Уважаемые эксперты, есть вопрос полутеоретического характера. Возник он в процессе разработки измерителя параметров сети/нагрузки.

Итак, ход рассуждения и мысли при разработке были следующие.
1) Такие параметры, как Ip-p, Irms, Vp-p, Vrms и Full Power (VA) измеряются/считаются напрямую (предположим, посредством АЦП). Ну, тут вопросов нет: получили набор сэмплов, нашли максимумы - это есть наши p-p значения, нашли среднеквадратическое - это наши RMS значения, перемножили I и V RMS - получили полную мощность.
2) cosFi есть косинус от задержки фаз тока и напряжения. Измеряем задержку (ну, положим, в uSec) для, допустим, одного периода, между пиковыми значениями I и V, переводим в угол (0.018*delay), считаем косинус - вуаля!
3) Active power (W) измерить напрямую невозможно, она считается через перемножение cosFi и полной мощности: перемножаем cosFi и Full power, получаем активную мощность (W).

Итого, вопрос: как быть с cosFi для нагрузки, содержащей активный преобразователь без ККМ? Ведь форма тока там очень далека от синусоидальной. Что считать за пиковое значение тока для расчета cosFi? Не теряет ли в этом случае само понятие cosFi свой смысл?

Для примера: на фото - ток потребления китайского AC/DC 50W при подключенной к нему китайской же LED ленты (желтый график - сигнал тока с усилителя, синий график - с шунта). Вот и что тут считать за пиковое значение? Точку 1 - реальный пик? Или точку 2 - мнимый пик, который БЫЛ БЫ там, будь сигнал синусоидален?



Спасибо!

Сообщение отредактировал UnDerKetzer - Mar 24 2016, 18:03

Чисто теоретически - найти пик основной гармоники (50 Гц, естественно). Где-то там, около цифры 2. Фи ведь для 50 Гц определяется.

Присоединяюсь к ViKo, вам нужна именно 1-ая гормоника!

Обалдеть! Вот жеж оно, под носом...
Искал, честно искал подобное, но, видимо, плохо.
Спасибо вам, господа!

Сообщение отредактировал UnDerKetzer - Mar 24 2016, 18:48

http://www.tensy.ru/article06.html посмотрите так же это, правда они там аппроксимируют сигнал больше похожий на синусоиду чем ваш

Так работают с формальными коэффициентами только в 9-м классе на уроке физики
Так и хочется отослать к учебнику электротехники
Человек, знающий про АЦП и RMS должен знать, что активная мощность = среднему значению интеграла от произведения мгновенного значения тока на напряжение за длительный промежуток времени (ну, по крайней мере не меньше периода частоты периодического сигнала).
Вот теперь синхронизируем два АЦП (тока и напряжения) перемножаем и интегрируем в цифре и усредняем. И кажется ВСЁ! ". Это действительно не зависимо от формы сигнала. А cosFI работает только на гармонических сигналах, и используется для упрощения картины.
А вообще то существуют приборы, которые всё это делают в цифре. В каталоге про них пишут - True RMS.
Я изучал эти теории довольно давно, мог что-то забыть Кто-нибудь наверное добавит подробности.

нельзя взять и просто так помножить напряжение, ток и косинус фи, вычисленный по визуальному сдвигу фаз между током и напряжением, для нагрузки, имеющей несинусоидальную форму потребляемого тока. Хотя бы потому, что сдвиг фаз у такой нагрузки вовсе непостоянная величина.
Даже с ККМ, хоть и видим на шунте ровную синусоиду, всё равно на ней могут быть какие-то ступеньки, искажения и т.д.

Выход: больше выборок за период - выше достоверность показаний.

Все-таки математически это одно и то же: не даром в приведенной выше выдержки из учебника электротехники дается именно такое определения cosFi.

В любом случае, Ydaloj, MikeSchir, спасибо за науку.

Сообщение отредактировал UnDerKetzer - Mar 24 2016, 23:40

если говорить, как измеряется cos у энергетиков, то они учитывают только основную гармонику сети. например тиристорные преобразователи дают "индуктивную" нагрузку, даже если нагружены на реостаты. Почему - они открываются (подключают нагрузку к сети) со сдвигом относительно начала периода, т.е. напряжение уже "идет", а тока еще нет например одну четверть периода и так каждый период. если выделить первую гармонику тока, получим она отстает от первой гармоники напряжения - cos меньше 1.

В нормативных документах сейчас присутствует не cos fi, а коэффициент мощности. В общем виде определен как:

Вот как это отношение интегралов его и надо считать для произвольной формы напряжений/токов. Для синуса все сводится к cos fi.

Не берусь утверждать, но как-то странно выглядит формула - все зависимости от времени: U(t), I(t), а интегрирование и усреднение производится по 2пи, что характерно для кругового вращения, т.е. для гармонического сигнала. Какая-то непонятная смесь. Вместо 2пи для периодической (не гармонической) функции произвольной формы ожидалось бы увидеть период - Т или другой, но временной промежуток. Хотя, конечно, 1/2пи сверху и снизу сократятся и смысл будет правильным.
Откуда это взялось? Может быть из устава гарнизонной службы

Сама формула, похоже, таки да. Но первая ее часть была в документе про измерение качества электроэнергии. Ссылку сейчас не найду, может быть к ночи.
2пи, конечно, подразумевается период.
Смысл сказанного от этого все развно не меняется. Для несинусоидального сигнала нужно считать именно коэффициент мощности как отношение активной мощности к произведению тока на напряжение. Он, собственно, и будет показывать насколько нагрузка не резистивная.

Ну нет же.
PF = Active power / Full power, где
Active power есть среднее от произведения мгновенных I и U за период,
Full power есть произведение среднеквадратических значений U и I за период.

Примерная ситуация: Pактив=867,22 Вт Irms=6,537 А Urms=218,94 В
КМ=0,606
При потреблении синусоидального тока, ток был бы Irms sin=3,961 А

Если кому интересно, вот реальная ситуация.
Перегнал семплы тока и напряжения в excel и применил приведенную выше формулку для расчетов.
Нагрузка - LED лампа 7W (модель Navigator C37).
Страница 1 - все о напряжении (V) за пол периода.
Страница 2 - все о токе (mA) за пол периода.
Страница 3 - посчитанные мощности и PF.

Еще раз всем спасибо!

Сообщение отредактировал UnDerKetzer - Mar 25 2016, 19:57