कैसे एक ऑसिलोस्कोप का उपयोग करके रियल पावर और पावर फैक्टर की गणना करें?

Question

मैं स्टैंड-बाय मोड में अपने डिवाइस की वास्तविक बिजली खपत की गणना करने की कोशिश कर रहा हूं, लेकिन ऐसा करने के लिए मुझे इसके कारण इसके पावर फैक्टर का पता लगाने की आवश्यकता है:

$\text{Real Power} = V_\text{rms}\times I_\text{rms}\times PF$

अब, कई अन्य आईटी उपकरणों की तरह मेरे डिवाइस में एक पूर्ण साइनसोइडल चालू वक्र नहीं है, इसलिए मैं चरण शिफ्ट की गणना कॉस (थीटा) से नहीं कर सकता।

मैं एक Arduino आवेदन के लिए कुछ दस्तावेज़ीकरण के माध्यम से पढ़ता हूं और जाहिरा तौर पर आप वर्तमान और वोल्टेज के कई तात्कालिक नमूने करके और उन्हें गुणा करके और केवल औसत प्राप्त करके वास्तविक शक्ति की गणना कर सकते हैं। इसलिए मैंने अपना दायरा निकाल लिया और 1000 नमूने लेने का फैसला किया।

यहाँ ग्राफ है:

मैंने इस डेटा को एक्सेल शीट पर निर्यात किया और निम्नलिखित मान प्राप्त किए:

$V_\text{rms} = 118.96V\text{ (RMS)}$

$I_\text{rms} = 0.02024A\text{ (RMS)}$

$S \text{ (apparent power)} = 2.40792\text{ VA}$

$P \text{ (real power)} = 0.93713\text{ W}$

यह मुझे एक शक्ति का कारक देता है

$PF = 0.93713/2.40792 = 0.38919\text{ ← This is a very low power factor.}$

मैंने अपने किल-ए-वॉट डिवाइस का इस्तेमाल किया और यह बताता है कि मेरा पावर फैक्टर 0.6 औसत के आसपास है।

अगर मैंने कुछ याद किया, तो मैंने ऑनलाइन निवेश करने की कोशिश की, और मैंने एक वेबसाइट पर गौर किया, जिसमें कहा गया था कि गुंजाइश के लिए मौजूदा जांच में मेरे एसी एसी आउटलेट में स्रोत की ओर इशारा करते हुए "फ्लो एरो" होना चाहिए। मैंने देखा कि मेरे पास इसके आसपास दूसरा रास्ता था और इसे ठीक किया। ग्राफ बड़ा है:

मुझे लगभग एक ही RMS मूल्य देता है, लेकिन जब मैं तात्कालिक वोल्टेज और वर्तमान रीडिंग को गुणा करके और उन्हें वास्तविक रूप से प्राप्त करने की कोशिश करता हूं तो मुझे एक वास्तविक शक्ति प्राप्त होती है:

$P = -1.02W$

क्या अधिक अनुभव वाले आप में से कोई भी मुझे सही दिशा में इंगित कर सकता है। मैं क्या गलत कर रहा हूं?

Comments

मुझे लगता है कि आपके पास पहली बार सही तरीके से वर्तमान जांच थी।

— कॉनर वुल्फ

Answer 1

मुझे लगता है कि वोल्टेज और वर्तमान के आरएमएस मूल्यों का उपयोग करने की कोशिश करने से काम नहीं चलने वाला है। वर्तमान तरंग को 4ms बाद में स्थानांतरित करने की कल्पना करें; न तो RMS वोल्टेज और न ही RMS करंट बिल्कुल बदलेगा, लेकिन खींची गई शक्ति परिमाण के क्रम से बदल जाएगी।

आपके सर्किट द्वारा खींची गई तात्कालिक शक्ति V * I. है। किसी भी छोटे समय में, ऊर्जा की खपत V * I * dt होगी। 1s में खपत ऊर्जा, खींची गई शक्ति, V * I * d का T / 0 से T = ss तक का अभिन्न अंग होगी। आप इसे सीधे एक्सेल स्प्रेडशीट में नमूना मूल्यों से गणना कर सकते हैं। प्रत्येक समय नमूने में, तात्कालिक वोल्टेज को तात्कालिक वोल्टेज से गुणा करें, और यह तात्कालिक शक्ति प्रदान करता है। नमूना अंतराल द्वारा गुणा करें, और उस नमूना अंतराल में खपत ऊर्जा है। एक एसी चक्र पर उन सभी को जोड़ें, और प्रति सेकंड चक्र की संख्या से गुणा करें और प्रति सेकंड खींची गई ऊर्जा है, अन्यथा शक्ति के रूप में जाना जाता है।

स्कोप के निशान को देखते हुए, आमतौर पर सर्किट द्वारा खींचा जाने वाला करंट आमतौर पर 0. एक बार एसी के आधे चक्र पर होता है, करंट लगभग 90mA तक बढ़ जाता है, फिर रैखिकता से 0 पर 820 तक गिरता है। यह 60Hz सर्किट है इसलिए यह हर 8.3ms पर ऐसा करता है। जब सर्किट चालू होता है, तो वोल्टेज 170V पर कम या ज्यादा स्थिर होता है। यह over२० वी = ,.६५ डब्ल्यू पर over२०us से अधिक ४५ एमएआर की औसत धारा है, लेकिन यह केवल कुल समय का १/१० शक्ति लेता है, इसलिए अंतिम बिजली की खपत ०. W६ डब्ल्यू है।

मेरे अनुभव में, एक मौजूदा जांच को आगे पीछे करने की संभावना बिल्कुल 0.5 है!

Answer 2

आपके आईटी उपकरण जैसे सिस्टम के लिए, जहां पॉवर फैक्टर की गिरावट रेक्टिफायर एक्शन के कारण होती है और शुद्ध रूप से इंडक्टिव या कैपेसिटिव फेज शिफ्ट नहीं होती है, पॉवर फैक्टर की गणना के-फैक्टर विधि से की जाती है, जो व्यक्तिगत हार्मोनिक करंट घटकों का एक कार्य है। हार्मोनिक सामग्री की गणना नमूना वर्तमान तरंग के एफएफटी का उपयोग करके की जाती है।

आपका 5000/6000 श्रृंखला का दायरा (जो काफी प्यारा है - मैं काम में हर दिन एक का उपयोग करता हूं) इस कार्य के लिए सही उपकरण नहीं है। आपको वास्तव में इस तरह के काम के लिए बिजली मीटर खरीदना या किराए पर देना चाहिए।

Xitron के पास बिजली मीटर गणितीय विधियों पर एक अच्छा पेपर है , और Googling कुछ हिट भी देता है ।

Comments

उत्तर के लिए धन्यवाद। मैं यहाँ से गणित के सिद्धांत का उपयोग कर रहा था: Openenergymonitor.org/emon/buildingblocks/… मैं वास्तव में उन में से एक बनाने के बारे में सोच रहा था।

— गुस्तावो कोरोना

Answer 3

एक वर्तमान जांच मूल रूप से एक-टर्न ट्रांसफार्मर है। यह मायने नहीं रखता कि तार को किस दिशा में जांचा जा रहा है। तीर का एकमात्र उद्देश्य यह इंगित करना है कि उस दिशा में बहने वाला एक वर्तमान आस्टसीलस्कप पर एक सकारात्मक वोल्टेज के रूप में प्रदर्शित होगा। ध्यान दें कि जब आपने जांच को स्विच किया था, तो तरंग समान थी लेकिन ऑसिलोस्कोप पर ध्रुवीयता उलट गई। यह महत्वपूर्ण है जब वर्तमान और कुछ अन्य वोल्टेज या वर्तमान के बीच का चरण निर्धारित किया जाना चाहिए। लहरशेप और आयाम प्रभावित नहीं होते हैं।

Comments

वास्तव में, वर्तमान जांच के उलट होने से वर्तमान 180 ° शिफ्ट हो जाएगा, जिसका अर्थ है कि पावर फैक्टर निरपेक्ष मूल्य समान हो सकता है लेकिन संकेत गलत होगा (यानी इंडक्टिव / कैपेसिटिव प्रभुत्व गलत)। हालांकि यहाँ कोई फर्क नहीं पड़ता।

— मिस्टर मिस्टेयर