¿Cómo la potencia medida por medidores se ve afectada por los armónicos?

Quiero saber cómo los medidores de energía (electrostáticos o electrónicos) miden la energía (supongamos potencia, ignoremos el tiempo) cuando hay armónicos presentes.

Sé qué son los armónicos, cómo se generan y cómo afectan la potencia real. Leí que la potencia de los armónicos (en la mayoría de los casos) está en la dirección opuesta a la potencia real. Eso significa que si la empresa de servicios públicos proporciona energía a un consumidor que tiene una carga no lineal dominante, y entre ellos hay un medidor de energía (ignore la clase, el tipo, etc.). Entonces, el medidor de energía registraría menos energía. Eso es comprensible.

Probé este escenario así, apliqué una carga lineal al medidor y registré una potencia de ~2.3KW (230V x 10A x 1.0 PF). Pero cuando apliqué una forma de onda disparada por fase (90 grados) que contiene armónicos impares, la potencia registrada por el medidor fue de ~1.1KW dado el mismo conjunto de V, I y PF

Sé que el medidor registra la potencia con precisión porque se puede ver en la forma de onda que rms ha disminuido (ya que cada medio ciclo se recorta en un 50 % a cero). Pero ahí está mi pregunta.

Si los medidores registran menos energía en presencia de armónicos, ¿no es una pérdida de utilidad y beneficio para los consumidores? ¿Mientras que el consumidor es responsable de generar armónicos y además obtiene ganancias?

¿Debe el medidor registrar la potencia real mientras filtra los armónicos?

Para mí, suena realmente confuso, y traté de buscar el punto de vista de los fabricantes de servicios públicos y medidores, y parecen estar de acuerdo en que el medidor debe considerar el efecto de los armónicos al medir la potencia, ya que sería beneficioso para ambos. ¿Cómo?

Traté de plantear mi pregunta tanto como pude encontrar las palabras escritas, espero que la gente aquí entienda y me ayude a encontrar la respuesta.

Gracias

Te contradices. Usted dice 1.1KW dado el mismo conjunto de V, I y PF, luego dice que la forma de onda que rms ha disminuido (ya que cada medio ciclo se recorta en un 50% a cero) y esas declaraciones son contradictorias, lo que hace que esta pregunta sea difícil de responder. Los medidores de potencia (que puede encontrar) encuentran bastante fácil calcular la potencia real real en presencia de todo tipo de armónicos y distorsiones. Usan una relación matemática muy simple que es bastante difícil de estropear.
Eso es exactamente lo que dije, sé que los medidores miden la potencia menos la potencia perdida en los armónicos, mi verdadera pregunta era, ¿debería funcionar así? ¿Dijiste que hay medidores que miden la potencia real? ¿Qué es el verdadero poder? V & I * PF, pero ese V / I se recorta debido a los armónicos (media onda o disparo de fase), por lo que el RMS V e I se reducen al igual que la potencia. Los medidores que mencionas, ¿filtran nuestros armónicos antes de medir la potencia?
verdadero poder 1 . verdadero poder 2 . El factor de potencia nunca se calcula cuando se mide la potencia real; el factor de potencia es solo un número conveniente que le informa sobre la carga. Los medidores medirán toda la potencia, incluida cualquier potencia transmitida por armónicos. Los valores RMS nunca se usan en medidores para calcular la potencia; es más fundamental que eso.

Respuestas (1)

Hay medidores de energía electromagnéticos con discos giratorios de aluminio y medidores de energía electrónicos, pero nunca he oído hablar de un medidor de energía "electroestático".

Los medidores de energía electromagnética miden la potencia real e ignoran los armónicos porque miden la potencia como la velocidad de un motor pequeño que tiene una velocidad síncrona que es proporcional a la frecuencia. En efecto, no pueden medir voltios-amperios armónicos porque no pueden girar a más de una velocidad a la vez. Hay pares desarrollados debido a los armónicos, pero algunos tienden a impulsar el disco en la misma dirección que la fundamental y algunos en la dirección opuesta. Los torques y contra torques no coinciden, pero aparentemente no interfieren con la proporcionalidad entre velocidad y potencia real.

Los contadores de energía electrónicos funcionan calculando la potencia instantánea en intervalos de muestreo cortos. Multiplican el voltaje instantáneo por la corriente instantánea. El resultado se integra para calcular la potencia media. Si la forma de onda del voltaje es sinusoidal, no se transmite potencia real y el resultado del cálculo es la potencia fundamental. Si la forma de onda de la tensión está distorsionada, se transmite potencia real tanto a la frecuencia fundamental como a la armónica y eso se incluye correctamente en el cálculo.

Si el objetivo es calcular la potencia por separado para cada armónico, es necesario determinar las tensiones armónicas individuales. Creo que los métodos de transformada de Fourier pueden hacer eso.

Espero que proporcione una explicación intuitiva satisfactoria. Tal vez alguien más pueda proporcionar una explicación rigurosa.

Los medidores electroestáticos/electrónicos/digitales son iguales, creo, aunque lo edité en mi pregunta. Usted dijo: "Si la forma de onda del voltaje está distorsionada, se transmite potencia real tanto en la frecuencia fundamental como en la armónica y eso se incluye correctamente en el cálculo", eso es lo que estaba buscando, los medidores basados ​​en ADC definitivamente medirían la potencia. con armónicos. Es una especie de pregunta no técnica, que los medidores instalados en las instalaciones del cliente por la empresa de servicios públicos medirían menos potencia porque siempre hay armónicos (no lineales)? ¿Esto sucede normalmente?
La energía medida por las empresas de servicios públicos que utilizan medidores electromecánicos es menor que la energía real transferida en la medida en que se distorsiona el voltaje en el medidor. Sin embargo, en gran medida, esa energía es más dañina que beneficiosa para el cliente. La energía armónica hace que se disipe calor adicional en motores y transformadores. La energía armónica solo se usa de manera beneficiosa en la medida en que se usa en calentadores de resistencia y luces incandescentes. Las empresas de servicios públicos tienen un incentivo para cobrar por los vatios-hora armónicos y el total de voltios-amperios del cliente. Los medidores de servicios públicos modernos lo hacen posible.
gracias, eso explica, en algunos lugares, las empresas de servicios públicos se preocupan por la potencia armónica. En mi región, solo están presentes las penalizaciones de PF bajo, pero no existe tal preocupación por los armónicos.
Es probable que el cálculo del factor de potencia de las empresas de servicios públicos sea pf = (potencia real, tal vez incluyendo la potencia armónica) / (VAR totales, incluidos los armónicos). Eso es relativamente fácil de determinar y puede usarse razonablemente para estimar el impacto económico básico en las empresas de servicios públicos de bajo factor de potencia y armónicos.
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