使用NI 9225 从线间电压测量计算线间电压

更新 Apr 14, 2021

环境

硬件

  • C Series Voltage Input Module

本文档说明了如何在三相240 V系统上从线上到中性测量来计算线到线值。

假设您有一个Y型连接的240 Vac三相系统,如下图1所示。NI 9225 C系列电压输入模块连接在每相和零线之间:

图1连接到NI 9225 300V AI模块的240V三相系统

符合NI 9225安全规范

NI 9225中的每个通道在AI +和AI-端子之间通常具有240 Vrms。 NI 9225从通道到地面的额定电压为300 Vrms,因此测量符合安全规范。假设系统是一个完美平衡的系统,则每相之间相隔120度,并且每相上的线对中线电压相同。只要这两个假设成立,则线间电压的大小为1.732 * Vp,其中Vp是线间电压。如果线间电压为240Vrms,则线间电压将为416 Vrms。 NI 9225的额定绝缘等级为600 V ch-ch,因此该电压在安全规范之内。

测量线间电压-最常见的情况

上面图1所示的连接方案可用于间接测量Y型连接系统上的线间电压。线间电压是线对中性点电压的矢量和。因此,例如,如果我们知道V an ,V bnV cn (如下图所示),则可以找到线间电压,如下所示:

下面的相量图(图1)将帮助可视化从线间电压转换为线间电压所需的相量数学运算。

图1.线到线计算相量

我们将从显示如何测量V ab的示例开始。如上所述,线间电压是线间电压的相量之和,因此

名义上,三相系统中的各相之间的间隔恰好为120度。但是,由于我们的意图是在系统中执行测量,因此我们不能认为它是理想的。正因为如此,代替假设相之间120度的分离,我们将简单地使用ΘXX表示两两相之间的角度。 V如上定义具有零相位,和V BN具有ΘAB的相位。

V bn分解为矩形分量会导致以下结果:

V an减去V bn同相分量:

从矩形分量,我们可以计算线间电压的大小:

来计算相位角ΘAB,我们现在发现上述计算出的矩形向量的相位:

为了说明上述内容,我们假设线与中线之间的电压为240 V,相间角度为240V。

V ab = 415.7V(如本文档第一段所述)

ΘAB = 30

重要提示:仅当线间电压的幅值相同时,线对线电压为sqrt(3)乘以线对中性电压的假设才有效。

当线与线之间的距离恰好为120度时测量线对线电压

如果我们可以保证线与线之间的相位恰好是120度,则上述方程式可以得到一些简化。当电源是具有三个转子绕组,其物理间隔为120度的发电机时,可能就是这种情况。如果再次查看基于V anV bn查找V ab的示例,则幅度和相位可以计算如下:

尽管仍然需要平方根和反正切运算,但这消除了计算正弦和余弦函数的需要。

概要

NI 9225可用于测量线间电压,进而可用于计算线间参数。但是,必须注意的是,线对中线和线对线电压之间的关系涉及幅度和相位,并且必须同时考虑两者,以获得准确的线对线测量。下面的相量图(图2)显示了系统中所有线对零线和线对线电压之间的大小和相位关系。

图2.系统中所有电压的幅度和相位关系