使用NI 9225 C系列電壓輸入模組,從Line to Neutral測量計算Line to Line電壓

更新 May 25, 2021

環境

硬件

  • C Series Voltage Input Module

本文檔說明了如何在三相240 V系統上從“線到中性測量”來計算“線到線”值。

假設您有一個Y型連接的240 Vac三相系統,如下圖1所示。NI 9225 C系列電壓輸入模組連接在每相和neutral之間:

圖1連接到NI 9225 300V AI模組的240V三相系統

符合NI 9225安全規範

NI 9225中的每個通道在AI +和AI-端口之間通常具有240 Vrms。 NI 9225從通道到接地的額定電壓為300 Vrms,因此測量符合安全規範。假設系統是一個完美平衡的系統,則每相之間相隔120度,並且每相上的線對中線電壓相同。只要這兩個假設成立,則線間電壓的大小為1.732 * Vp,其中Vp是線間電壓。如果線間電壓為240Vrms,則線間電壓將為416 Vrms。 NI 9225的額定絕緣等級為600 V ch-ch,因此該電壓在安全規範之內。

測量線間電壓-最常見的情況

上面圖1所示的連接方案可用於間接測量Y型連接系統上的線間電壓。線間電壓是線對中性點電壓的向量總和。因此,例如,如果我們知道V an ,V bn和V cn (如下圖所示),則可以找到線間電壓,如下所示:

下面的相量圖(圖1)將幫助可視化從線間電壓轉換為線間電壓所需的相量數學運算。

圖1.線到線計算相量

我們將從顯示如何測量V ab的範例開始。如上所述,線間電壓是線間電壓的相量之總和,因此

名義上,三相系統中的各相之間的間隔恰好為120度。但是,由於我們的意圖是在系統中執行測量,因此我們不能認為它是理想的。正因為如此,代替假設相之間120度的分離,我們將簡單地使用ΘXX表示兩相之間的角度。 Van如上定義具有零相位,和V bn具有ΘAB的相位。

將V bn分解為矩形組件會導致以下結果:

從V an中減去V bn的同相組件:

從矩形組件,我們可以計算線間電壓的大小:

來計算相位角ΘAB,我們現在發現上述計算出的矩形向量的相位:

為了說明上述內容,我們假設線與中線之間的電壓為240 V,相間角度為240V。

V ab = 415.7V(如本文檔第一段所述)

ΘAB = 30

重要提示:僅當線間電壓的幅值相同時,線對線電壓為sqrt(3)乘以線對中性電壓的假設才有效。

當線與線之間的距離恰好為120度時測量線對線電壓

如果我們可以保證線與線之間的相位恰好是120度,則上述方程式可以得到一些簡化。當電源是具有三個轉子繞組,其物理間隔為120度的發電機時,可能就是這種情況。如果再次查看基於V an和V bn查找V ab的範例,則幅度和相位可以計算如下:

儘管仍然需要平方根和反正切運算,但這消除了計算正弦和余弦函數的需要。

概要

NI 9225可用於測量線間電壓,進而可用於計算線間參數。但是,必須注意的是,線對中線和線對線電壓之間的關係涉及幅度和相位,並且必須同時考慮兩者,以獲得準確的線對線測量。下面的相量圖(圖2)顯示了系統中所有line-to-neutral 和 line-to-line電壓之間的大小和相位關係。

圖2.系統中所有電壓的幅度和相位關係