電力品質測定

以前は、「電力品質」が力率を除けば前代未聞の概念であった大規模なAC電源システムを使用していました。

ほとんどすべての負荷は「線形」の種類でした。つまり、電圧正弦波の形状を歪めたり、回路に非正弦波電流を流したりすることはありませんでした。これはもう真実ではありません。

「非線形」電子コンポーネントによって制御される負荷は、家庭と産業の両方で普及しつつあります。つまり、これらの負荷に給電する電力システムの電圧と電流は、高調波に富んでいます。電流は大きく歪んでおり、これは基本電力線周波数の倍数で無限の一連の高周波正弦波が存在することに相当します。

過度の高調波の影響

AC電源システムの過度の高調波は、変圧器を過熱し、三相システムで非常に高い中性線電流を引き起こし、敏感な電子機器に干渉する可能性のある無線放射の形で電磁「ノイズ」を生成し、電気モーターの馬力出力を低下させる可能性があります。正確に特定するのは難しい。

これらの厄介な電力システムのような問題があるため、エンジニアや技術者はこれらの状態を正確に検出して測定する方法を必要としています。

電力品質

電力品質 は、AC電源システムの高調波成分からの解放を表すために与えられた一般的な用語です。 「電力品質」メーターは、何らかの形で高調波成分を表示するメーターです。

電力品質の測定

技術者が高度な機器なしでシステムの電力品質を判断する簡単な方法は、同じシステム電圧を測定する2つの正確な電圧計間の電圧測定値を比較することです。1つのメーターは「平均化」タイプのユニット（電気機械式移動メーターなど）です。もう1つは、「真のRMS」タイプのユニット（高品質のデジタルメーターなど）です。

「平均化」タイプのメーターは、測定されるAC電圧が正弦波であるという仮定に基づいて、スケールがボルトRMSを示すように校正されていることを忘れないでください。 。電圧が正弦波以外の場合、平均化メーターは 適切な値を登録しますが、真のRMSメーターは、波形に関係なく常に登録されます。

ここでの経験則は次のとおりです。2つのメーター間の不一致が大きいほど、電力品質が悪くなり、高調波成分が大きくなります。

高品質の電力を備えた電力システムは、2つの機器の定格誤差許容範囲内で、2つのメーター間で等しい電圧測定値を生成する必要があります。

電力品質のもう1つの定性的な測定は、オシロスコープのテストです。オシロスコープ（CRT）をAC電圧に接続し、波の形状を観察します。クリーンな正弦波以外のものは、問題の兆候である可能性があります：

これは適度に醜い「正弦」波です。ここに明確な高調波コンテンツがあります！

それでも、定量分析（明確な数値）が必要な場合、その目的のために特別に設計された機器に代わるものはありません。

このような機器は、電力品質メーターと呼ばれます。 また、電子界では低周波スペクトラムアナライザとしてよく知られています。 。この機器が行うことは、AC電圧の周波数「スペクトル」のCRTまたはデジタル表示画面でのグラフィック表現を提供することです。

プリズムが白色光のビームを構成要素の色成分（その光に含まれる赤、オレンジ、黄色、緑、青の量）に分割するのと同じように、スペクトラムアナライザは混合周波数信号を構成周波数に分割して表示します。ヒストグラム形式の結果:(下の図）

電力品質メーターは低周波スペクトラムアナライザーです。

このメーターの水平目盛りの各数字は、基本周波数の高調波を表しています。アメリカの電力システムの場合、「1」は60 Hz（第1高調波、または基本波）を表します ）、180 Hz（3次高調波）の場合は「3」、300 Hz（5次高調波）の場合は「5」など。

黒い長方形は、測定されたAC電圧におけるこれらの高調波成分のそれぞれの相対的な大きさを表しています。

純粋な60Hzの正弦波は、「1」の上に高い黒いバーのみを表示し、純粋な正弦波には高調波成分がないため、スケール上の他の周波数マーカー全体に黒いバーは表示されません。

このような電力品質メーターは、オーバートーンと呼ばれる方がよいでしょう。 メーターは、電力システムによって生成されることがわかっている周波数のみを表示するように設計されているためです。

三相AC電源システム（大電力アプリケーションで主流）では、偶数次の高調波が相殺される傾向があるため、重要なメジャーに存在する高調波のみが奇数次になります。