Kiedyś na grupie przewijał się temat pomiaru mocy czynnej, pobieranej z sieci przez komputer lub inne nieliniowe obciążenie (załóżmy że bez PFC - niech to będzie nawet nieodfiltrowany silnik). Wniosek był taki, że trudno będzie poradzić sobie z cos(fi) i pomiar nie będzie dokładny, i najlepiej jest kupić LE-01 lub podobny licznik i podłączyć się do niego.
Ostatnio znowu zastanawiałem się nad tym tematem.
Załóżmy, że próbkujemy z dużą częstotliwością (np. 10kHz, co da 200 próbek na jeden cykl 50Hz) napięcie i prąd, zapisujemy je ze znakiem, mnożymy przez siebie i uśredniamy w czasie jednego cyklu (lub w czasie będącym wielokrotnością długości cyklu), czyli uśredniamy ostatnie K *
200 próbek. Czy nie wyjdzie z tego właśnie moc czynna? Moc bierna po uśrednieniu powinna zniknąć (bo prąd, który wszedł do urządzenia w jednej fazie cyklu, wyszedł z niego w innej) i wynik powinien równać się właśnie mocy czynnej.
Robiłem 10 lat temu taki specjalny licznik energii na cs5460a. Zerknij do dokumentacji, w niej wszystko jest opisane. Z układu można 'brać' impulsy zliczonej energii lub czytać rejestry - Urms, Irms, moc czynną, energię, czyli da się wyliczyć współczynnik mocy. Przetworniki o ile dobrze pamiętam są 24-bit. Działał bardzo przyzwoicie!
Nie wiem czy wystarczy - kierowałem się zalecanym zegarem dla ADC w AVR. Maksymalna zalecana wartość to 200kHz, a konwersja zajmuje 13 cykli, więc mamy 15.3kHz. Dzielimy przez dwa (bo dwa kanały - napięcie i prąd) i zostaje
7.7kHz, a do tego sami wprowadzamy przesunięcie 65us, które pewnie potem trzebaby kompensować... korci mnie do wykorzystania zewnętrznego ADC (lub dwóch).
Tzn? Aktywne PFC wprowadza szpilki, których możemy nie wyłapać?
AVR ma 10-bitowy :) ale skoro i tak zbieramy tyle próbek to nic nie stoi na przeszkodzie, żeby przy okazji zrobić z nich oversampling i przy uśrednianiu nie dzielić wartości przez ich ilość, tylko przez ilość / współczynnik.
Myślałem o potencjale sieci i zasilaczu symetrycznym. Narysowałem jak bym to widział.
formatting link
To trzy układy dla przejrzystości. lewy górny to zasilacz symetryczny, prawy górny to pomiar napięcia a dolny to pomiar prądu.
IN1 i IN2 to wejście sieci, OUT1 i OUT2 wyjście do obciążenia, a OUTU i OUTI wyjście do ADC zasilanego niesymetrycznie (jego masa na poziomie V-). Dzielniki R3+R8,R4 i R13,R14 obliczę tak, żeby dla 0V (lub 0A) było na wyjściach 1/2 Uref wybranego ADC (miał być AVR, ale teraz się waham).
Jakiej uda się zdobyć w rozsądnej cenie. Wartość mniejsza niż większa. Mniejsze straty = mniejsze grzanie się = większa dokładność.
To osobna sprawa :)
Do tego dążę, żeby takie były :) Zresztą oprócz mocy czynnej chciałbym też mierzyć moc bierną, obliczać moc pozorną i na tej podstawie współczynnik mocy (dobrze rozumiem że cos(fi) to to samo co moc czynna / moc pozorna?).
Teraz jeszcze jedno pytanie mi się nasunęło - czy żeby obliczyć moc bierną, wystarczy podzielić sumę iloczynów U*I z ujemnymi wartościami przez ogólną liczbę próbek? Nie trzeba tego potem mnożyć przez 2? Idealne obciążenie reaktancyjne, które pobierze X mocy, odda też X - czy wtedy moc bierna to X, czy 2X (bo była przesłana w obie strony)?
Do bani pomysł. Chyba że słaba dynamika i 5% dokładność wystarczy. Użyj układu pokroju CS5460 (odpisałem w tym wątku). W środku ma wszystko zrobione jak należy, aby dobrze pomierzyć energię, moc i pozostałe. Brnięcie w AVRa i jego wewnętrzny przetwornik to strata czasu, podobnie jak dopinanie 'jakiegoś' zewnętrznego.
Obliczyć jak obliczyć... najpierw trzeba dogadać się co do definicji :-)
Poniżej link do poczytania nt. różnych podejść do energii (mocy) biernej:
formatting link
Mam wrażenie, że jednak ciągle ma się dobrze teoria mocy Budeanu -- bardzo krytykowana przez autora powyższego artykułu.
Powyższe to nie wszystko, jeśli w grę wchodzą niesymetryczne układy trójfazowe... -- czyli przypadek rzeczywisty.
Istnieje co prawda norma (PN-EN 62053-23) tycząca się pomiarów energii biernej przez liczniki półprzewodnikowe. Definicja energii biernej zaczynała się od klauzuli "Dla przebiegów sinusoidalnych..." (czy jakoś tak -- piszę z pamięci). Co dla przebiegów odbiegających od sinusoidy, tego daremnie szukać w tej normie.
ElectronDepot website is not affiliated with any of the manufacturers or service providers discussed here.
All logos and trade names are the property of their respective owners.