Medición de potencia real y aparente

Espero que mi pregunta esté de acuerdo con las reglas del sitio.

Estoy haciendo un medidor de potencia usando un transformador de voltaje, un transformador de corriente y un arduino, además de los componentes para crear la interfaz de los transformadores para el arduino. Para ello, me apoyo en un proyecto de código abierto llamado OpenEnergyMonitor .

Hago un muestreo regular de voltaje y corriente, y luego puedo calcular el voltaje RMS y la corriente RMS para luego calcular la potencia aparente como el producto de estas dos cantidades.

Pero estoy confundido al calcular el poder real. Mis referencias indican que este cálculo es bastante simple: es el producto promedio de las muestras de voltaje y corriente. Pero en el firmware disponible en el proyecto, el voltaje se considera "alterado".

Este voltaje se calcula de la siguiente manera:

shiftedV = lastFilteredV + PHASECAL * (filteredV - lastFilteredV);

Dónde:

  • ShiftedVes el voltaje utilizado para calcular la potencia real.
  • lastFilteredVes el voltaje instantáneo de la muestra inmediatamente anterior.
  • filteredVes el voltaje instantáneo de la muestra actual.
  • PHASECALes un coeficiente calibrado por fuerza bruta. No pude encontrar ninguna explicación de su significado.

Después de buscar en todo el sitio en busca de explicaciones, he podido recopilar la siguiente información:

shiftedV removed the phase offset associate with the different hardware components.

Phase calibration goes here.

Simplemente no puedo entender la motivación para hacer algo así. ¿Alguien podría ayudarme?

EDITAR

Veamos dos gráficas que representan dos circuitos, el primero es completamente resistivo y el segundo es reactivo. ( fuente de las imágenes )

circuito resistivo circuito reactivo

En el primer gráfico, debido a que es una carga resistiva, se usa toda la potencia, lo que nos da un PF de 1. ¿Por qué el PF es igual a 1? Porque la potencia real (la media del producto de la tensión y la corriente instantáneas) es máxima (y por tanto igual a la potencia aparente) porque las señales son siempre las mismas (positiva y positiva o negativa y negativa). De esa manera, no se elimina energía (negativa).

En el segundo gráfico, debido a que es una carga reactiva, toda la potencia es absorbida y luego regresa al circuito, dándonos un FP de 0. Porque la potencia real (el promedio de los productos de voltaje instantáneo y corriente) es cero porque las señales se desplazan y lo que se pierde ahora se gana justo adelante.

¿Ves mi punto? Mi "teoría" es que no necesita hacer nada demasiado elegante (por ejemplo, usar shiftedV) para calcular la potencia real, simplemente tome una gran cantidad de pares de muestras y promedie su producto.

Lo que quiero es solo una confirmación de que lo que estoy pensando es correcto, o porque el método utilizado en el proyecto es correcto.

Después de todo, lo que quiero saber es: ¿Hay alguna razón por la que el proyecto haya usado ese voltaje diferente (cuyo entendimiento se me escapa por completo) para calcular la potencia real? Y lo más importante, ¿debo hacer lo mismo? ¿O debería simplemente multiplicar las muestras instantáneas y calcular el promedio?

Perdón por cualquier error de inglés, no es mi idioma principal.

¿Tiene una medición en tiempo real de la corriente también?
@Matt, estoy usando un transformador de corriente para reducir la corriente a niveles seguros y una resistencia de muy baja resistencia y alto vataje para muestrear el voltaje. Como conozco la resistencia y el voltaje, puedo calcular la corriente original.
Siento que en ese caso, el poder real y aparente son los mismos de todos modos. Pero mira mi edición a continuación.

Respuestas (1)

La potencia real se basa en la diferencia de fase entre las formas de onda de voltaje y corriente. Lo ves principalmente en el cálculo del factor de potencia . De wikipedia:

La relación entre la potencia real y la potencia aparente en un circuito se denomina factor de potencia. Es una medida práctica de la eficiencia de un sistema de distribución de energía. Para dos sistemas que transmiten la misma cantidad de potencia real, el sistema con el factor de potencia más bajo tendrá corrientes circulantes más altas debido a la energía que regresa a la fuente desde el almacenamiento de energía en la carga. Estas corrientes más altas producen mayores pérdidas y reducen la eficiencia general de la transmisión. Un circuito de menor factor de potencia tendrá una mayor potencia aparente y mayores pérdidas para la misma cantidad de potencia real. El factor de potencia es uno cuando el voltaje y la corriente están en fase. Es cero cuando la corriente se adelanta o se atrasa con respecto al voltaje en 90 grados. Los factores de potencia generalmente se expresan como "adelanto" o "retraso".

En su aplicación, creo que están usando shiftedV como una forma de ver cuánto ha cambiado la fase desde el último valor. Con una carga puramente resistiva, el factor de potencia sería 1... por lo que la potencia real = potencia aparente. Por lo tanto, probablemente se suponga que debe usar una carga resistiva para determinar su número de fase (configúrelo de manera real = aparente). Luego puede encontrar el factor de potencia para varias cargas.

Editar: si toma el promedio de tiempo del producto instantáneo de voltaje y corriente, seguramente tendrá una medición de potencia real. Como insinué (mal) anteriormente, creo que el shiftedV se usa para ajustar cualquier elemento de reactancia introducido por el proceso de medición. Como una forma de anular los efectos de la electrónica, para obtener la potencia real de la carga. Aquí buena lectura e imágenes National Instruments

¡Aprecio tu respuesta! Pero me temo que no es exactamente lo que estoy buscando. Entiendo qué es el factor de potencia y la potencia real está directamente relacionada con el cambio de fase que se encuentra entre las curvas de voltaje y corriente. Editaré mi pregunta para agregar información. Por favor, léalo de nuevo.
Después de reflexionar e investigar, creo que entiendo lo que dices (lamentablemente no soy ingeniero electrónico y estoy fuera de mi área de conocimiento). Probablemente los transformadores y demás componentes, además del propio ADC, constituyan un sistema que inserte cierta distorsión. La atenuación en este caso no es crítica, pero el posible cambio de fase sí lo es. Y eso shiftedVes corregir solo eso. Estoy pensando correctamente? El resultado: ¡todavía tengo que estudiar mucho! De todos modos, gracias por la ayuda. Sin duda vale la pena un voto positivo.
creo que estas pensando correctamente
Medición de potencia real y aparente
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