使用比克示波器PicoScope和数据记录仪PicoLog测量三相市电信号

摘要

本文是一篇测试实例，利用PicoScope示波器和PicoLog数据记录仪分别采集了三相电压、电流信号，分析了供电线路和负载均衡的情况。其中利用PicoScope 4444的差分输入特性来采集高电压，它的垂直分辨率很高，对捕获瞬态信号的细节很有帮助。而PicoLog数据记录仪则适合长时间工作记录电压、电流的平均值，以判断整个系统状态的变化趋势。文中提及的高压差分探头、罗氏线圈探头也是此类测试中常用的配件。

一、测试环境

普通住宅一栋楼只需要单相电就可以满足使用需求，大型的设施或者豪宅用电需求很大，会提供三相供电，并把它们分配给不同的用电设备，本文测试的是一个大型房子的三相市电。

安全起见，我们先把电闸拉了，然后使用一台PicoScope4444 高分辨率真实差分示波器，通过三根PicoConnect 442 1000V CATIII的差分探头连到了配电箱的三相电上，这种探头的工作等级可以用在固定安装的供电设备上，接在保险丝之前(也就是供电输入的一侧)。需要特别注意的是，为避免生命财产损失，选择探头时一定要注意它的电工工作等级(即CAT)满足您的测试环境要求，否则会发生危险。

接着用一台PicoScope 4824 八通道高分辨率示波器，配了1根TA325三相电流探头，这个探头有三个罗氏线圈，汇集到一个衰减适配器以后，输出三路电压信号，然后把它们分别套接到三相电线上，罗氏线圈的一大好处是它是柔性的，不用断开原来的连线，也不用为因电流探头太大套不上去而烦恼， 它几乎可以伸进任何复杂拥挤的结构里面。

最后再用上一台PicoLog CM3 电流数据记录仪，用上面配的三根电流钳套在三相电上，运行PicoLog软件记录长时间工作的电流波形。

图1 测试连接

图2 PicoScope 4444差分示波器

图3 PicoScope 4824 8通道示波器

图4 PicoLog CM3 电流数据记录仪

二、测试结果：

电压波形看上去失真很小，接近完美的正弦波，说明输出阻抗很小并且没有过载。

图5 使用PicoScope 4444测量三相电压波形

电流波形很明显不平衡，蓝色的一相基本上是正弦波，说明是较大的电阻性负载;红色和绿色的两相幅度小得多，并且已经失去了正弦波的形状，说明负载是开关模式的供电。

图6 使用PicoScope 4824 测量三相电流波形(实时)

PicoLog CM3 把三相的电流都记录下来了，时间长达几个小时。我们只关心电流的RMS值而不看50Hz的波形。从曲线上能看出蓝色的一相远比绿色和红色的消耗了更多电流，毕竟还没有超出供电的容量，所以在这个案例里还不构成问题。在一些更极端的情况下，就可能需要在三相之间重新分配负载，不要让某一相过载。

图7 使用PicoLog CM3 记录电流波形

三、结论

英国比克科技(Pico Technology)的高分辨率示波器是捕获市电波形的理想选择，上面案例里用到的两款示波器都是12bit分辨率，所以能够看到高清的波形细节，测量结果也会更加准确。并且它们的存储深度也很深，即使用高采样率也能抓取很长时间的波形，这样就既能抓到长时间的趋势，还能看到其中的一切高频细节。

Pico的四通道示波器，可以完美的测量三相电压或电流，如果想要同时看电压和电流信号，就可以选择八通道的PicoScope 4824。

所有Pico示波器都能配备工业标准的探头或者其它第三方配件(PicoScope 4444是差分输入，需要额外配个转接器)

PicoLog软件可以用在所有的Pico数据记录仪上，包括PicoLog CM3。它是长时间记录的最佳选择，最重要的一点就是有一种可靠的文件格式，在意外断电的情况下也不会损坏，特别大的数据存储效率也会很高。