Analyseurs de puissance De la validation de la conception à l'optimisation du système

Un analyseur de puissance est un instrument de mesure multifonctionnel qui analyse la qualité de l'énergie électrique des systèmes à courant continu (CC) ou à courant alternatif (CA). Un analyseur de puissance optimise les coûts et l'espace en combinant les capacités de plusieurs instruments dans un seul boîtier. Les instruments qu'il peut remplacer comprennent :

• Compteur électrique: un analyseur de puissance permet de mesurer la consommation électrique, le rendement et la qualité de l'alimentation.

• Oscilloscope: un analyseur de puissance peut capturer et afficher en temps réel les formes d'onde de tension et de courant.

• Multimètre numérique: un analyseur de puissance peut mesurer la tension et le courant instantanés comme un multimètre.

• Générateur de formes d'onde: un analyseur de puissance peut générer des formes d'onde analogiques arbitraires afin de simuler diverses conditions électriques.

• Enregistreur de données: un analyseur de puissance peut enregistrer les données de mesure au fil du temps et les transférer vers un ordinateur pour une analyse détaillée de la puissance.

• Alimentations électriques: certaines peuvent fonctionner comme des alimentations électriques pour alimenter les dispositifs sous test (DUT).

• Charges électroniques: certains analyseurs de puissance peuvent servir de charges électroniques pour absorber le courant, ce qui est utile lorsque l'appareil testé est une alimentation électrique.

Les wattmètres et les analyseurs de puissance sont tous deux utilisés pour caractériser les systèmes d'alimentation. Cependant, les analyseurs de puissance combinent plusieurs instruments en un seul boîtier. Dans une configuration de test classique, les wattmètres sont rarement autonomes et sont souvent associés à des multimètres, des générateurs de formes d'onde, des oscilloscopes, des charges et des enregistreurs de données. Les analyseurs de puissance regroupent tous ces éléments dans un seul instrument afin de permettre des configurations de test compactes, pratiques et complètes.

Les analyseurs de qualité de l'énergie sont classés, en fonction de leurs capacités CA/CC, comme suit :

• Analyseurs de puissance CC: ils conviennent à l'analyse des sorties CC des alimentations CC, des convertisseurs CC-CC et des adaptateurs CA-CC.

• Analyseurs de puissance CA: les analyseurs de puissance CA caractérisent les sorties des alimentations CA, des convertisseurs CC-CA et des convertisseurs CA-CA. Étant donné que les signaux CA peuvent comporter des composantes CC, les analyseurs de puissance CA sont généralement capables d'analyser également les signaux CC. Les analyseurs monophasés sont plus courants, mais il existe également des analyseurs de qualité de l'énergie triphasés permettant de vérifier la qualité globale de l'énergie et la puissance de chaque phase des appareils triphasés.

Les analyseurs de puissance sont des instruments polyvalents qui peuvent mesurer un large éventail de paramètres électriques, fournissant ainsi une compréhension complète de la consommation, du rendement et de la qualité de l'énergie. Voici quelques-uns des principaux paramètres qu'un analyseur de puissance peut mesurer :

• Tension (max, min, moyenne et crête à crête) avec une grande précision.

• Courant, à l'aide de sondes de courant telles que des transducteurs de courant, des pinces ampèremétriques CA/CC et des shunts.

• Puissance électrique en watts.

• Puissance apparente (volts-ampères).

• Puissance réactive (VAR).

• Facteur de puissance.

• Tension et courant RMS (valeur efficace) réels, même si votre forme d'onde n'est pas sinusoïdale et présente des décalages CC.

• Angle de phase.

• Facteur de crête de tension.

• Facteur de crête actuel.

• Pertes d'impédance.

• Efficacité énergétique.

De plus, les analyseurs de puissance peuvent faire office d'oscilloscopes dotés des fonctions classiques permettant de diagnostiquer les problèmes liés à la qualité de l'alimentation électrique. Ils peuvent également effectuer les opérations suivantes :

• Prend en charge plusieurs canaux d'entrée analogiques isolés, généralement de deux à quatre.

• Visualisez les formes d'onde de tension et de courant en temps réel.

• Réglez l'appareil en mode rafale unique pour capturer les transitoires à grande vitesse.

• Définir les déclencheurs.

• Appliquer des fonctions mathématiques.

• Activer le couplage CA ou CC.

• Prise en charge des entrées flottantes.

Voici quelques-unes des caractéristiques et spécifications auxquelles un ingénieur ou un chercheur doit prêter attention, en fonction du cas d'utilisation :

• Capacités CA et CC: sélectionnez un analyseur de puissance compatible avec la nature du DUT et la nature CA/CC de ses signaux d'entrée et de sortie.

• Fréquences et harmoniques des signaux: assurez-vous que la bande passante de l'analyseur de puissance est suffisante pour capturer les harmoniques des signaux. En règle générale, la bande passante doit être trois à cinq fois supérieure à la fréquence fondamentale maximale afin de capturer avec précision ses harmoniques supérieures et la forme d'onde. Par exemple, l'analyseur de puissance triphasé PA2203A dispose d'une bande passante de 2,5 MHz, suffisante pour capturer les signaux CA de 400 Hz utilisés en avionique. Les alimentations à découpage fonctionnent généralement dans les dizaines de kilohertz (kHz), et un analyseur de puissance avec une bande passante d'environ 200 kHz est suffisant pour capturer leurs harmoniques.

• Haute précision pour les circuits numériques: pour analyser l'alimentation électrique de circuits numériques sensibles tels que les matrices de portes programmables sur site, utilisez des analyseurs de puissance à haute précision et à haute résolution numérique.

• Caractéristiques de sécurité haute tension: vérifiez les classifications de sécurité du testeur afin de vous assurer qu'il est conçu pour supporter des tensions et des courants élevés. Par exemple, pour les analyseurs de puissance CA haute tension, recherchez des classifications de sécurité telles que « 1000 V CAT IV », ce qui signifie que l'appareil peut supporter en toute sécurité 1 000 volts et qu'il est conforme à la norme de sécurité CAT IV de la CEI.

• Options de connectivité pour l'analyse hors ligne: pour les diagnostics complexes qui nécessitent beaucoup de données provenant de l'enregistreur de données, assurez-vous que l'analyseur de puissance dispose d'options de connectivité haut débit telles que Gigabit Ethernet plutôt que des options plus lentes telles que Bluetooth.

• Étalonnage: garantissez la précision et la fiabilité des résultats de l'analyseur de puissance grâce à un étalonnage régulier certifié ISO/IEC 17025.