一种简单鉴别真有效值真伪的简易方法
2013/11/1 12:03:09
本文介绍了一种简单实用的真有效值电流测量工具的验证方法，具有简单实用的特点，可以在工具使用前进行技术验证，避免选择错误，造成工程选型错误。
引言：
我们经常在市场上看到各种标注着TRMS 的电流电压测量产品，如各种钳形表，数字万用表，以及各种标称是真有效值的电流电压变送器等。 但有很多这样的产品都是徒有虚名，要么使用限制性很大，不能对各种信号都进行真有效值采集测量，要么本身就是虚假宣传。
1. 真有效值的含义及原理：
真有效值的含义是True-RMS，即真实方均根值，对于电流信号，其表达式如下：
我们可以很容易得到正弦波的电流，比如工频市电。我们可以利用给热水器加热的电流进行测量，鉴定TRMS电流传感器或者TRMS仪表的真伪。
2．真有效值产品的鉴别方法。
正常情况下，市电工频（阻性负载，如热水器等）的波形如下：
（图1，正弦波全波情况）
假定此时用传感器或者各种钳形表或万用表测量出的数据为I。
在电流回路中串接一个二极管进行半波整流，此时波形如下：
（图2，用二极管进行半波整流）
（图3，半波整流后，输出的波形）
假定此时用传感器或者各种钳形表或万用表测量出的数据为I，半波的有效值电流是I1,则 I1=0.707I 。 计算方法如下：
所以，用户可以通过测全波电流和半波电流，并检查两种电流大小的差异来判断测量工具的功能或准确性。如果半波电流读数是全波电流读数的0.707倍，那么就证明这个测量工具具有真正的有效值测量功能即TRMS功能，如果读数并不反映这种关系，那么就说明该设备不具备TRMS功能。
3. 实例：
下图是同一个电流回路中串接了3种测量工具，从左到右分别是 FLUKE 17B（单匝测量）,FLUKE 319（10匝测量） ,柏艾斯HTIC-C21真有效值传感器（10匝测量）。
（图4，全波状态下的电流测量值，相差不大）
全波电流情况下，电流传感器测量读数为26.38A,计算过程为：（8.22-4）/16 * 100=26.38 ，与两个福禄克表的测量值读数相差不大
（ 图5，半波状态下的测量值，相差极大，福禄克钳表显示不正确）
在回路中串接二极管，半波整流后，电流传感器测量读数为18.69A,计算过程如下：（6.99-4）/16 * 100=18.69 ，与两个福禄克表的读数相差甚远！
经过上述的理论我们可以清楚的知道，半波电流有效值为全波电流有效值的0.707倍。我们验算一下传感器两次测量读数之间的关系，半波情况下，HTIC-C21电流传感器输出理论值应该26.38 * 0.707=18.65A ,实测为18.69A,误差仅仅0.04A，接近理想状态！ 而此时所谓的TRMS真有效值钳形表FLUKE 319输出值与理论值相差高达4.59A,相对误差高达（18.933-14.34）/18.933 = 24.26% 。
以上实验是在纯阻性负载的情况下进行的实验，波形为理想的正弦波，经过二极管半波整流后，输出波形也比较规范。如下图：
（图6，纯阻性负载下，用单个二极管进行半波整流后的波形）
4. 结论：
1. 真有效值测量工具的有效性可以通过简单实验加以证明。
2．购买真有效值传感器或者钳形表时，请与供应商详细沟通，看是否真正意义上的全波形真有效值测量。
3. 柏艾斯的HTIC-C21系列真有效值电流变送器是经得住考验的。
4. 因基于霍尔原理的HTIC-C21系列真有效值电流变送器可以测量任意波形，故使用范围较广。
5. 高级仪表给出错误读数，可能会误导工程设计，如电缆选择，开关容量计算等，用户需要高度警惕。
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