Cálculo del factor de potencia real en cargas no lineales

PF := RealP / S -- by definition of power factor PF
S  := Vrms * Irms -- by definition of apparent power S

Si tiene esas dos formas de onda (la tensión instantánea y la forma de onda de corriente instantánea), puede

• Encuentre Irms, el flujo RMS de electrones a través de la carga durante un ciclo completo. Las empresas de suministro de energía eléctrica prefieren hacer Irmslo más pequeño posible, para que sus líneas eléctricas no se derritan por el calentamiento I2R causado por esta corriente. (Pueden reducir con éxito este número manteniendo la potencia real igual mediante el uso de voltajes muy altos, factores de potencia obligatorios más cercanos a 1, etc.)
• encuentre Vrms, el voltaje RMS a través de la carga durante un ciclo completo. (En su caso, esto es bastante cercano a 120 VAC).
• encontrar la potencia aparenteS := Vrms * Irms
• encuentre una tercera forma de onda: la forma de onda de potencia real instantánea. En cualquier instante, el producto, del voltaje instantáneo y la corriente instantánea, da la potencia que ingresa a la carga en ese instante. Con algunas cargas, como las cargas de motores inductivos, la forma de onda de potencia alterna entre positiva (potencia que entra en la carga) y negativa (potencia que sale de la carga).
• encuentre la potencia real promedio RealP durante un ciclo completo (el promedio simple, no el RMS).
• encuentre el factor de potencia PF := RealP / S

Hasta donde yo sé, esa es la única forma de calcular el factor de potencia para cargas no sinusoidales. (Todas las demás fórmulas que he visto para el factor de potencia terminan haciendo los mismos o más cálculos, tal vez en algún otro orden con otros nombres para los términos intermedios, o de lo contrario son incorrectas).

diatriba innecesaria

Algunos libros de texto implican que calcular el factor de potencia implica primero tomar el coseno de algo, tal vez algo relacionado con los cruces por cero. Eso es hacerlo mal. Puede dar el resultado actual para cargas perfectamente lineales con potencia de onda sinusoidal ideal, pero no para cargas no lineales o cargas lineales con nuestra potencia de onda no exactamente sinusoidal menos que ideal. En su lugar, los buenos dispositivos de monitoreo de energía utilizan la ecuación anterior, que proporciona el factor de potencia correcto incluso con cargas no lineales o potencia sin onda sinusoidal o ambas.

Algunos libros de texto implican que se puede calcular la potencia real multiplicando el factor de potencia por algo. Ese es un método innecesariamente indirecto para obtener la potencia real, ya que el dispositivo ya debe haber calculado la potencia real para obtener el factor de potencia.

Ninguna de las fórmulas para calcular el factor de potencia en términos de cambio de fase funcionará para usted. Esas fórmulas de "ángulo de fase" solo se aplican cuando tanto el voltaje como la corriente son sinusoidales.

(Ya despotricé sobre esto antes, en lugares como Dispositivos de monitoreo de energía de 240 VCA ).

pf = kd * kφ

• kφ = factor de desplazamiento = cos φ1
• kφ = factor de distorsión = I1rms / Irms
• donde, I1rms = corriente fundamental & Irms = corriente total
• φ1 = cambio de fase de la corriente fundamental

Tendría que filtrar tanto el voltaje como la corriente para hacer coincidir el cambio de fase con la frecuencia fundamental y medir el cambio de fase, cos φ1 de la corriente.

Una aproximación podría ser detectar y medir el pico de voltaje y corriente y medir el cambio de fase, cos φ1, pero esto está sujeto al ruido de impulso pero es satisfactorio para una verificación rápida e intuitiva.

Si el pico de la corriente está en la misma fase que el pico del voltaje u no necesita calcular el factor de potencia de desplazamiento, solo necesita calcular el factor de potencia de distorsión. Debe calcular el THD de esas formas de onda, use la Transformada rápida de Fourier para conocer el valor exacto del THD. Luego, desde el THD, puede contar el factor de potencia de distorsión.

Así que el valor de Desplazamiento FP = 1 y el valor de Distorsión FP < 1.

Multiplíquelo y obtendrá True PF.