率因数是电力系统的一个重要的技术数据，也是衡量电气设备效率高低的一个重要系数。功率因数的大小与电路的负荷性质有关，比如白炽灯泡、电阻炉等电阻负荷的功率因数为1，一般具有电感性负载的电路功率因数都小于1。功率因数低，说明电路用于交变磁场转换的无功功率大，从而降低了设备的利用率，增加了线路供电损失。因此，知道电源带上负载后的功率因数对了解电气设备效率的高低非常重要。

目前，功率因数是电网上对应的相电压与相电流的相位差φ的余弦值，一种常见的功率因数COSφ定义：COSφ＝P/S，其中P为三相系统总功率，S为总视在功率,且S＝U_AI_A+U_BI_B+U_CI_C。然而，使用此定义来计算功率因数需要用电压表、电流表测出三相的相电压U_A、U_B、U_C以及相电流I_A、I_B、I_C，从而求得总视在功率S，再用功率表测得三相系统总功率P，由公式COSφ＝P/S求出功率因数，其操作复杂，精度低，并且传统模拟仪表测量功率因数同样存在不精确的问题。

对于对称的三相电路,线电压U_BC与相电压U_A滞后90°,功率因数COSφ可根据检测对应的 U_A和I_A的时间差t,且t＝t_90°-t_φ。根据此式可确定负载的性质：当t＞0时，负载呈感性；当 t＜0时，负载呈容性。而相位差周期T＝1/f＝2t_180°＝4t_90°，从而相位差可进一步表示因此只要测出t₁₈₀°和t_φ值，就可以计算出功率因数。

实用新型内容

根据以上现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是提出一种功率因数的测量装置，通过测量电路对线电压和相电流波形变化的检测，再将信号传输给控制模块分析计算直接得出功率因数，并通过显示模块显示出来。解决了传统测量方法复杂、不精确的技术问题，具有结构简单，成本低，易于实现，测量精度高的优点，且适用于各类电气设备。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

本实用新型提供的功率因数的测量装置，该装置用于测量三相交流电功率因数，包括测量电路、控制模块和显示模块，所述测量电路包括信号输入端和信号输出端，所述信号输入端用于接收测量的线电压和相电流信号，所述信号输出端与所述控制模块相连，并将经所述测量电路处理后的线电压和相电流信号传给所述控制模块，所述控制模块用于分析计算功率因数以及判断阻抗的容性或感性，并与所述显示模块相连接，所述显示模块用于将所述控制模块分析计算的结果显示出来。

上述装置中，所述测量电路还包括第一比较器、第二比较器、第三比较器、多个电阻以及多个二极管，所述第一比较器和第二比较器的正极输入端分别通过多个所述二极管和电阻与所述测量电路的信号输入端相连接，所述第三比较器的输入端分别与所述第一比较器和第二比较器的输出端相连接，所述第二比较器和第二比较器的输出端分别与所述测量电路的信号输出端相连接。

上述装置中，所述显示模块采用工业字符型液晶LCD1602，且其含有标号1至16的引脚输入端，其中第1和16引脚接地连接，第2和16引脚与电源正极连接，第3引脚串联电阻接地连接。

上述装置中，所述控制模块包括单片机、第一外接电路和第二外接电路，所述单片机第 1至8引脚分别与所述显示模块第7至14引脚相连，所述单片机第9引脚与所述第一外接电路相连，所述单片机第11引脚与所述第二比较器输出端相连，所述单片机第13/15引脚分别与所述第三比较器输出端相连，所述单片机第18/19引脚分别与所述第二外接电路两端相连，所述单片机第20引脚接地连接，所述单片机第21/22/23引脚分别与所述显示模块第6/5/4 引脚连接，所述单片机第31至40引脚分别串联电阻与电源正极连接。

上述装置中，所述控制模块还包括USB外接电路，用于给外部连接装置提供接口服务。

上述装置中，所述单片机采用51系列，且其定时器/计数器T1采用16位定时方式并以方式1工作，采用12MHz时钟，计数速率为1MHz。