¿Es posible calcular el valor efectivo de una señal a partir de su valor medio?

Tengo una señal que quiero calcular su valor efectivo. La señal es un valor de voltaje leído en un 33.3m Ω resistencia conectada en serie a una línea de alimentación de 220 V CA. Mi objetivo es calcular la potencia reactiva transferida en la línea eléctrica.

Captura de pantalla del oscilador
(La frecuencia es de 50 Hz. La escala vertical es de 10 mV/cuadrado para ambas señales).

Obtuve la "Señal filtrada" por el siguiente circuito:Rectificador y filtro

Se puede suponer que la señal filtrada es un nivel de voltaje de CC. Su valor leído en la pantalla del oscilador representa un nivel de corriente de 150 mA a través de la resistencia de detección de corriente. Este es el valor promedio de la corriente que fluye en la línea eléctrica, ¿no es así? Sin embargo, necesito el valor efectivo de la corriente para calcular la potencia. Dado que la corriente en la línea no es sinusoidal, no puedo calcular el valor efectivo a partir de esas fórmulas simples de onda de voltaje de CA.

¿Entonces Que puedo hacer? Estoy atascado en este punto. ¿Hay alguna forma de calcular el valor efectivo de esta corriente a partir de estos datos disponibles, o alguna forma de calcular la potencia directamente?

Wikipedia dice que el "valor efectivo" es lo mismo que el valor de la raíz cuadrada media, pero nunca antes había escuchado el término usado de esa manera. ¿Es el valor RMS lo que quieres?
@ThePhoton Sí, lo que quiero es exactamente el valor RMS de la señal.

Respuestas (3)

Este es el valor promedio de la corriente que fluye en la línea eléctrica, ¿no es así? Sin embargo, necesito el valor efectivo de la corriente para calcular la potencia.

Ten cuidado. Si las formas de las corrientes o voltajes no son sinusoidales, conocer los valores RMS para ellos y la diferencia de fase entre ellos no es suficiente. Para formas de onda arbitrarias (como en su figura) para cualquiera de los dos (voltaje o corriente), la única forma de tener un cálculo preciso de la potencia es integrando el producto del voltaje instantáneo y la corriente instantánea.

PAG = 1 T v ( t ) i ( t ) d t

Hoy en día, eso se suele hacer en el ámbito digital. Tiene dos ADC (o un solo ADC con dos interfaces S/H). Uno convierte v(t) y el otro convierte i(t). En el dominio digital, multiplicas esas dos señales y haces la integral.

También puede hacerlo de forma analógica, usando un multiplicador analógico y un filtro de paso bajo, pero los multiplicadores analógicos son difíciles de usar.

En resumen : el circuito que publicó, que filtra la forma de la corriente, no es válido para la potencia de cálculo, si la corriente puede tener la forma que muestra en la figura.

"No puede llegar allí desde aquí" :-) - es decir, no hay una forma práctica (o conocida, en el caso general)) de obtener lo que desea utilizando el valor de corriente promedio fuertemente filtrado que tiene.

Para señales que se alejan un poco de las ondas sinusoidales puras, debe tener en cuenta la forma de onda.

Para cargas reactivas, también necesita conocer las relaciones de tiempo de las formas de onda de voltaje y corriente.

Para la forma de onda que se muestra, que es inmensamente no sinusoidal, el resultado obtenido al usar el valor de corriente promedio no estará relacionado (excepto por casualidad) con el valor real.

Su filtro RC con 5 conjuntos de 10k y 1 uF filtrará lo suficientemente bien, pero no es un filtro formal de 5 etapas en ningún sentido habitual. Un filtro diseñado correctamente que utilice una o dos secciones de opamp tendrá un rendimiento muy superior como filtro de paso bajo.

Supongo que por "valor efectivo" realmente te refieres a RMS. Sea más específico la próxima vez.

No, no puede determinar el valor RMS del promedio. Lo siento, pero las matemáticas simplemente no funcionan así. Por ejemplo, el promedio de un seno es cero, pero su RMS es su pico dividido por la raíz cuadrada de 2. Incluso algo tan simple como una onda cuadrada de 0-5 V no funciona. El promedio es de 2,5 V pero el RMS es de 3,54 V. Simplemente no funciona de esa manera.

En realidad, es "el valor promedio de la señal rectificada de onda completa", en breve lo llamé "valor promedio". Para aclarar las cosas, también agregué los esquemas del circuito.
@hkBattousai: incluso el promedio de la señal rectificada de onda completa no le brinda RMS a menos que sepa cuál es la forma de onda. Para cualquier forma de onda dada, puede calcular la relación entre RMS y promedio, pero esa relación cambia con la forma de onda.